發(fā)電機(jī)的發(fā)熱部件，主要是定子繞組、定子鐵芯（磁滯與渦流損耗）和轉(zhuǎn)子繞組。必須采用高效的冷卻措施，使這些部件發(fā)出的熱量散發(fā)出去，保證發(fā)電機(jī)各部分溫度不超過允許值。
目前用于大型發(fā)電機(jī)冷卻的介質(zhì)有氫氣、水和油。它們的冷卻能力都比空氣強(qiáng)。
在發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)中，冷卻介質(zhì)可以按不同的方式組合。對(duì)于大容量的汽輪發(fā)電機(jī)，其定、轉(zhuǎn)子繞組都采用內(nèi)冷方式。按定、轉(zhuǎn)子繞組和鐵芯冷卻介質(zhì)的不同組合，大容量汽輪發(fā)電機(jī)的冷卻方式主要有以下幾種：
1、全氫冷：定、轉(zhuǎn)子繞組采用氫內(nèi)冷，定子鐵芯采用氫冷。
2、水氫氫冷：定子繞組水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子繞組采用氫內(nèi)冷，定子鐵芯采用氫冷。
3、水水氫冷：定子繞組水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子繞組采用水內(nèi)冷，定子鐵芯采用氫冷。
汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)與冷卻方式密切相關(guān)。國內(nèi)外生產(chǎn)的1000MW汽輪發(fā)電機(jī)大部分為水氫氫冷卻方式。國內(nèi)電廠裝設(shè)或正在計(jì)劃裝設(shè)的，以及國產(chǎn)的1000MW汽輪發(fā)電機(jī)都為水氫氫冷卻方式，因此本節(jié)將主要介紹這種型式的汽輪發(fā)電機(jī)。
1、定子內(nèi)冷水路
定子冷卻水首先從水系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)電機(jī)勵(lì)端匯流管，然后經(jīng)絕緣引水管分別進(jìn)入上、下層定子線棒，再經(jīng)汽端的絕緣引水管進(jìn)入汽端回水匯流管，返回到外部水系統(tǒng)中。
定子繞組引線、發(fā)電機(jī)引出線和出線瓷套端子的冷卻水路相互串聯(lián)后與定子繞組的冷卻水路并聯(lián)。首先冷卻水自勵(lì)端匯流管經(jīng)絕緣引水管進(jìn)入定子繞組引線內(nèi)，然后經(jīng)絕緣引水管進(jìn)入發(fā)電機(jī)引出線內(nèi)，再經(jīng)絕緣引水管進(jìn)入到出線瓷套端子內(nèi)，從瓷套中經(jīng)絕緣引水管進(jìn)入出線盒內(nèi)的小匯流管，并通過小匯流管的機(jī)外連接管與發(fā)電機(jī)汽端出水匯流管并聯(lián)，與定子繞組冷卻水一起返回到外部水系統(tǒng)中。
2、發(fā)電機(jī)氫氣冷卻風(fēng)路
發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子沿軸向分成11個(gè)通風(fēng)區(qū)。其中，有5個(gè)進(jìn)風(fēng)（冷風(fēng)）區(qū)，6個(gè)出風(fēng)（熱風(fēng)）區(qū)，進(jìn)出風(fēng)區(qū)交替分布。發(fā)電機(jī)定子采用多路通風(fēng)。首先，被風(fēng)扇加壓的冷氫氣由機(jī)座端部通過機(jī)座隔板上的軸向通風(fēng)管進(jìn)入備冷風(fēng)區(qū)。然后，氫氣經(jīng)過鐵芯徑向通風(fēng)道冷卻進(jìn)入氣隙中。進(jìn)入氣隙中的氫氣大部分由轉(zhuǎn)子槽模上的風(fēng)斗導(dǎo)入轉(zhuǎn)子繞組通風(fēng)孔內(nèi)，其余氫氣分別通人相鄰的兩個(gè)熱風(fēng)區(qū)。在熱風(fēng)區(qū)內(nèi)，轉(zhuǎn)子槽模上的風(fēng)斗將冷卻轉(zhuǎn)子繞組后的熱氫氣排至氣隙中，并與來自相鄰風(fēng)區(qū)的氫氣一起經(jīng)過鐵芯徑向通風(fēng)道到鐵芯背部，再由軸向通風(fēng)管匯集在第工或第Ⅱ風(fēng)區(qū)內(nèi)，然后熱氫氣進(jìn)入冷卻器內(nèi)冷卻。從冷卻器冷卻后出來的氫氣經(jīng)風(fēng)扇加壓后重新進(jìn)行循環(huán)。
定子鐵芯端部磁屏蔽處設(shè)有單獨(dú)的冷卻風(fēng)路。首先，冷氫氣經(jīng)過磁屏蔽的內(nèi)錐面進(jìn)入兩端磁屏蔽上的4個(gè)徑向通風(fēng)道冷卻磁屏蔽，并從背部經(jīng)機(jī)座隔板上的軸向通風(fēng)孔分別進(jìn)入第Ⅰ或第Ⅱ風(fēng)區(qū)與其他氫氣一起進(jìn)行循環(huán)。出線盒內(nèi)亦單獨(dú)形成通風(fēng)回路，熱風(fēng)經(jīng)第Ⅰ或第Ⅱ風(fēng)區(qū)進(jìn)入冷卻器。
為提高風(fēng)扇效率和壓頭，本型發(fā)電機(jī)在風(fēng)扇入口處設(shè)有靜止導(dǎo)向葉片的導(dǎo)風(fēng)環(huán)。同時(shí)，為減少冷熱風(fēng)區(qū)串風(fēng)，提高轉(zhuǎn)子冷卻效果，在定子鐵芯內(nèi)膛風(fēng)區(qū)間隔位置上設(shè)有徑向氣隙隔環(huán)，隔環(huán)底部ω角范圍空出，以利于裝卸轉(zhuǎn)子。
3、發(fā)電機(jī)出線及氫冷回路
發(fā)電機(jī)各相和中性點(diǎn)出線均通過集電環(huán)端機(jī)座下部出線罩引出機(jī)座，在出線罩與定子外機(jī)座之間放置有密封墊以維持氣密性。出線罩板采用非磁性材料以減少定子電流產(chǎn)生的渦流損耗。出線罩板下方開有排泄孔以防止引線周圍積存油或水。
定子出線及氫冷回路。定子出線通過高壓絕緣套管穿出機(jī)殼外，套管由整體的陶瓷和銅導(dǎo)電桿組成，導(dǎo)電桿兩端鍍銀。過渡引線及出線套管均采用氫氣內(nèi)冷，套管上裝有電流互感器供測量和保護(hù)用。氫氣從銅導(dǎo)電桿上端的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入導(dǎo)電桿內(nèi)管，在底部轉(zhuǎn)入雙層銅管的環(huán)形空間，通過上部一個(gè)特殊接頭排人過渡引線，再由固定過渡引線的空心磁套管排入出線罩的夾層風(fēng)道后進(jìn)入內(nèi)外端蓋間的低壓風(fēng)區(qū)。
4、測溫元件和出線板
熱電阻：在定子繞組每一相的熱點(diǎn)埋設(shè)有檢溫計(jì)(RTD)，測量繞組的溫度。而線棒溫度，通過每個(gè)槽內(nèi)上下層線棒間埋置的電阻檢溫計(jì)來測量。鐵芯溫度用埋置的熱電偶測量。此外，在冷卻器的進(jìn)風(fēng)區(qū)埋設(shè)有電阻檢溫計(jì)，以測量冷卻器的進(jìn)出風(fēng)溫。所有機(jī)內(nèi)的檢溫計(jì)均通過機(jī)座下部的接線端子板引出。
熱電偶：由于發(fā)電機(jī)在欠勵(lì)運(yùn)行時(shí)，定子端部部件的溫度會(huì)很高，這些部位均埋設(shè)熱電偶以測量溫度。在定子壓圈、銅屏蔽和鐵芯邊段齒部、軛部測量部位所安裝的熱電偶是銅-康熱電偶，其傳感部件焊在測點(diǎn)位置。定子線圈出水溫度，通過布置在出水接頭上的熱電偶測量。軸瓦溫度通過埋置在鎢金下的熱電偶測量。熱電偶的股線和保護(hù)套之間的間隙用陶瓷物質(zhì)填充，使股線與外層空氣隔絕，并可避免熱電偶在空氣中和高溫下被腐蝕。熱電偶引線（玻璃絲包股線）被引至測溫端子箱的出線板上。
5、氫冷汽輪發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和不足
優(yōu)點(diǎn)：
(1)發(fā)電機(jī)內(nèi)維持氫的純度為97%時(shí)，其密度只有不到空氣的1/10，所以發(fā)電機(jī)的通風(fēng)損耗及轉(zhuǎn)子表面對(duì)氣體的摩擦損耗都大大減小為空氣的1/10。
(2)氫的導(dǎo)熱系數(shù)為空氣的7倍，可以使絕緣內(nèi)間隙及其他間隙的導(dǎo)熱能力改善，從而有利于加強(qiáng)發(fā)電機(jī)的冷卻。
(3)由于氫氣的表面散熱能力強(qiáng)（純度為97%的氫氣表面散熱系數(shù)約為空氣的1.35倍），發(fā)電機(jī)的損耗可由氫氣很快帶走，因此，能使發(fā)電機(jī)的出入口風(fēng)溫差降低10～15℃左右。增加氫壓還可使散熱能力按壓力的0.8次方增加。
(4)經(jīng)過嚴(yán)格處理的冷卻用氫氣可以保證發(fā)電機(jī)內(nèi)部清潔，通風(fēng)散熱效果穩(wěn)定，而且不會(huì)產(chǎn)生由于臟污引起的事故。
(5)氫氣中含氧量很少，低于2%，不助燃，即使發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生短路故障，也不會(huì)有著火的危險(xiǎn)，從而可使故障損壞程度大為減輕。
(6)在氫氣中，噪聲較小，而且絕緣材料不易受氧化和電暈的損害。
不足：
(1)發(fā)電機(jī)必須更加嚴(yán)密封閉以防氫氣泄漏。為此，機(jī)蓋與端蓋的連接表面處和轉(zhuǎn)軸穿出端蓋孔處等都必須采取適當(dāng)?shù)拿芊獯胧?/p>
(2)發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣必須維持規(guī)定的純度，以保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行性能和避免發(fā)生爆炸，為此必須設(shè)置一套供氫裝置。
(3)氫冷發(fā)電機(jī)的機(jī)座和端蓋需采用防爆結(jié)構(gòu)，比空冷發(fā)電機(jī)的用鋼量多，也復(fù)雜得多。
(4)其通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，這些都增加了投資或維修費(fèi)用。
