边旭[1]2016年在《汽轮发电机定子换位线棒的损耗与温升问题研究》文中提出汽轮发电机是核电站中关键的机电能量转换装置,在我国大力发展安全、高效核电的大背景下,汽轮发电机的设计研发已经成为核电工业发展的重要问题。随着汽轮发电机单机容量的增大,定子线棒的损耗与温升随之增加,为了有效控制其损耗与温升,大容量汽轮发电机的定子线棒常采用编织换位的并绕股线结构,换位方式的合理设计取决于定子线棒在不同换位方式下损耗与温升的准确计算。本文以百万千瓦级核电汽轮发电机为研究对象,对其定子换位线棒的漏磁场、环流损耗、涡流损耗以及温升等问题进行了研究。分别建立了研究定子线棒槽部漏磁场的二维瞬态时步有限元模型以及研究端部漏磁场的叁维瞬态时步有限元模型,计算了定子线棒的槽部漏磁场与端部漏磁场;讨论了转子主极磁场对定子线棒槽部漏磁场的影响以及端部结构件对定子线棒端部漏磁场的影响,修正了传统的定子换位线棒损耗的计算方法中关于槽部漏磁场与端部漏磁场的假设。研究了定子换位线棒环流损耗的产生机理,提出了一种可以快速计算不同换位方式下定子线棒环流损耗的计算方法—等效电路网络法。建立了适用于各种换位方式的定子换位线棒的通用等效电路网络模型,提出了以“离散积分”为基本思想的等效电路网络模型中漏电抗参数的计算方法;计算了百万千瓦级核电汽轮发电机定子换位线棒的股线电流以及环流损耗;针对百万千瓦级核电汽轮发电机的定子线棒由四列股线组成的结构特点,提出了能够有效地减小环流损耗的定子换位线棒优化结构。研究了定子换位线棒涡流损耗的产生机理,提出了一种可以考虑股线实际换位结构以及端部漏磁场的定子线棒涡流损耗计算方法—导体细分法。分别建立了定子换位线棒的槽部和端部导体细分模型并提出了求解方法;计算了百万千瓦级核电汽轮发电机定子换位线棒的槽部和端部涡流损耗;讨论了股线换位结构以及导体细分段数对定子换位线棒涡流损耗计算结果的影响。提出了能够考虑股线实际换位结构和实际热源分布的定子温升计算的叁维流体—传热耦合网络法。建立了适用于不同定子线棒换位方式的定子叁维流体—传热耦合网络模型并提出了求解方法;提出了流体—传热耦合网络模型中热阻参数和热源的计算方法;计算了百万千瓦级核电汽轮发电机的定子全域温度并讨论了是否考虑定子线棒换位结构对定子温度计算结果的影响。采用有限元法对提出的定子换位线棒环流损耗的等效电路网络法、涡流损耗的导体细分法以及温升的流体—传热耦合网络法进行了验证;利用搭建的单槽定子换位线棒的辅助实验测试平台对定子换位线棒损耗的计算方法进行了实验验证。
许善椿, 吴祚潭[2]1992年在《大型发电机定子线棒的新型换位技术(Ⅱ)》文中研究指明2 应用实例这一部分,着重介绍新型换位技术在大型水轮发电机线棒上的实际应用。近几年来,国内有关单位对新安江75MW,丰满75MW,柘溪75MW 和刘家峡250MW 等水轮发电机的定子线棒换位方案,进行了一系列分析研究和试验,计算和实测了各种不同的换位方案,取得了大量数据和第一手材料。现有的应用实例表明,新型换位的设计思想是符合实际的,可获得很好的技术经济效果。下面将介绍新型换位技术在几台水轮发电机上的应用以及对降低线棒温升的实际效果。重点介绍刘家峡250MW 水轮发电机的应用情况。
李明宇[3]2003年在《大型发电机定子线棒的新型换位技术》文中认为随着近代工业的发展，大型水轮发电机的制造技术日趋成熟。为了进一步提高能源的利用率，人们对已有发电机的增容增效引起了高度的重视，发电机定子线棒的集肤效应问题也受到广泛的关注。目前，水轮发电机增容改造工作已经开始，这项工作中，在水轮机出力已能满足增容要求的前提下，如何从根本上解决好发电机的增容问题，显得尤为重要。采用传统的改造发电机通风系统只是有效措施之一，但通常改造的空间不大，在本文中提出改变发电机定子线棒的换位方式以彻底降低线棒温度，这种方式已被一些水电厂所采用，取得了良好的经济效果。有关大型发电机组增容改造方面的国际标准也正在草拟中。哈尔滨电机厂在对葛洲坝电厂125MW发电机定子线棒温升进行测试与分析中，发现定子线棒在不同换位方式下，股线中各点温度分布不均,并且线棒的各层股线间温度也不同的，这说明尽管同样采取了编织换位技术，但由于具体换位方式的不同，各股线的温度分布也不尽相同。究其原因，各股线的电流不等，股线间存在较大的环流，造成各股线间温差可高达30～40℃。这说明线棒的设计尚值得深入研究。本文在研究发电机定子线棒的换位方式的同时，建立了数学模型及相应的泛函表达式，编制相应的换位运行程序对各种换位方式下的电流分布进行计算。对计算及分析结果进行的试验验证证明本文的算法及分析是合理可行的。在此基础上，优化设计，可以得到合理适用的线棒换位方案，供工程应用。
夏盛[4]2013年在《大型水轮发电机定子线棒换位研究》文中认为随着世界范围内能源危机和环境污染的日益加深,开发及发展清洁能源成为了当今摆在科研人员面前的重大课题。水力发电是新型清洁能源中重要的一部分,大力发展水电是缓解能源危机的一个有效措施。在发电机设计与制造技术进步的同时,大型水轮发电机的容量不断提高,功率体密度不断增加。其中提高水轮发电机的发电效率,减少发电机损耗,需要在发电机的设计与制造过程中进行考虑。在大型水轮发电机定子线棒的设计中,为了减小集肤效应的影响,定子线棒一般采甩两排由数根股线并联而成的条式线棒。由于线棒所处槽部与端部都存在漏感电势,会在并联的股线间产生循环电流,带来环流损耗。定子线棒环流会造成股线间不均匀温升,并对线棒的绝缘造成危害,同时环流损耗是造成发电机效率降低、使用寿命缩短的重要原因。通过股线在槽部扭转一周,槽部漏感电势相互抵消,可以减小环流损耗,而这种定子线棒称为Roebel线棒。在Roebel线棒中,端部漏磁场的影响使股线间仍然存在循环电流,所以需要对槽部和端部的漏磁场进行研究。为了减少定子线棒环流损耗,需要从环流产生的机理出发,即从水轮发电机的端部和槽部磁场出发。本文介绍了股线回路法和漏感电势法对环流损耗的计算,并详细介绍了漏感电势法计算不足换位、空换位、延长换位等换位方式环流损耗的具体计算公式。本文对漏感电势法的计算公式进行了验证。利用有限元法,建立了定子线棒端部的二维模型,所得到的磁场分布结果与漏感电势法计算公式相接近,从而验证了漏感电势法的正确性。在进行定子线棒的换位研究中,笔者发现随着换位方式的变化,线棒的铜损也随之变化。因此,本文提出将定子线棒铜损作为换位优化中需要考虑的一个因素。本文结合科研项目,以漏感电势法为理论基础,利用MFC工程软件开发工具研制了一套大型水轮发电机定子线棒换位优化设计软件。通过本文设计的软件分别对两台水轮发电机的多种换位方式进行了计算与分析。并将其他文献中的试验数据与本文所设计的软件计算结果进行对比验证,说明本文方法的正确性及工程实用性。
柳杨[5]2016年在《水轮发电机定子线棒换位方法研究》文中研究指明大型水轮发电机的定子线棒股线换位技术是水轮发电机设计过程中的重要技术之一。随着水轮发电机领域的不断发展,电机容量的不断提升,设计新型水轮发电机定子线棒换位方式来降低环流损耗、提高发电机运行可靠性显得至关重要。本文以一台180MW的水轮发电机为例,提出了一种水轮发电机定子线棒环流损耗数值计算方法,应用实验验证了该种方法的准确性,进一步计算了不同换位方式定子线棒的环流及环流损耗,发现了传统换位方式的不足,并提出了一种新型组合换位方式。首先,本文提出了一种水轮发电机定子线棒环流及环流损耗数值计算方法,给出了水轮发电机定子线棒数值计算模型的建立方法及环流与环流损耗的计算原理,并通过实验将水轮发电机定子线棒环流损耗实验测量值与数值法计算值进行对比,验证了其对于计算水轮发电机定子线棒环流及环流损耗的准确性。其次,计算了o360全换位、不足o360换位、o o o0/360/0空换位及o360延长换位四种传统换位方式的环流及环流损耗,并将四种换位方式的环流损耗计算结果进行了对比分析。最后,通过对传统换位方式的分析研究,得出了传统空换位方式的不足,提出了一种新型组合换位方式,并验证了其对于降低水轮发电机定子线棒环流损耗的有效性。
梁艳萍, 柳杨, 王晨光[6]2016年在《大型水轮发电机定子绕组新型组合换位方法分析》文中提出大型发电机定子线棒换位技术是电机设计中的关键技术之一。目前对于发电机定子线棒环流损耗的计算一般采用漏感电势法,但其在计算过程中,对电机的端部和槽部的漏磁分量有过多的简化和假设,计算的局限性很大,因此文中应用场路耦合叁维有限元法重点讨论了水轮发电机定子线棒0?/360?/0??空换位方式,并通过试验验证了场路耦合叁维有限元法对于计算水轮发电机定子线棒环流损耗的准确性,准确计算了采取不同长度空换位段时电机定子线棒各股线的循环电流及环流损耗,发现了传统0?/360?/0??空换位存在的不足,提出一种组合换位方式。计算结果表明采用这种组合换位方式时水轮发电机定子线棒环流损耗与采用传统0?/360?/0??空换位相比有明显降低,验证了其对于降低发电机定子线棒环流损耗的有效性。
周登[7]2016年在《水轮发电机定子股线环流研究》文中提出水轮发电机定子线棒环流导致股线温升过高,绝缘层老化严重,限制了电机的出力,对其研究一直备受人们关注。本文重点拓展了多截面场路耦合法在环流计算里面的适用范围,利用其分别求解了全换位、不足换位、空换位和延长换位等4种换位情况下的线棒环流。同时详细推导了解析法和多截面场路耦合法在4种换位下股线漏电抗和漏感电势的算法,全面分析了漏感电势法、股线回路法和节点电压法等3种定子股线环流的求解方法,研究大容量水轮发电机组在漏磁场下的定子线棒环流损耗问题。结合工程实例,本文重点利用解析法和多截面场路耦合法对比分析定子线棒在全换位、不足换位、空换位和延长换位等4种换位下的环流损耗和线棒的最优换位方式。本文发现两种方法求得的定子线棒磁场相似度高,电气参数数值和损耗接近。综上所述,多截面场路耦合法具有计算量较小,过程简明,准确性较好,针对于新型换位方式无需重新手工推导股线电气参数的计算公式,适用范围比较广等优点。
许善椿, 吴祚潭[8]1992年在《大型发电机定子线棒的新型换位技术(Ⅰ)》文中研究指明常规的 Roebel 换位线棒,由于股线间存在环流,各股线间的温差可高达30～40℃。要扼制股线间环流,关键是设法补偿 Roebel 线棒中,由端部磁场引起的各股线间回路电势的不平衡,本文论述了采用空换位和不完全换位的定子线捧新型换位设计方法。文章的第Ⅱ部分介绍新型换位技术的应用实例,证实了它的有效性与可行性。
韩力[9]2008年在《大型水轮发电机损耗、发热与通风问题研究》文中认为随着电机设计与制造技术的进步,大型水轮发电机的容量不断提高,功率体密度不断增加。但与此同时,其损耗、发热与通风的问题也变得越来越严重。为了保证大型水轮发电机的可靠运行和使用寿命,有必要对其降低损耗与发热、改善通风效果的方法进行系统而深入的研究。针对大型水轮发电机设计与制造中的这些关键技术问题,本文采用电路、风路、热路和电磁场、温度场的分析计算方法,对大型水轮发电机的定子线棒换位问题、空载电压波形问题、转子阻尼系统损耗和温升问题、混合通风问题和定子温升问题进行了研究,其主要工作与取得的成果如下。首先,针对大型水轮发电机的结构特点,对其定子线棒的换位方法及其减损效果进行了研究,分析了360o全换位、360o空换位、不足360o换位、360o延长换位等4种不同方法的优缺点,推导并提出了完整的股线漏感电势简明计算公式,为股线环流及其附加损耗的分析计算奠定了理论基础。在Windows平台上研发了1套大型水轮发电机定子线棒换位优化设计软件,并结合4台不同机组,对上述4种不同换位方法的减损效果进行了对比研究。在此基础上,提出了混合换位的思想与“不足360o+延长”换位、“不足360o+空段”换位、“360o延长+空段”换位等3种新方法。结果表明,与传统的Roebel线棒360o全换位方法相比,各种改进换位方法的最佳可减损效果可达95%以上,其中360o延长换位方法的减损效果最好,3种新的混合换位方法为大型水轮发电机定子线棒优化设计提供了更为丰富、灵活的选择方案。其次,分析并建立了“二维非线性稳态电磁场有限元结合解析公式计算损耗”、“二维非线性时变运动电磁场有限元及其损耗计算”、“二维非线性时变运动电磁场场路耦合有限元及其损耗计算”等3种不同的电磁场和转子损耗计算模型以及转子叁维各向异性稳态温度场有限元计算模型,为大型水轮发电机的电磁场、温度场综合分析以及转子涡流、损耗、温升的计算奠定了理论基础。与试验数据的对比表明,“模型3”的计算精度更高。第叁,利用本文建立的二维非线性时变运动电磁场场路耦合有限元及其损耗计算模型,针对大型水轮发电机不对称磁极结构设计方案,首次对其改善空载电压波形的效果进行了研究。结果表明,采用极靴偏心和阻尼条偏心的结构设计方案,对削弱齿谐波、改善发电机空载电压波形、提高电能质量具有明显效果,可以替代定子铁心斜槽等传统设计方法,具有制造工艺简单等优点。第四,利用本文建立的二维非线性时变运动电磁场有限元及其损耗计算模型、转子叁维各向异性稳态温度场有限元计算模型,针对大型贯流式水轮发电机的不同运行工况、不同转子结构和不同材料,对电磁场和温度场进行了大量的计算与分析。结果表明,在额定运行工况和12%负序运行工况时,每根阻尼条的涡流和损耗不等,背风面阻尼条的损耗与温升明显大于迎风面阻尼条的损耗与温升,转子最高温度出现在阻尼绕组上。最后,针对大型贯流式水轮发电机的结构特点,对其轴向与径向混合通风系统和二次冷却循环系统进行了研究,分别建立了混合通风系统的等效风路模型和定子等效热路模型,推导并提出了具有良好收敛性的复杂风网通用迭代算法,为大型水轮发电机的通风发热计算奠定了理论基础。在此基础上,在Windows平台上研发了1套大型水轮发电机通风发热计算软件,并针对新型的定子铁心迭片不等距分段结构设计,对发电机的混合通风系统与定子温升进行了分析与计算。结果表明,在以轴向通风为主的混合通风系统中,定子铁心迭片采用不等距分段结构设计方案,对改善各支路风量的分配、降低定子铁心和绕组的温升发热具有良好效果,发电机的温升较低,即使在超发10%工况下也可以长期安全运行。
王颖[10]2016年在《水轮发电机定子绕组换位股线的温度场计算与分析》文中指出为了优化和改进大型空冷水轮发电机设计,提高电机效率,首先要考虑定子线棒换位技术。最佳的定子线棒换位方式可以十分有效的减小绕组之间的环流损耗,达到防止绕组局部过热以及提高水轮发电机效率的效果。由于水轮发电机单机容量越来越大,电磁负荷也相应增大,这严重影响电机的运行寿命和可靠性。在正常情况下,很难计算换位股线结构的损耗和测量换位股线的温度。因此,准确的计算换位股线的局部过热点,将为准确预测绝缘寿命和提高发电机容量提供一个合理的依据。所以对水轮发电机定子换位股线过热点位置以及每根股线之间温差的研究就成为关键问题。本文以一台250MW水轮发电机为例,对其流体场和温度场进行数值计算。首先,根据250MW水轮发电机结构和通风冷却方式,建立定子通风沟流体场叁维求解模型,计算和分析通风沟内流体流动特性以及分布情况,分析风速入射角度对流体速度分布以及散热系数的变化情况和影响,得出流体在通风沟内的速度和散热系数的分布规律。然后,建立了水轮发电机叁维定子绕组换位股线温度场求解模型,将基于流体场的计算结果而得到的定子各部分的表面散热系数,并将其作为边界条件代入定子温度场,应用有限体积法(FVM)对额定工况下的电机定子温度场进行计算。将计算得到的温度值与实测值和未考虑股线换位模型的计算结果进行对比。最后,研究了换位方式对定子温度场的影响,以360°全换位和360°不足换位两种换位方式为研究对象,采用FVM对电机定子各部分温度进行分析计算。
参考文献：
[1]. 汽轮发电机定子换位线棒的损耗与温升问题研究[D]. 边旭. 哈尔滨理工大学. 2016
[2]. 大型发电机定子线棒的新型换位技术(Ⅱ)[J]. 许善椿, 吴祚潭. 大电机技术. 1992
[3]. 大型发电机定子线棒的新型换位技术[D]. 李明宇. 哈尔滨理工大学. 2003
[4]. 大型水轮发电机定子线棒换位研究[D]. 夏盛. 浙江大学. 2013
[5]. 水轮发电机定子线棒换位方法研究[D]. 柳杨. 哈尔滨理工大学. 2016
[6]. 大型水轮发电机定子绕组新型组合换位方法分析[J]. 梁艳萍, 柳杨, 王晨光. 中国电机工程学报. 2016
[7]. 水轮发电机定子股线环流研究[D]. 周登. 浙江大学. 2016
[8]. 大型发电机定子线棒的新型换位技术(Ⅰ)[J]. 许善椿, 吴祚潭. 大电机技术. 1992
[9]. 大型水轮发电机损耗、发热与通风问题研究[D]. 韩力. 重庆大学. 2008
[10]. 水轮发电机定子绕组换位股线的温度场计算与分析[D]. 王颖. 哈尔滨理工大学. 2016