空冷水轮发电机端部电磁场分析计算
高压水轮发电机定子绕组端部电晕产生原因分析和电场计算
高压水轮发电机定子绕组端部电晕产生原因分析和电场计算文章对高压水轮发电机长期运行后发现的定子绕组端部电晕产生原因进行了分析，并通过有限元方法对定子绕组端部电场进行了数值计算。
模拟计算了定子绕组端部在机组实际安装过程中表面绑扎结构及表面绝缘漆不规则形状对局部电场强度的增强作用，并提出消除定子端部绕组电晕的方法。
标签：紫外成像技术；定子绕组端部；电晕放电；不均匀电场计算大型水轮发电机机组容量不断增大，定子绕组额定电压不断升高。
已经建成运行的大型空冷水轮发电机容量达到700MW，额定电压达到18-20kV。
空冷机组定子绕组端部绝缘为定子线棒主绝缘，定子绕组端部绑扎结构及定子绕组周围空气共同组成，因为空气的介电常数小于定子绕组端部其它绝缘材料，所以定子绕组端部电压的升高将首先在空气中产生放电现象。
空气中放电的初始状态一般称为电晕发电。
GB/T 7894-2009中规定额定电压为6000V及以上的水轮发电机，当使用地点在海拔高度为4000m及以下时，其定子单个线棒（线圈）应在 1.5倍额定线电压下不起晕；整机耐电压时，在1.05倍额定线电压下，端部应无明显的金黄色亮点和连续晕带。
近年来国内外开展用紫外线成像技术检测电晕放电状况，紫外成像技术的应用可以避免传统方法引入的肉眼误差，使测量结果更加精确，便于定量分析放电强度。
大型高压水轮发电机设计、制造、安装、运行、维护过程中定子绕组绝缘表面状态不规则的电场分布，都可能形成电晕放电。
空气中局部电场场强大于其起始放电场强，空气中产生电晕放电。
1 定子绕组端部电晕实例及原因分析水电站700MW大型水轮发电机在运行一年后，检修时发现其定子绕组端部表面出现不同程度的放电情况，每隔八根线棒中有两根线棒放电较严重。
在定子绕组上分相施加19.8kV工频交流电压并采用紫外成像仪对定子绕组进行了检测，可见明显紫外线发生，局部产生紫外线强烈。
由于定子绕组出现放电痕迹部位集中在线棒间电位差较大处，说明定子绕组电晕产生前提是线棒间电位差达到一定值。
水轮发电机定子绕组内部故障暂态电流的计算方法分析
水轮发电机定子绕组内部故障暂态电流的计算方法分析摘要：内部故障暂态仿真计算对于快速继电保护而言是非常重要的，直接影响着继电保护设备功能的及时发挥，关系着设备的运行安全。
本文主要针对水轮发电机定子绕组内部故障暂态电流的计算问题，采用场路耦合法对其进行了讨论和阐述。
关键词：水轮发电机；定子绕组；内部故障；暂态电流；计算方法1 前言水轮发电机是指以水轮机为原动机，将水能转化为电能的发电机，是水电站生产的主要动力设备。
伴随着经济全球化的发展，能源危机成为各国关注的重点问题，我国作为一个人口大国，能源形势尤其严峻。
对此，政府部门提出了可持续发展的理念，加大了对于绿色可再生能源的开发力度，水能也因此成为一种重要的能源形式，受到了社会各界的广泛关注。
需要注意的是，水轮发电机作为水电站生产的主要动力设备，其定子绕组一旦出现内部故障，会造成巨大的破坏力，不仅会影响发电机的正常运行，甚至可能影响整个电力系统的稳定和发展。
因此，在水轮发电机组，必须配置合理有效的主保护方案，及时对机组的内部故障进行检测和处理。
一般来讲，要求发电机主保护在故障后一个周波左右动作，而此时电机的正处于过渡过程中，因此，需要对定子绕组内部故障暂态电流进行准确计算，以保证主保护的正常动作。
2 水轮发电机定子绕组内部故障场路耦合模型水轮发电机一般情况下结构相对庞大，要想建立切合实际的三维电磁场有限元模型几乎是不可能的，因此，在对其定子绕组内部故障进行分析时，通常都会建立场路耦合模型，将求解区域分割为场、路两个部分，在方便计算的同时，也可以使得计算结果更加准确真实。
2.1 电路方程这里结合发电机惯例，假定定子各相绕组通过正向电流，产生负值磁链，励磁绕组通过正向电流，产生正值磁链，则电机回路电压方程为：（1）其中，U、I、分别代表回路电压、电流以及磁链，是N维列向量（N表示总回路数），R表示回路电阻矩阵，是N阶方阵。
回路电流与线圈电流满足下列关系Ib=GI （2）其中G代表所有线圈支路与回路的关联矩阵。
700MW全空冷水轮发电机定子三维流场和温度场特征分析
分 布 。 其 对 固体 导 热 微 分 方 程 的 求 解 可 以 归 为
一
发 电机 全 空 冷冷 却 方 式 以其 简 单 可靠 的结 构 、 方 便 的维护 检修 和低 廉 丰富 的冷 却介质 而 受到 越来 越 多业 主 的青 睐 。就 水 轮 发 电机 而 言 ， 全 空冷 方 式 已经 在 ６ ０ ０～ ７ ０ ０ ＭＷ 等级 水 轮 发 电机 上 得 到 了成
设 计 与 研 究
上 海 大 中 型 电机
７ ０ ０ ＭＷ 全 空冷 水 轮 发 电机 定 子 三 维 流 场 和 温 度 场 特征 分 析
王 超， 刘 传 坤
６ １ ８ ０ ０ ０ ）
（ 东 方 电机有 限公 司 ， 四川 德 阳
摘
要 ：根据某 ７ ０ ０ ＭＷ 全空冷 水轮发电机定子实际结构 和尺寸 ， 基于有 限体 积法 ， 对其 三维 流场和温
度场进行 了数值仿真计算 ， 并对定子风沟 内速度 、 表面传热 系数及压 力分布和定子各部件 问的热量传 递
规律等重要特征作 了分析 ， 得到 了一些有规律 的结论 。 关键词 ：全空冷水轮发 电机 ； 定子流场 ； 温度场 ； 速度； 表面传热 系数 ； 压力 ； 热量传 递
０ 引言
位 置 上 的基 本 物 理 量 （ 如速 度 、 压力、 温 度等 ） 的
一
致性 ， 在 此基 础 上 就 定 子 风 沟 内速 度 、 表 面 传 热
基 于 有 限 体 积 法 的 数 值 仿 真 在 发 电 机 通 风 冷 却 分 析 中 的 应 用 可 以 帮 助 电 机 工 程 师 在 产 品
设 计 阶段 对 冷 却 系 统 进 行 仿 真 模 拟 和 结 构 优 化
大型水轮发电机空载电压波形及谐波分析方法研究
大型水轮发电机空载电压波形及谐波分析方法研究王韬;李金香;张春莉【摘要】利用运动时变场路耦合方法分析了一台水轮发电机的空载电压.该种方法相对于传统解析法更为精确,并能考虑定、转子间的运动,也能考虑转子阻尼条的涡流.这种方法对大型水轮发电机空载电压波形的分析和谐波分析有很重要的价值.【期刊名称】《上海大中型电机》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】5页(P1-5)【关键词】水轮发电机;空载电压波形;谐波分析;场路耦合【作者】王韬;李金香;张春莉【作者单位】水力发电设备国家重点实验室,黑龙江哈尔滨 150040;哈尔滨电机厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨 150040;水力发电设备国家重点实验室,黑龙江哈尔滨150040;哈尔滨电机厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨 150040;水力发电设备国家重点实验室,黑龙江哈尔滨 150040;哈尔滨电机厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨150040【正文语种】中文0 引言在大型水轮发电机中，由于凸极同步电机的凸极效应，定转子间的偏小气隙以及每极每相槽数较少等原因，造成了发电机的空载电压中往往包含高次谐波。
这就需要设计人员合理的设计，避免高次谐波影响电压波形，从而保证电能的质量。
空载线电压全谐波畸变因数(THD)是水轮发电机的重要性能指标，它直接反映了电压波形的正弦性和谐波情况。
谐波不仅会在电机中产生损耗、影响效率，还会在用电设备上产生附加损耗，使其效率降低及对临近的通讯设备产生干扰。
国家标准GB/T 7894《水轮发电机基本技术条件》和GB/T 1029《同步电机试验方法》中对空载线电压全谐波畸变因数(谐波次数为100次)进行了说明并明确了限值不大于5%，空载线电压电话谐波因数(谐波次数为100次)限值不大于1.5%。
对于空载电压波形的研究，开始一直是采用解析法进行计算[1]，这种方法从机理上解释了对空载电压波形的影响因素，但是对于阻尼条涡流效应以及偏心磁极和定子斜槽等因素是比较难考虑的。
巨型全空冷水轮发电机的实践和体会
第 ３ 卷 第 ５期 Ｏ
２０ ０ ７年 １ Ｏ月
水 电 站 机 电 技 术
Ｍｅｈｎ ａ ＆ Ｅｅｔｃｌ ｅｈ ｉ ｅｏ Ｈｙｒｐｗ ｒ ｔｔｎ ｃａｉｌ ｃ ｌ ｒａ Ｔ ｃｎ ｕ ｆ ｄｏｏ ｅ ａｏ ｃｉ ｑ Ｓ ｉ
Ｖ ｏ１ Ｏ Ｎ Ｏ ．３ ．５ ０ｃ ． ０７ ｔ ２０
０ 前 言
２０ ０ ７年是 ， 继龙 滩水 电站首 台 ７ ０ＭＷ 全 空 冷 巨 型水 ０
式 在该 容量 等级 时 的冷 却 效 果 ， 于 国外 制 造 厂家 鉴 的经验 和 已有 的制造 工 艺 ， 终 确定 采 用 半 水冷 却 最 方 式 而不考 虑全 空冷方 式 。这是受 当时 技术水 平和 全 世界 为数 不 多 的工 程 实 践 （ 大 古 力 Ⅲ厂 、 泰 如 伊 普 、 彦舒 申斯 克 、 拉 斯 诺 雅 尔 斯 克 等 电站 发 电 萨 克
立 研 发 、 进 技 术 消 化 吸 收 再 创 新 ， 上 中 国 人 的 勤 引 加
奋和智 慧 ， 国水轮 发 电机 制 造业 终 于实 现 了跨 越 我
的成 功之路 ， 得 了三 峡 右 岸和 龙 滩 电站全 空 冷 电 获 机投 运成 功 的丰硕 成 果 。 当前 在 中 国 ， 除三 峡 右 岸
出 了 一 条 中 国 特 色 的 全 空 冷 电 机 设 计 、 造 与 安 装 制
明 ， 中国 已开 创 了世 界 上 单机 容 量 最 大 的全 空 冷 在 水 轮发 电机运行 的新 时代 。 上 述投 产 的全 空 冷 电机 ， 过一 段 时 间 的运行 经 考核 ， 尤其 是 三 峡 右 岸 ２ ６号 机 经 较 全 面 的 电气 参 数、 温升 、 通风 、 振动 、 度及 主要 结构部 件 变形等 测 摆 试试 验 ， 明其设 计 、 造 和 安装 是 成 功 的 ， 过 自 表 制 通
汽轮发电机断股故障情况下电磁场和温度场的计算与分析
《汽轮发电机断股故障情况下电磁场和温度场的计算与分析》方案，其一是电机内部上层的线棒出现了10根股断裂的现象，其二就是电机内部的上层线棒上出现了15根股断裂的现象。
依据这两种方案来展开计算，经过比较之后可以得出，无论是断15根股还是断10根骨，其对电机内部电磁场的影响都相同，而且磁场的分布情况也一致。
另外，依据气隙中心处的径向磁通密度分布图来进行探究，将气隙中心位置的半径当做是磁通的密度，利用谐波对其进行分解处理，在分解过后，可以得出在股线断裂3根的时候基波的幅值参数。
接下来，在对断10根股以及15根股进行基波幅值的计算，可以得出无论是断多少股，基波幅值都处于相似的状态。
一般来说，进入槽口的径向磁通密度对上层线棒顶部股线的影响可以不计。
但是，对于大容量同步发电机，径向磁通密度在上层线棒的顶部股线产生的损耗不可忽略，它会明显地影响这些股线的局部温升。
因此，本文对进入定子齿槽的径向磁通密度进行计算与分析。
根据相关文献所述，断3股时，进入断股区域的两个齿和相邻的三个槽的径向磁通密度的分布图，由此可以清晰地显示出进入齿部的磁力线多于进入槽部的磁力线。
因为从气隙进入定子齿槽的磁力线，有向着磁导率相对较大的齿部方向偏的趋势。
1.3断股后直交轴同步电抗的计算在求出给定磁场的基础上，得到各单元的磁阻率νe，保持所有单元的νe值不变，定子依次加上直轴和交轴磁动势，分别求出对应的直轴、交轴磁场和相应的电抗，再加上定子端部漏抗，即可得到该工况下的xd和xq。
根据文献所述，电机工作时各相的饱和程度不同，进而各相的电抗值会有所差异。
计算得到定子绕组断3根股线时的直、交轴电抗值，交轴电抗的标准值为1.61。
表1给出了断3股、10股、15股和不断股情况下的直交轴同步电抗。
从表1中可以看出，断股时直轴同步电抗相等，交轴同步电抗相等，且和额定状态下的直交轴同步电抗近似相等。
这种现象是由于定、转子的电流值也基本不变，而电抗是与磁路结构有关系的量，所以电抗值基本不变。
大型水轮发电机温度场与热应力分析
大型水轮发电机温度场与热应力分析摘要：当前水轮发电机单机发电容量不断增大，其热负荷以及电磁负荷也越来越大。
因此对水轮发电机热应力和温度场的分析研究成为当务之急。
水轮发电机产生短路故障后转子磁极热应力交变也更为复杂，研究发现与短路发生位置以及短路匝数之间都存在较大关系。
文章分析了大型水轮发电机转子磁极热应力，以期帮助相关工作人员分析水轮发电机匝间短路问题，为优化解决方案提供参考。
关键词：水轮发电机；热应力；电磁损耗大型水轮发电机往往热负荷较大、磁通密度较高。
过高的温度会对绕组造成影响，导致绕组损坏和发电机结构件热应力增加,对机组的运行有着直接影响，当热应力超出合理范围会导致机组安全运行受到威胁。
为此对水轮发电机不同工况下热应力与温度分布的研究，能够帮助相关工作人员预测大型水轮发电机热应力对结构的损害程度,方便对其进行优化。
对探究大型水轮发电机的散热系统的设计以及排查故障方面具有重要作用。
一、大型水轮发电机电磁建模及温度场分析（一）水轮发电机的电磁建模以某大型水轮发电机为例，其发电机参数如表1所示。
大型水轮发电机组有着径向宽度大、轴向高度低的特点，通常我们忽略水轮发电机的机组电磁场顶端效应,沿轴向进行均匀分布则能够将其简化为2D结构模型进行研究。
表1水轮发电机参数机组周期为对称结构，最小周期的对称数为4个磁极，相对应33个定子绕组与齿槽子。
为了达到简化计算增强其仿真精确程度，仅仅只选择这中间最小的单位完成仿真计算。
从而建立起周期最小的对称单元的2D仿真电磁分析模型。
（二）边界以及激励设置水轮发电机模型是电磁分析中最小的单元模型，仅仅占据了全部水轮发电机模型的十六分之一。
仿真全模型的电磁特性要在小单元模型的两侧扇形部分增设主从边界，因此在进行仿真边界计算的过程中，主从边界可以使计算的最终结果沿轴自动向周期性进行对称分布。
发电机的定子外径设有边界-诺依曼边界,这种边界能够限制电机内部的磁通密度。
直流电流对发动机的转子绕组进行激励，其输出端能够使用外接电路进行激励，定子绕组的外接电路可应对两种不同工况。
百万千瓦级汽轮发电机内电磁场的有限元分析计算
百万千瓦级汽轮发电机内电磁场的有限元计算分析赵伟1，咸哲龙2，李立军2（1上海电气电站设备有限公司发电机厂；2上海电气电站技术研究与发展中心）摘要：本文首先介绍了有限元的基本原理，然后以上海发电机厂QFSN型1000 MW级隐极式汽轮发电机作为分析模型，应用有限元分析软件ANSYS对其进行了磁场分析，其结果与设计值比较吻合。
关键词：汽轮发电机；电磁场；有限元引言电机是机械能转换为电能或电能转换为机械能的主要设备。
为了进行能量转换，电机内必须要有磁场或电场作为耦合场。
当转子旋转时，耦合场受到扰动，磁场及其贮能发生变化，电枢绕组内就会产生感应电势，转子上则将受到电磁力的作用，于是机械能就转换为电能或电能转换为机械能。
要研究电机内的能量转换机制，必须清楚电机内的磁场分布。
因此，研究电机中的电磁场对电机的分析和设计非常重要。
随着科学技术的发展，发电设备的容量不断增加，设备不断大型化。
目前，国内二极汽轮发电机最大单机容量已经达到1000MW。
为进一步提高发电机设计的可靠性，要求对电机中电磁场进行更深入的分析和计算。
目前，随着电子计算机发展，以有限元方法为代表的数值分析方法有了很大的进步，其使用范围超过了以往其他各种方法。
1 有限元法有限元法是近似求解数理边值问题的一种数值技术。
这种方法大约有40年的历史。
它首先在上世纪40年代被提出，在50年代开始用于飞机设计。
目前，作为广泛应用于工程和数学问题的一种通用方法，有限元方法已相当著名[1]。
有限元法是以变分原理为基础的一种数值计算方法。
应用变分原理把要求解的边值问题转化为相应的变分问题，利用对区域D的剖分、插值，将变分问题离散化为普通多元函数的极值问题。
进一步得到一组多元的代数方程组，求解得到所求边值问题的数值解。
电机中电磁场问题一般归结为偏微分方程的边值问题。
有限元法首先从偏微分方程的边值问题出发找出一个称为能量泛函的积分式，令其在满足第一类边界条件的前提下取极值，构成条件变分问题。
发电机定子绕组端部表面电晕查找试验的方法和标准
发电机定子绕组端部表面电晕查找试验的方法和标准梅志刚;王劲松;龙飞;雷雨;孙士涛;宋楠;白亚民【摘要】介绍了发电机定子绕组端部表面放电缺陷查找试验(暗室遮光起晕试验)的方法,表面放电缺陷的表现以及现场处置方法,重点讨论了现有的技术标准.不同标准中给出的电压数值、对电晕成像仪的标定方法和评估表面放电缺陷的严重程度的方法不尽相同.本文就这些方面给出了实际应用这些标准的建议.【期刊名称】《大电机技术》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】4页(P5-8)【关键词】发电机;定子绕组;暗室遮光起晕试验;表面放电;半导体涂层;电晕成像仪【作者】梅志刚;王劲松;龙飞;雷雨;孙士涛;宋楠;白亚民【作者单位】华北电力科学研究院有限责任公司,北京100045;华北电力科学研究院有限责任公司,北京100045;华北电力科学研究院有限责任公司,北京100045;华北电力科学研究院有限责任公司,北京100045;华北电力科学研究院有限责任公司,北京100045;华北电力科学研究院有限责任公司,北京100045;华北电力科学研究院有限责任公司,北京100045【正文语种】中文【中图分类】TM303.10 前言在旋转电机中的表面放电是指发生在线棒之间的间隙内、线棒与铁心之间的间隙内和线棒端部表面间隙中的放电。
为了区别于发生在绝缘内部气隙中的放电，这种表面放电也被称为外部放电。
用户关注表面放电是从关注发电机整机起晕电压水平开始的。
2006年2月，某电厂2号氢冷发电机在清理端部油污时发现了大面积的绝缘碳化现象，如图1所示。
事故分析报告表明，制造厂工艺不良导致整机起晕电压水平过低，引起表面放电反复灼伤绝缘是事故的根本原因。
在发电机检修过程中，定子绕组端部的清扫是需要反复进行的工作。
由于该事件的发生，很多用户开始关心这种清扫是否会破坏端部表面的防晕结构，从而引起表面放电。
这就促使用户寻求一种评估表面放电水平的方法。
在氢冷发电机中，高压氢气具有抑制表面放电的效应[1]。
优化绕组接线改善巨型水轮发电机绕组端部电晕
优化绕组接线改善巨型水轮发电机绕组端部电晕蒋宝钢【摘要】本文提出了一种通过优化绕组接线降低绕组端部线棒间电位差的方法,其基本原则是尽量将高电位线棒布置在相带中间,而把低电位线棒布置在相带两侧,通过优化排列,通常可使绕组任意相邻线棒间电位差低于电机相电压.【期刊名称】《大电机技术》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】4页(P1-4)【关键词】三相交流电机;定子绕组接线;端部电晕【作者】蒋宝钢【作者单位】哈尔滨电机厂有限责任公司,哈尔滨150040【正文语种】中文【中图分类】TM3120 前言绕组是构成电机的核心部件，电机就是依靠感应于绕组中的电势和通过的电流来产生电磁功率和电磁转矩，从而达到进行机电能量转换的目的。
绕组的接线方式更直接影响电机的运行特性和经济性[1]。
随着巨型水轮发电机组的广范应用，电机的额定电压越来越高，如白鹤滩1000MW发电机的额定电压达24kV，乌东德850MW发电机的额定电压也达22kV。
发电机额定电压的增高，使电机绕组防晕的难度越来越大，且防晕结构也越来越复杂。
1 优化绕组接线降低绕组端部线棒间电位差本文提出了一种通过优化绕组接线降低绕组端部线棒间电位差的方法，其基本原则是尽量将高电位线棒布置在相带中间，而把低电位线棒布置在相带两侧，通过优化排列，通常可使绕组任意相邻线棒间电位差低于电机相电压，即低于0.58Un（Un 为电机额定线电压）。
为实现上述目标，一般需电机每极每相槽数q不小于3。
因此，本方法仅适用于高速大容量发电机。
2 应用示例现以白鹤滩、乌东德发电机绕组接线为例分述如下。
2.1 白鹤滩1000MW空冷发电机绕组主要参数如表1。
表1参数名称单位值额定电压 Un kV 24极数 2P 56槽数 Z 696相数 m 3并联支路数 a 8每极每相槽数 q 29/7白鹤滩1000MW空冷发电机采用分数槽绕组，波形连接，通常取方块图中的台阶作为绕组连接的始端和末端，以简化绕组连接，参见图1。
SFW1800-8-1430(10.5KV)水轮发电机电磁计算单
水轮发电机电磁计算单发电机型号:SFW 1800 - 8 / 1430设计时间 :2014-03-05 21:26:06=======================================================================序号名称变量结果单位=======================================================================一. 基本数据1.1 额定数据1.101 额定功率 Pn 1800 (kW)1.102 额定功率因素 cosθn .81.103 额定容量 SN 2250 (kVA) 1.104 额定电压 UN 10500 (V)1.105 相电压 Uθ 6062.178 (V) 1.106 额定电流 IN 123.722 (A) 1.107 相电流 Iθ 123.722 (A) 1.108 额定转速 nN 750 (r/min) 1.109 飞逸转速 nr 1400 (r/min) 1.110 额定频率 fN 50 (Hz)1.111 极数 2p 81.112 相数 M 31.113 飞轮力矩 GD2 4.759 (T·m2) 1.114 无功功率 Pr 1350 (kW)1.115 机械时间常数 Tmec 4.075 (s)1.115 转子重量估算 Gr 7.034 (t)1.115 额定转矩 Tn 2340001.2 定子铁芯和转子磁极铁芯尺寸1.201 定子铁芯外径 Dl 143 (cm)1.202 定子铁芯内径 Di 105.5 (cm) 1.203 定子槽宽度 bs 1.75 (cm)1.204 定子槽高度 hs 8.3 (cm)1.205 定子槽楔高度 hk .5 (cm)1.206 定子线圈单边绝缘厚度δi .34 (cm)1.207 定子铁芯径向通风槽宽度及通风槽数 bvnv 15 (cm)1.208 无通风槽的定子铁芯长度 l 64 (cm)1.209 各段铁芯长度不相等时相邻通风槽的平均距离 tv 4.938 (cm)1.3 定子绕组数据1.301 定子槽数 Z 841.302 每极每相槽数 q 3+1/21.303 每项并联支路数 a 21.304 每槽有效导体数 Ns 221.305 每支路电流 Ia 61.861 (A)1.306 定子线圈线规 2-1.8X4.251.307 定子槽电流 Is 1360.942 (A) 1.308 电负荷 A 345.0935 (A/cm) 1.309 绕组节距 Y 91.310 短距系数β .8571.311 每相串联匝数 Wθ 1541.312 每支路有效导体截面积 Ac 14.7 (mm)1.313 定子绕组的电流密度 J 4.2082 (A/mm) 1.314 热负荷 AJ 1452.22 (A/cm.mm)1.315 定子铁芯总长度 lt 79 (cm)1.316 定子绕组端部每半匝平均长度 lE 86.3498 (cm) 1.317 定子绕组每匝平均长度 lc 330.7 (cm)1.318 定子绕组每相电阻 r(15) .303901 (Ω) 1.319 定子绕组每相电阻 r(75) .376837 (Ω)1.4 励磁绕组数据1.401 励磁绕组铜线线规 af 3.55 (mm)1.402 励磁绕组铜线线规 bf 20 (mm)1.403 励磁绕组铜线截面积 Af 71 (mm)1.404 励磁绕组每极匝数 Wf 45.51.405 励磁绕组每极匝数长度(单排线圈) lcf 214.95 (cm)1.406 励磁绕组电阻 Rf(15) .1933 (Ω)1.407 励磁绕组电阻 Rf(75) .2397 (Ω)1.408 励磁绕组电阻 Rf(120) .2745 (Ω)1.409 励磁绕组电阻 Rf(130) .2822 (Ω)1.410 极弧半径 Rp 45.5685 (cm) 1.411 极靴宽度 bp 29.5 (cm)1.412 极靴高度 hp 4 (cm)1.413 主极极靴长度 lp 79 (cm)1.414 极身宽度 bm 18.5 (cm)1.415 极身高度 hm 18.8 (cm)1.416 主极极身长度 lm 79 (cm)1.417 磁极压板厚度δp 4 (cm)1.5 阻尼绕组数据1.501 阻尼条节距 t2 (cm)1.502 阻尼绕组槽开口宽度 bsh (mm)1.503 阻尼绕组槽开口高度 hsh (mm)1.504 每极阻尼条数 nB1.505 阻尼条直径 dB 0 (mm)1.506 圆阻尼条截面积 AB (cm)1.507 阻尼条长度 lB (cm)1.508 阻尼环厚度 aR (mm)1.509 阻尼环宽度 bR (mm)1.510 阻尼环截面积 AR (mm)1.511 阻尼环平均直径 DR (mm)1.512 直轴阻尼绕组电阻(标幺值) RDd* 01.513 交轴阻尼绕组电阻(标幺值) RDq* 0二. 空载磁势计算2.1 磁路计算2.101 定子齿顶处齿距 t13.9437 (cm) 2.102 极距η 41.4 (cm)2.103 气隙δ .65 (cm)2.104 比值δ/η .022.105 比值δmax/δ 1.52.106 极弧系数αp .712.107 定子1/3齿高处齿距 t1/3 4.1505 (cm) 2.108 定子1/2齿高处齿距 t1/2 4.254 (cm)2.109 定子齿顶处齿宽 bt 2.1937 (cm) 2.110 定子1/3齿高处齿宽 bt1/3 2.4005 (cm) 2.111 定子1/2齿高处齿宽 bt1/2 2.504 (cm)2.112 定子轭高 hj 10.45 (cm)2.113 定子轭磁路长 Lj 52.0259 (cm) 2.114 定子铁芯叠压系数 KFE .952.115 定子铁芯有效长度 lef 60.8 (cm)2.116 比值 lt/η 1.92.117 定子铁芯边缘段阶梯形高度 a1 0 (cm)2.118 定子铁芯边缘段阶梯形宽度 c1 0 (cm)2.119 定子铁芯计算长度 Lt＇ 79 (cm)2.120 主极极靴计算长度 lp＇ 80.3 (cm)2.121 轴向气隙计算长度 l0 79.65 (cm)2.122 计算气隙δ＇ .817 (cm)2.123 磁极铁芯计算长度 lm＇ 83 (cm)2.124 磁极结构尺寸 ap 5.5 (cm)2.125 磁极结构尺寸 dt 2.5878 (cm) 2.126 磁极结构尺寸 cp 9.8686 (cm) 2.127 磁极结构尺寸ηm 11.8708 (cm) 2.128 定子齿重 GFet 817.3085 (kg) 2.129 定子轭重 GFej 2133.6246 (kg) 2.130 磁极压板截面积 Ap 51.8 (cm)2.131 磁极铁芯截面积 Am 1521.255 (cm)2.2 空载特性计算2.201 绕组基波短距系数 Kp1 .97472.202 绕组基波分布系数 Kd1 .956192.203 绕组基波系数 Kdp1 .9322.204 基波磁通θ1 .1903 (Wb)2.205 磁场波形系数 kθ .99682.206 极弧磁通系数 kλ .91162.207 空载额定电压时的每极磁通θ .1897 (Wb)2.208 空载额定电压时极靴部分的磁通θλ .1729 (Wb) 2.209 极靴上气隙的平均磁通密度 Bδ .7358 (T)2.210 定子1/3齿高处的磁通密度 Bt1/3 1.59 (T)2.211 定子1/2齿高处的磁通密度 Bt1/2 1.5243 (T)2.212 定子轭的磁通密度 Bj 1.49 (T)2.213 定子齿的气隙系数 kδ1 1.16892.214 定子铁芯径向通风槽的气隙系数 kδ2 1.08262.215 转子阻尼绕组槽的气隙系数 kδ3 12.216 总气隙系数 kδ 1.26552.217 定子齿的磁位降 Ft 876.48 (A)2.218 定子轭的磁位降 Fj 1139.3672 (A) 2.219 磁极漏磁系数ζm 1.17212.220 极身根部磁通θm .2223 (Wb)2.221 极身根部的磁通密度 Bm 1.46 (T)2.222 极靴的漏磁系数ζp 1.05372.223 极身上部的磁通θp .1999 (Wb)2.224 极身上部的磁通密度 Bp 1.31 (T)2.225 磁极的平均磁通密度 Bm1/2 1.42 (T)2.226 磁极的磁位降 Fm 893.76 (A)2.227 转子轭与磁极接缝处的磁位降 Fj2 730 (A)2.228 气隙磁位降 Fδ 12172.0569 (A) 2.229 额定电压下的空载磁位降 Ff0 15811.6641 (A) 2.230 定子绕组漏抗 Xζ .0631三. 负载磁势计算3.1 短路和额定千伏安cosθ=0时的磁势计算3.101 短路电流为额定电流时的磁位降 Fk 10640.7336 (A) 3.102 短路比 Kc 1.4863.103 定子绕组总漏抗 Xζt .1013.104 cosθ=0时对应额定电压Uθ的每极磁通θ＇ .2017 (Wb)3.105 气隙平均磁通密度 Bδ＇ .7822 (T)3.106 空气隙的磁位降 Fδ＇ 12939.6342 (A)3.107 定子轭的磁通密度 Bj＇ 1.58 (T)3.108 定子轭的磁位降 Fj＇ 2601.295 (A) 3.109 定子齿的磁通密度 Bt1/3 1.69 (T)3.110 定子齿的磁位降 Ft1/3 1464.12 (a)3.111 磁极漏磁系数ζm＇ 1.30653.112 极靴的漏磁系数ζp＇ 1.09563.113 极身根部的磁通密度 Bm＇ 1.78 (T)3.114 极身上部的磁通密度 Bp＇ 1.5 (T)3.115 磁极的平均磁通密度 Bm1/2 1.71 (T)3.116 磁极的磁位降 Fm＇ 3403.28 (A)3.117 转子轭与磁极接缝处的磁位降 Fj2＇ 890 (A)3.118 额定千伏安.cosθ=0过励时的总磁位降Σ 31171.006 (A)3.2 用图解法确定额定负载时的磁势3.201 额定励磁磁动势 Ffn 26681.1943 (A)四. 励磁数据4.01 空载额定电压时的励磁电流 If0 173.7546 (A) 4.02 额定负载时的励磁电流 Ifo 293.1999 (A) 4.03 额定负载时励磁绕组的电流密度 Jf 4.1296 (A/cm) 4.04 空载时励磁绕组的滑环电压 Uf0 33.5868 (V) 4.05 额定负载时励磁绕组的滑环电压 UfN 82.741 (V)4.06 集电环上的励磁电压增长速度ΔUf 165.482 (V/s) 4.07 直流励磁机的额定电压 Uf 91.0151 (V) 4.08 直流励磁机的额定电流 If 322.5199 (A) 4.09 直流励磁机的额定功率 Pf 29.3542 (kW) 4.10 励磁系统的顶置电压 Ufmax 165.482 (V) 4.11 直流励磁机的最大励磁电流 Ifmax 830.2225 (A) 4.12 直流励磁机的瞬时最大功率 Pfmax 137.3869 (kW)五. 损耗和效率5.1 空载损耗5.101 空载额定电压时定子齿中铁耗 PFet 4.1968 (kW)5.102 空载额定电压时定子轭中铁耗 PFej 8.0053 (kW)5.103 空载额定电压时极靴表面附加损耗(叠片或实心磁极) PFepo 3.0324 (kW) 5.104 空载时总损耗 PFe 15.2345 (kW)5.2 短路损耗5.201 并联股线间的环流系数 Kr .0004265.202 并联股线间的环流系数ε .432425.203 涡流损耗系数 Ks .00555.204 定子绕组费立德系数 KF 1.00595.205 短路电流为额定电流时磁场三次谐波在定子齿中的磁通密度 B3 2778.8645 (T) 5.206 短路电流为额定电流时磁场三次谐波在定子齿中引起的附加损耗 Pt3 2.2938 (kW) 5.207 额定电流时定子绕组铜耗 Pcu 17.3049 (kW) 5.208 额定电流时双层定子绕组铜耗 Pcus .1025 (kW) 5.209 短路电流为额定电流时定子磁场中齿谐波在极靴表面及阻尼绕组中产生的附加损耗 Ppt .1269 (kW) 5.210 短路电流为额定电流时定子绕组磁势中高次谐波在极靴表面产生的附加损耗 Pkv .0725 (kW) 5.211 短路电流为额定电流时在定子此压板及端盖上的附加损耗 Pad 0 (kW)5.212 短路电流为额定电流时的总损耗 Pk 19.9006 (kW)5.3 励磁损耗5.301 额定负载，额定电压额定功率因数时的励磁损耗 Pcuf 21.1925 (kW)5.4 机械损耗(摩擦损耗及通风损耗)5.401 风摩损耗 Pfv6.5388 (kW) 5.402 总机械损耗(包括风摩损耗) Pmec 16.5388 (kW)5.5 效率5.501 总损耗Σ 51.6739 (kW) 5.502 发电机额定负载时的效率η 97.2093六. 温度计算6.1 定子温度计算6.101 铁耗在定子内圆产生的单位热负载 W1 .6837 (W/cm) 6.102 铜耗在定子内圆产生的单位热负载 W2 .3652 (W/cm) 6.103 铜耗在线圈表面产生的单位热负载 W3 .0683 (W/cm) 6.104 铁芯对空气的温升θFe 40.5607 (K) 6.105 线圈绝缘温度降θi 14.514 (K) 6.106 线圈端部表面对空气的温升θE 24.9385 (K) 6.107 定子有效部分的最高温升θmax 55.075 (K)6.108 定子线圈对空气的平均温升θcu 45.4993 (K)6.2 转子温度计算6.201 励磁损耗在磁极线圈侧表面产生的单位热负载 W2＇ .8745 (W/cm) 6.202 转子线圈的电负荷 A2 818.4415 (A/cm) 6.203 转子线圈的表面热系数 W〃 .0141 (W/cm℃) 6.204 转子线圈对空气的温升θf 62.0213 (K)七.经济指标7.01 发电机定子有效铁重 GFe 2950.9331 (kg) 7.02 定子绕组铜重 Gcu 399.773 (kg) 7.03 励磁绕组铜重 Gcuf 494.4099 (kg) 7.04 阻尼条重量 GB 0 (kg)7.05 阻尼环重量 GR 0 (kg)7.06 发电机有效铜重 Gcut 894.1829 (kg) 7.07 发电机单位容量有效铁重量 gfe 1.3115 (kg)7.08 发电机单位容量有铜铁重量 gcu .1777 (kg)八. 电抗和时间常数的计算8.1 电抗的计算8.101 定子绕组矩形波磁动势 Fa 9411.5127 (At) 8.102 定子绕组直轴电枢反应系数 Kad 1.0498.103 定子绕组电枢反应直轴磁动势 Fad 9872.676868 (At) 8.104 直轴电枢反应电抗 Xad .8110948.105 定子交轴与直轴电枢反应基波磁通之比 Kq .5038.106 交轴电枢反应电抗 Xaq .462148.107 定子绕组漏抗 Xζ .06318.108 直轴同步电抗 Xd .8741948.109 交轴同步电抗 Xq .525248.110 极靴之间漏磁导λpl .4323298.111 极身之间漏磁导λml .8710458.112 磁极端面之间漏磁导λmb .082478.113 磁极总漏磁导λm+p 1.3858448.114 瞬变过程磁极总漏磁导Λ 1.032768.115 励磁绕组总电抗 Xζ2 .9383798.116 励磁绕组漏抗 Xζf .1272858.117 直轴瞬变电抗 Xd＇ .173128.118 交轴瞬变电抗 Xq＇ .525248.119 阻尼绕组直轴漏抗(开口槽) Xζd 08.120 阻尼绕组交轴漏抗 Xζq 08.121 直轴超瞬变电抗 Xd〃 .17312 8.122 交轴超瞬变电抗 Xq〃 .52524 8.123 负序电抗(当短路时) X2 .301545 8.124 负序电抗(外接大电抗时) X2 .045465 8.125 零序电抗 X0 .061112 8.126 定子绕组电阻(标幺值) R* .007691 8.127 励磁绕组电阻(标幺值) Rf* .001206 8.128 保梯电抗 xp .09958.2 时间常数的计算8.201 定子绕组开路时励磁绕组的时间常数 Tdo＇ 2.478 (s) 8.202 定子绕组和励磁绕组开路时直轴阻尼绕组的时间常数 TDdo＇ 0 (s)8.203 定子绕组开路时交轴阻尼绕组的时间常数 TDqo＇ 0 (s)8.204 定子绕组短路时励磁绕组的时间常数 Td＇ .4907 (s) 8.205 定子绕组开路时，励磁绕组短路时直轴阻尼绕组的时间常数 Tdo〃 0 (s)8.206 定子绕组及励磁绕组短路时直轴阻尼绕组的时间常数 Td〃 0 (s)8.207 定子绕组短路时交轴阻尼绕组的时间常数 Tq〃 0 (s)8.208 励磁绕组短路时定子绕组的时间常数 Ta .1249 (s) 8.209 机端三相短路时瞬变电流衰减时间常数 Td3＇ .4907 (s) 8.210 机端三相短路时超瞬变电流衰减时间常数 Td3〃 0 (s)8.211 机端三相短路时定子电流非周期分量衰减时间常数 Ta3 .1078 (s) 8.212 机端两相短路时瞬变电流衰减时间常数 Td2＇ 1.0004 (s) 8.213 机端两相短路时超瞬变电流衰减时间常数 Td2〃 0 (s)8.214 机端两相短路时非周期分量衰减时间常数 Ta2 .1249 (s) 8.215 机端单相短路时瞬变电流衰减时间 Td1＇ 1.0734 (s) 8.216 机端单相短路时超瞬变电流衰减时间 Td1〃 0 (s)。
空冷汽轮发电机定子端部电磁场和温度场耦合计算
空冷汽轮发电机定子端部电磁场和温度场耦合计算王鸿鹄;梁艳萍;张建涛;刘金鹏;李俊亭;黄浩【摘要】针对空冷汽轮发电机定子端部温升难以准确计算的问题,本文提出了由端部三维电磁场得到损耗,结合用解析法得到的传热系数,来求得电机端部温度场的方法.并以一台150MW空冷汽轮发电机为例,计算得到了额定工况下定子端部和其关键点绕轴向的温度分布,对计算结果进行了简要分析.【期刊名称】《大电机技术》【年(卷),期】2010(000)004【总页数】5页(P5-8,19)【关键词】发电机;端部;磁场;温度场【作者】王鸿鹄;梁艳萍;张建涛;刘金鹏;李俊亭;黄浩【作者单位】哈尔滨理工大学,哈尔滨,150040;哈尔滨理工大学,哈尔滨,150040;哈尔滨理工大学,哈尔滨,150040;哈尔滨电机厂有限责任公司,哈尔滨,150040;哈尔滨理工大学,哈尔滨,150040;哈尔滨电机厂有限责任公司,哈尔滨,150040;哈尔滨电机厂有限责任公司,哈尔滨,150040【正文语种】中文【中图分类】TM3111 引言汽轮发电机正常运行时端部的电磁场会在定子端部结构中产生涡流损耗从而增加端部的温升，这会直接影响发电机的使用寿命。
发电机端部结构复杂，温升计算困难，所以端部温度场的求解已成为电工领域的重要研究课题。
目前常用求解方法可归纳为两种：一种是采用二维或准三维电磁场和温度场耦合来计算温度分布[1,2]。
其中由于定子端部的形状、分布和材料的差异使结构件中磁场分布不规则，导致温度场中热源密度分布不均匀、对称性差，使得这种二维或准三维的方法不能满足精度要求。
另一种方法是估算热源密度，然后用流体场计算求得传热系数，最后在三维温度场中得到端部温度分布[3]。
这种方法中的热源计算不够准确，而且由于汽轮发电机定子端部区域包含了渐开线形式的定子绕组和压指、压板等多种结构件，冷却系统非常复杂，使得用流体场求解端部传热系数的计算量太大，不能满足工程上的需要。
一种适于大型水轮发电机磁场计算前处理的新方法_王琳
国家自然科学基金,机械工业部工业技术发展基金资助。
本文于1996年8月7日收到,1997年1月5日改回。
王 琳 1966年生,博士,讲师。
主要从事电机运行及理论、电机运行状态监测等方面的研究。
周理兵 1961年生,博士,副教授,主要从事电机运行及理论、电机运行状态监控等方面的研究。
马志云 1935年生,教授,博士生导师。
主要从事电机运行及理论、故障监测、调速方法等方面的研究。
第18卷第1期1998年1月中 国 电 机 工 程 学 报P ro ceedi ng s o f the C SEEV o .l 18N o .1Janu.1998一种适于大型水轮发电机磁场计算前处理的新方法王 琳 周理兵 马志云(华中理工大学能源科学与工程学院 武汉 430074) 提 要 本文在采用微分法(T TM 法)生成四边形网格的基础上,实现了大型水轮发电机有限元计算用的三角单元自动生成。
在前处理技术中,提出了采用电机定子线圈轮换数进行源区加电流的新方法。
关键词 水轮发电机 磁场计算 T TM 法1 引言大型水轮发电机由于转子偏心造成气隙不均匀,将产生电磁不平衡力作用于转子轴系。
分析电磁不平衡力关键是要弄清电机气隙磁场的分布。
电磁场有限元分析方法是解决这一问题的有效工具。
由于水轮发电机转子出现偏心,使得电机对称结构遭到破坏,因而在磁场计算时应采用整台电机作为有限元分析域。
众所周知,大型水轮发电机转子直径达十几米,定子槽数多达几百,且定子采用分数槽绕组,这些无疑给有限元前处理(单元划分,区域合并以及加电流源)带来许多困难。
目前全自动网格生成的研究正方兴未艾,提出了一些算法,并研制了与算法相应的软件。
由于每位开发者在开发剖分程序时都着眼于通用性,因而象计算大型水轮发电机结构不对称时的磁场分布时,使用上就显得不方便,有的甚至无法对之进行剖分[1]。
鉴于此,本文提出一种适用于大型水轮发电机整域中电磁场计算的前处理方法,先在适体坐标系下采用L aplace 方程微分法(T TM 法)对水轮发电机有限元分析域进行四边形网格划分,然后在此基础上生成所需的三角单元,并采用水轮发电机定子绕组轮换数的方法,快速准确地为计算域加上电流源,在一次剖分完的基础上,实现不同偏心的计算。
大型汽轮发电机电磁场和温度场的数值计算
ｇｎｒｏ ａ ｄｆｅ ｄｒｇ ｌ ｄ ｒｉ ， ｉｃ ｃｌｅ ｂ ｕｉ ｏ ｅｅ ｔ ｒ ｅｎｄ ｉ ｎ－ａ ｏｅ ｔｎ ａｄ ａ ｕ ｔ ｙ ｎ ｆ ａ ｒ ｉ ｕｎ ｏ ｏ ｐ ａｏ ｎ ｓ ａ ｄ ｓ ｇ ｅ ｌ
个选择。
然而， 机运行是一个复杂的过程， 发电 要想准确地描述这一物理过程， 从包 括电磁场、 流体场和温度场在内的多场祸合的角度进行分析是必要的。 因为在电 机的运行过程中，发电机温度场温度数值的大小以及分布主要由电机内的电磁 场、流体场的大小和分布决定。 本文正是从实际应用的角度出发， 来研究发电 机在额定运行时的 温度场分布
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ
Ｃｏｎ ｓ ｔ ｏ ａ ｅ ｅ ｃ ｌ ｔ ｂ－ ｎｒｏ ｓ ｌ Ａ ｔ ｅ ｓｍ ｌｇ ｓ ｌａ－ ｏ ｄ ｏ ｅｅ ｔ ｉｓ ｐ ， ｈｒａ ｏｌｇ ｅ ｆ ｃ ｉ ｏ ｅ ｕ ｇ ａ ｒ ｍ ｅ ｓ ｒ ｉ ｙ ｒ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｅ ｎｔ ｅｔａ ｅｔ ｉ ｅｔ ｍ ｋ ｇ ｒ ｅ ｉｔ ｓｓｍ ｘｉｙ ｃｉ ｏｗｔ ｒ ｔ ｎｅｕ ｍ ｎａｄ ｉ ｈｄ ｇｎ ｈ ｙｔ ａ ｉ ｒｍ ｈ ｅ ａ ｒ ｍ ｑ ｐ ｅ ｎ ａ ｎ ｙ ｏ ｎ ｅ ｕ ｌ ｅ ａ ａ ｎ ａｄ ｔ ｌ ｅ ｄｃ ａ ｄ ｓ ｅ ａｉ ｙ ｏｅ ｔｎ ｒ ｅ， ｆｓｃｓ ｎ ｃｎ ｏ ｓｓｍ ｒ ｓ ， ｒｉ ｌ ｉ ｐｒｉ ｉｐｏ ｄ ａｄ ｔ ｔ ｏ ｒ ｙｔ ｅ ｅ ａ ｅ ｂｉ ｎ ａｏ ｍ ｖ ｎ ｉ ｏ ｅ ｆ ｌ ｔ ｒ ｒ ｕｅ． ｒ ｅｔ ｒ ｗｔ ｔ ｔ ｈｉ ｅ ｄｓｎ ｄ ｎｆ ｔｅ ｄ ｅ ｃ Ｉ ｅ ｎ ｙａ ， ｈ ｅ ｎ ｕ ｏ ｅｇ ａ ｍ ｕ ｃ ｒ ａ ｄ ｄ ｎ ｃ ｅ ｓ ｉ ｈ ｃ ｑ ｆ ｉ ｎ ａ ａｕ ｎ ｅ ｔ ｈｏ ｇ ａｌ ｅｆ ａ－ ｏ ｄ ｍｔｂ ｅ ｅ ｔ ｉｐ ｖｄＩ ｔ ｈｉ ｌ ｅ ｎｌ ｉ ｌ ｌ ｉｃ ｌ ｓａ －ｒｎ ｇｎ ａ ｒ ｒ ｅ， ｃｎ ａａｄ ｃ ｏ ｃ ｅ ｏ ｒｏ ｅ ｔ ｕ ｉ ｅ ｒｏ ｍ ｏ ｔ ｅ ｃ ｎ ｖ ｒ ｅ ｓ ｅｏｏ ｉ ｌ ｅａ ｏ ｒ ｅ． ａ－ ｏ ｄ ａ －ｒｎ ｇｎｒｏ ｗｔ ｈ ｈ ｃｎｍｃ ｔｇｔ ｉｐ ｖｄ Ｔｅ ｃ ｌ ｓ ｍ ｔ ｂ ｅ ｅ ｔ ｉ ｉ ａａ ｒ ｌ ｍｏ ｓ ｈ ｉ ｏ ｅ ｔ ｕ ｉ ｅ ａ ｒ ｈ ｒ ｅ ｇ ｒｉ ｉｙ ｈ ｈ ｃｎｙ ｇ ｄａｙ ｎ ｏ ｅ ａｙ ｅ ｔ ｇ ｕｓ ｅａ ｌ ａｄ ｅｉｅｃｈｓ ｕｌ ｂｅ ａ ｉ ｔｍ ｎ ｇｎｒｏ ｒ ｐ． ｌｂｉ ｎ ｉ ｆ ｉ ｔ ｇ ｆ ａ ｒ ｌ ｅ ｃ ｃ ｏ ｅ ａ ｒ ａ ｈ ｏ Ｂｔ ｏ ｒｉ ｏ ｅｅ ｔ ｓ ｅ ｃ ｐ ｘ ｅ ， ｅ ｒｅ ｅ ｔｎ ｇｎｒｏ ｉ ａ ｍ ｌ ｐ ｃ ｓｔ ｄｓｉ ｔｓ ｕ ｔ ｐ ａｏ ｆ ａ ｒ ｖｒ ｏ ｅ ｒ ｓ ｏ ｃｂ ｈ ｈ ｅ ｙ ｏ ｉ ｐｙｉｌ ｅ ｅａ ｌｉｓ ｅ ａ ｔａａ ｚ ｉ ｏ ｔ ａｇ ｏｃｕｌ ｆｌ ｈｓａｐ ｃ ｓ ｔ ｔ ｃｓ ｒ ｎｌ ｅ ｍ ｎｌ ｆ ｅ ｉｄ ｃ ｒ ｓ ｘｃｙ ｎ ｓ ｏ ｙ ｔ ｈ ｏ ｉｅ ｙ ｒ ｆ ｅ ｅ ｏｐ ｄ ｓ ｅ ｉ ｌ ｉ ｅ ｃ ｏ ａｎｔ ｆ ｌ ， ｉ ｆｌ ａｄ ｐｒ ｕｅ ｌ ． ｔ ｎ ｕ ｎ ｌ ｔ ｍ ｇｅｃ ｄ ｆ ｄ ｄ ｔ ｅ ｔｒ ｆ ｄ Ｆｒ ｃ ｄ ｇ ｒ ｅ ｉ ｉ ｓｌ ｉ ｅ ｕ ｅ ｎ ｅ ａ ｍ ｉ ｓ ｏ ｈ ｅ ｅ ｎｍ ｒ ａｖｌ ａｄ ｔｂｔ ｎ ｇｎｒ ｏ ｔ ｐｒ ｕｅ ｄ ｅ ｒ ｉ ｄ ｕ ｅｃｌ ｅ ｄｓｉ ｉ ｏ ｅｅ ｔ ｅ ｅ ｔ ｆ ｌ ｉｄｔ ｍｎ ｂ ｉ ａ ｎ ｉｒ ｕ ｏ ｆ ａ ｒ ａ ｒ ｉ ｓ ｕ ｍ ｅ ｅ ｅ ｙ ｔ ｖｌ ａｄ ｔｂｔｎ ｅ ｃｏ ａｎｔ ｆｌ ａｄ ｉ ｆｌ ｄｒ ｇ ｈ ａ ｅ ｄ ｒ ｕｏ ｏ ｌ ｔ ｍ ｇｅｃ ｄ ｎ ｆ ｄ ｄ ｉ ｅ ｕ ｎ ｉ ｉ ｉ ｆ ｒ ｓ ｅ ｉ ｉ ｓ ｌ ｅ ｕ ｉ ｕｎ ｅ
大型全空冷水轮发电机定子线棒损耗和温度场综合计算
大型全空冷水轮发电机定子线棒损耗和温度场综合计算摘要：随着现阶段经济技术的不断增加，水电机组单机容量也会越来越大，因此发电机的安全稳定运行显得越来越重要。
在发电设备运行当中，设备的绝缘性能可以说对设备的使用情况有着相当重要的作用，并且绝缘的损耗现象也可以充分的对介质的损耗情况做出判断。
在本文当中首先对发电机的通风冷却进行了研究；其次对发电机定子线棒损耗和温度场进行了综合的计算。
关键词：水轮发电机；定子线棒损耗；温度场在我国的开发利用水资源的过程当中，水轮发电机是重要的电气设备。
随着现阶段的水轮发电机的容量在不断的增加，从而水轮发电机的体积也在得到不断的增加，因此在机组的安全可靠性方面也得到了充分的提升。
因此就需要对水轮发电机在运行当中出现的耗损现象进行分析，从而根据实际情况，来保证系统运行当中所产生的冷风风量保证足够的供应，从而使冷却效果得到保证，并且最大限度的减少通风损耗，最终实现大型水轮发电机的安全可靠运行。
一、发电机的通风冷却在我国现阶段的大型水发电机当中，主要是根据其自身的结构特点，来实现系统的分类，其中可以分为全空冷、半水冷（定子绕组水内冷，转子绕组和定子铁心空冷）、双水内冷（定、转子绕组水冷）、全水内冷（定、转子绕组和定子铁心水冷）和蒸发冷却（定子绕组自循环蒸发冷却，转子绕组和定子铁心空冷）等方式。
全空气冷却方式主要将空气作为冷却介质来实现，系统当中对定、转子绕组和铁心表面进行冷却，在这个过程当中由于其成熟的技术特点，被得到了广泛的应用。
在我国的全空冷主要应用当中，集中体现在我国的三峡电站，其中的右岸电站 26#全空冷 700MW 巨型水轮发电机于 2007 年 7 月成功并网发电。
在进行水轮发电机的制造和设计中，需要重点对通风装置的制造精度、验证计算值与实测值的符合性及更完美的空气密封结构等多方面进行考虑。
在进行实验的时候需要利用通风模型试验的方式来对水轮发电机通风系统的特点和流体的流动状态进行研究，在对水轮发电机运行当中出现的问题进行不断的改进。
19 SF170-24 8000水轮发电机电磁和结构设计及有限元分析
SF170-24/8000水轮发电机电磁和结构设计及有限元分析邹振江(重庆水轮机厂有限责任公司400054)摘要：国家大力提倡低碳环保，作为开发利用可再生环保的水轮发电机是最为有效的一个方面。
设计制造一台高效水轮发电机首先要确定的是发电机两个主要尺寸即发电机的铁芯内径和铁芯长度，而这两个尺寸与水轮发电机的容量转速及所需转动惯量有关。
本机容量大转速高，涉及电力系统稳定的直轴瞬变电抗Xd' 及直轴超瞬变电抗Xd″电磁参数的选取，Xd' ，Xd″值不可能在很大范围内变化，因此可以根据电力系统的实际需要与电站设计单位共同商定，对招标文件或技术规范尽可能予以满足；发电机所采取的结构型式，对机组性能有很大关系。
机组电磁方案计算、轴系的刚度强度计算，承重机架的刚强度都关系到机组能否到达额定出力、定转子温度、推力轴承导轴承瓦温是否在国家标准要求范围内,轴系及上下机架的摆度振动是否符合标准要求安全稳定运行。
本文就悬垂式密闭循环空冷立式水轮发电机本体及上机架、定子、转子、下机架、空冷器,制动装置等部件作了介绍和电磁计算、结构设计及有限元分析的主要特点作了说明。
关键词：水轮发电机电磁参数结构设计有限元分析1 引言SF170-24/8000水轮发电机额定容量为170MW，转速为250/r/min，根据该容量和转速，经对悬式和伞式的计算公式（Di/lt*nN）值为0.0138，按此值可以选取悬式结构，能保证机组的稳定性；总体结构为立轴悬式水轮发电机。
下面就发电机的电磁设计参数,悬式总体结构及重要受力部件的有限元分析逐一论述说明。
2 电磁和结构设计额定数据型号：SF170-24/8000额定容量：Ps=194.286 MV A额定功率：PN=170MW 额定功率因数：CosΦN=0.875(滞后)额定电压：UN=15750V额定电流：IN=7122A额定转速：nN=250r/min额定频率：fN=50 Hz飞逸转速：nf=450r/min转动惯量：≥10000tm2相数m 3定子绕组接法3Y绝缘等级F/F冷却方式密闭循环空气冷却励磁方式静止可控硅励磁旋转方向俯视顺时针主要结构尺寸定子铁心外径Da φ8000mm定子铁心内径Di φ7070 mm定子铁心轴向长度Lt2056mm定转子间空气隙δ30 mm电磁参数定子绕组每相并联支路数 3定子槽电流Is 4748A定子绕组线负荷As692.6 A/cm定子绕组热负荷AsJ2092 A2/(cm²mm2 ) 励磁绕组电流密度2.83 A/mm2定子绕组电阻R1（15）0.00206 Ω励磁绕组电阻R2（15）0.1171 Ω定子1/3齿高处磁通密度1.5415T定子1/2齿高处磁通密度1.5219 T定子轭磁通密度 1.3723T磁极极身磁通密度Bm 1.5246 T空气隙磁通密度0.82T直轴同步电抗Xd 1.028交轴同步电抗Xq 0.622直轴瞬变电抗Xd' 0.257交轴瞬变电抗Xq' 0.622直轴超瞬变电抗Xd″0.178306交轴超瞬变电抗Xq″0.188短路比 1.07空载励磁电流If0 924A空载励磁电压Uf0 108 V额定励磁电流Ifn 1638 A额定励磁电压Ufn 280 V计算效率η98.41 %技术数据额定工况下定子及基础承受的扭矩7577.1 kN.m 突然短路时定子及基础承受的扭矩42568.2 kN.m制动时下机架传给基础的扭矩782.3 kN.m顶转子时下机架基础板承受的荷重5070kN 定子基础板承受的荷重12190kN推力轴承负荷9360kN半数磁极短路时的磁拉力2705kN3 机座号及电抗参数的确定同心桥电站机座号的确定原则是，在满足GD2的情况下，同时兼顾电磁参数的优化问题。
大型水轮发电机空气流场数值计算分析
ｏ ｒ ｅ Ｈｙ ｒ ｕ ｉ ｆＬａ ｇ ｄ ａ ｌｃ Ｔｕｒ ｉ ｅ Ｇｅ ｒ ｔ ｒＴ ｏ，Ｆ ｎ Ｊｓ ｎ ａ ｉ ｇ，ａ ｄ Ｈａ ｏ ｇ ａ ｏ ｎ ｎＲ ｎ ｎ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｈ ｉ ｏ ｅｄ ｏ ｈ ｅ ｒｅ ｙ ｒｕ ｉ ｕ ｂ ｎ ｅ ｅ ａｏ ｓ ｓｒ ｃ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ｔ ｅａｒｆ ｗ ｆ ｌ ｆＴ ｒｅ Ｇｏｇ ｓｈ ｄ ａ ｌｃ ｔｒ ｉ ｅ ｇ ｎ ｒ ｔｒｉ ｌ ｉ ｃ ｌｕａｅ ｙ Ｃ ａｃ ｌｔｄ ｂ ＦＤ ｅ ｈ ｉｕ ． Ｆ ｒｔｙ，３ ｍｏ ｅｉｇ ｓ ｆ ｒ ｓｕ ｅ ｏ ｅｔｂ ｉｈ ｔ ｅｃ ｌｕａｉｎ ｔｃ ｎｑ ｅ ｉｓｌ Ｄ ｄ ｌ ｏｔ ｅｉ ｓ ｄ ｔ ｓａ ｌｓ ｈ ａｃ ｌｔｏ ｎ ｗａ
爆晓机
（ ＰＯ ＩＮ Ｐ Ｏ ＦＥＥ ＴＩ Ｍ Ｃ ＩＥ Ｅ Ｌ Ｓ —Ｒ Ｏ ＬＣＲＣ Ａ ＨＮ ） Ｘ Ｏ