一种适合于蒸发冷却电机新型绝缘结构的研究与电场仿真

浸润式蒸发冷却优越于其它冷却方式,为电机定子的运行提供了安全、可靠、高效绝缘及传热的大环境.本文以一台高功率密度、高速整流异步发电机的定子为研究对象,根据制造厂的工艺允许条件,提出一种适合于浸润式蒸发冷却电机定子的新型绝缘结构,运用有限元方法及仿真软件,对该结构中的电场分布进行了系统的分析与计算,为同类型电机的设计提供了理论依据.     

1600kW多相整流异步发电机定子温度分布的研究

本文以一台高功率密度、高速整流异步发电机的定子为研究对象,根据制造企业的工艺允许条件,提出一种适合于浸润式蒸发冷却电机定子的新型绝缘结构,对该结构中的气、液、固三相绝缘体系的温度场分布等问题进行了系统的理论仿真计算与模型试验,基于仿真和试验两方面的结果,对这一结构给予了可行性分析,确定了其运行时的最高负荷,为以后同类型电机的设计提供理论依据.     

浸润式混合强迫内冷的蒸发冷却汽轮发电机定子三维温度场的仿真分析

汽轮发电机采用定子浸润与强迫内冷的蒸发冷却方式优越于传统的其它冷却方式,可以为电机的运行提供安全、可靠和高效的绝缘及冷却效果,相应的温度场分析计算值得深入研究.本文以一台50MW汽轮发电机的定子为研究对象,首次提出了完整的采用铁芯浸润式与强迫循环绕组内冷结合的蒸发冷却电机的定子三维温度场的仿真计算模型,并分析了负荷变化以及定子绕组内冷对电机温度场的影响,对仿真计算与试验的结果进行了对比分析,为更大容量蒸发冷却汽轮发电机的设计、制造提供了理论依据.     

浸润式与强迫内冷结合的蒸发冷却汽轮发电机定子三维温度场计算

汽轮发电机定子采用浸润式与强迫内冷结合的新型蒸发冷却技术优越于传统的其它冷却方式,可以为电机的运行提供安全、可靠和高效的绝缘及冷却效果,相应地有必要对定子温度场进行准确的计算分析以满足进一步应用的要求。该文以1台应用该冷却系统运行的50MW汽轮发电机的定子为研究对象,首次建立了较完整的定子三维温度场的仿真数学模型,采用数值模拟与试验对比分析的方法,对定子绕组内冷、负荷变化以及冷凝器工况等因素对电机温度场的影响进行了研究,得到了新型蒸发冷却电机定子温度场的分布规律。仿真结果与试验数据吻合较好,为蒸发冷却技术在大型汽轮发电机中的进一步应用提供了理论依据。     

135MW蒸发冷却汽轮发电机定子绝缘结构的研究

为了将蒸发冷却技术应用于高电压、大容量的汽轮发电机,并作为主力机组,需要解决定子绝缘结构的合理设计问题.本论文针对蒸发冷却的特点,提出采用浸润式蒸发冷却定子的间接冷却方式,详细计算并分析了该冷却方式下的定子绝缘结构内的电场与温度场,总结其分布规律与特点.在此基础上提出135MW蒸发冷却汽轮发电机定子的绝缘厚度以及相应的电流密度,并通过了试验模型的检验,研究结果值得借鉴.     

基于ANSYS的多相异步发电机非稳态定子温度场的研究

本文针对多相双绕组异步发电机体积小、电磁密度大等特点,设计了某电磁参数下的同类电机.采用浸润式蒸发冷却技术,用ANSYS对该电机定子温度场进行仿真来预测其运行的安全性和可靠性,为同类电机材料的选取和电磁负荷的选择提供理论依据.     

大型蒸发冷却汽轮发电机定子绕组温度计算

在介绍了利用汽化潜热进行热交换实现电机定子绕组蒸发冷却的工作原理基础上,说明了电机定子铁心采用全浸式与绕组强迫内冷结合的新型蒸发冷却技术,不仅其绕组温升低,而且冷却介质单一,可以为电机的运行提供安全、可靠和高效的绝缘环境及冷却效果.并以300MW汽轮发电机设计数据为依据,根据空心股线内部介质两相流动特性,对空心股线内介质两相流动阻力、蒸发点位置等参数进行计算,分析了定子绕组温度沿轴向温度分布情况以及负荷变化对温度的影响,将试验值进行对比分析,验证了蒸发冷却技术在汽轮发电机上应用的可行性,同时为进一步应用于大型发电机提供理论依据.     

135MW全浸式蒸发冷却电机定子的绝缘结构

为了将拥有我国自主知识产权的蒸发冷却技术应用于高电压、大容量的汽轮发电机,并作为主力机组,需要解决定子绝缘结构的合理设计问题。全浸式蒸发冷却定子需要利用蒸发冷却介质的绝缘性能,大幅度减薄定子主绝缘的厚度,实现冷却与绝缘的双重功效。为此运用有限元数值仿真理论,首先详细计算并分析了该冷却方式下的定子绝缘结构内的电场与温度场,总结其分布规律与特点,证明了135MW全浸式蒸发冷却汽轮发电机主绝缘减薄的的合理性与可能性。这些仿真计算的结果通过了试验模型的检验,是合理可靠的,在此基础上提出定子主绝缘厚度的合理设计值以及对应的电流密度。研究结果值得国内制造业的借鉴。     

蒸发冷却对高压电机电场分布改善的研究

为尽早开发国内24 kV级大型汽轮发电机,提出了采用蒸发冷却方式的技术路线。根据蒸发冷却介质高绝缘性能提出了一种适于该冷却方式的高电压等级汽轮发电机新型定子绝缘结构。采用有限元数值计算软件仿真了电机定子槽内与端部高压静电场的分布状况,列出了若干组电场强度的计算结果,据此详尽地分析了蒸发冷却方式下形成的气、液、固三态绝缘系统的耐电晕、耐击穿的可靠性,系统地研究了新定子绝缘结构的特点及规律。结果表明该新型绝缘系统无需防晕处理,可实现主绝缘仅4 mm的24 kV等级蒸发冷却汽轮发电机。     

绝缘文摘与专利

脉冲电压对电机定子绝缘影响的试验研究,电器附件产品中绝缘材料部件的安全性要求及检测方法,135MW全浸式蒸发冷却电机定子的绝缘结构     

24KV蒸发冷却汽轮发电机定子绝缘结构的可行性研究

国产大型汽轮发电机，很难做到24kV电压等级。电压高，定子绕组槽内电场分布的改善及耐电晕等技术处理难度大。该文采用理论计算与模型实验两方面的仿真手段，详尽地分析了蒸发冷却方式下形成的气、液、固三态绝缘体系的耐电晕、耐击穿的可靠性，提出一种适合于该冷却方式的、应用于高电压等级的新型定子绝缘结构，系统地研究了结构的绝缘特点及规律，并得出这一新型绝缘体系对24kV电压等级是可行的结论。     

蒸发冷却汽轮发电机定子绝缘结构的模拟试验及分析

本文针对蒸发冷却汽轮发电机的发展现状，介绍汽轮发电机定子绝缘改进的可行性方案以及汽、液、固相绝缘配合的实验模型和数据，为蒸发冷却汽轮发电机向更大容量发展、探索新的绝缘体系、充分发挥蒸发冷却的效益提供有价值的技术参考。     

大电机环氧云母定子绝缘超声波速的研究

本文用A型脉冲回波法超声波检测系统，详细研究了大地机定子线棒不同的绝缘部位对检测超声波速的影响，以及波速随绝缘老化的变化规律。结果表明：大电机定子线棒的正面绝缘适合于超声检测；线棒表面半导体层的存在更有利于超声检测；超声波速能用来表征绝缘的老化状态。     

TBB-800-2EY3型汽轮发电机定子绕组及其端部支撑结构的改造

由于 TBB-800-2EY3型汽轮发电机定子端部绕组支撑结构等的设计存在严重弊病,导致运行中数次发生线棒磨损、漏水故障。按原结构修复投运后再次发生类似故障。为根除上述弊病,采用当代汽轮发电机设计、制造新技术,改造800 MW大容量汽轮发电机定子端部绕组的支撑结构、定子绕组、定子压圈及屏蔽结构。发电机改造后,定子端部绕组的振动值、定子绕组的附加铜损耗和基本铜损耗以及压圈的损耗与温升均大幅度降低,发电机的效率和运行可靠性均有提高。     

A Survey of Methods for Detection of Stator-Related Faults in Induction Machines

As evidenced by industrial surveys, stator-related failures account for a large percentage of faults in induction machines. The objective of this paper is to provide a survey of existing techniques for detection of stator-related faults, which include stator winding turn faults, stator core faults, temperature monitoring and thermal protection, and stator winding insulation testing. The root causes of fault inception, available techniques for detection, and recommendations for further research are presented. Although the primary focus is online and sensorless methods that use machine voltages and currents to extract fault signatures, offline techniques such as partial discharge detection are also examined. Condition monitoring, fault diagnostics, insulation testing, interlaminar core faults, partial discharge (PD), temperature monitoring, turn faults.     

大型空冷汽轮发电机模压定子线棒绝缘结构研究

研究了多胶模压的大型空冷汽轮发电机定子线棒绝缘体系,包括定子线棒的导线绝缘结构、主绝缘结构、防电晕结构、定子线棒制造工艺。通过性能指标测试确定了所用主绝缘材料、防晕材料,最终对定子线棒进行了性能评定。确定了大型空冷汽轮发电机定子线棒绝缘结构、膜压工艺。真机线棒结果表明:定子绝缘厚度薄、电性能高,绝缘的设计场强超过了3 kV/mm。