冷却方式对抽水蓄能机组定子绝缘特性的影响

抽水蓄能机组中,发电-电动机具有频繁起停、负荷变化剧烈的特点。近年来其大容量、高水头发展进程使电机频繁负荷变化所产生的热应力对电机安全可靠性的影响越来越不可忽视。热应力不仅与热负荷变化速率、电机结构特征有关,还与发电-电动机的冷却方式直接相关。首先对几种冷却方式应用于发电-电动机中的优缺点进行定性分析,继而提出以对比分析冷却方式对主绝缘冷热循环老化影响为目的的冷热循环实验设计原则,最后通过冷热循环老化实验的形式、以最大局部放电量为绝缘性能的表征参数,定量研究冷却方式对抽水蓄能机组中定子绝缘特性的影响。结果表明,采用蒸发冷却技术的定子线棒抗冷热循环老化性能要明显优于采用通风冷却的定子线棒。     

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.     

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.     

灰渣泵房冲洗水泵电动机冷却风路的改进

湛江发电厂2号灰渣泵房冲洗水泵电动机在运行中出现外壳温度过高现象。为了保证电动机的安全运行，在电动机上开了测温孔，用红外线点温仪测得电动机冷态启动时的温升数据。电动机运行温度过高的原因是冷却器冷却后的空气出口与电动机冷风入口不重叠，导风筒直线部分与转子铝风叶间距离偏大，漏风较严重，冷却效果差。针对此情况，进行了冷却风路的改造，合理地解决了该电动机冷却风路上存在的弊端，有效地降低了定子铁心、定子线棒的长期运行温度，确保了电动机的安全运行。     

蒸发冷却技术在大型发电电动机上的应用优势及模拟试验研究

介绍了蒸发冷却技术的特点及其在发电电动机上的应用优势,并对发电电动机定子线棒在不同冷却介质液位、二次冷却水流量等工况下进行模拟试验研究,该试验研究为发电电动机蒸发冷却系统设计提供理论依据和技术支持。     

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。     

蒸发冷却技术专题讲座 汽轮机定子绕组用强迫循环蒸发内冷的实验

汽轮发电机的冷却方式多种多样,从1956年英国开始采用净化水冷却发电机定子绕组,到目前,汽轮发电机的定子绕组采用水内冷已是相当普遍。但是水内冷电机水系统呈现出的堵和漏问题成为困扰水内冷电机发展的致命弱点。而汽轮发电机定子绕组内部的蒸发冷却是一种正在研究的新型冷却方式,这种冷却方式的热学原理是利用流体的沸腾传热来冷却电机的。由于采用了低沸点,高绝缘的冷却介质作为电机内冷的介质,使得这种冷却方式在继承了水内冷全部优点的情况下完全杜绝了因介质泄漏引起绝缘损坏故障的发生,成为汽轮发电机新型冷却方式应用的一个发展方向。一台50MW定子绕组蒸发内冷汽轮发电机在上海超高压输变电公司成功运行多年,它奠定了蒸发冷却技术在汽轮发电机上的工业应用基础。要确定蒸发冷却技术在汽轮发电机上的应用容量,300MW汽轮发电机定子绕组蒸发内冷的实验研究是十分必要和有意义的。 本文以哈尔滨电机厂设计的300MW汽轮发电机定子线棒     

水轮发电机定子自循环蒸发冷却仿真计算与实验

本文简要介绍了处循环蒸发冷却的技术原理和一套在此基础之上开发的仿真软件。这套软件完善了蒸发冷却系统的计算模型，从而提高了计算稳定性，扩大了计算范围。同时考虑到蒸发冷却电机在实际中可能运行的不平衡工况（线棒间负荷分布不均匀），在仿真计算中增加了对不平衡情况的计算，最后，为了全证这套软件的计算可靠性与精度，在李家峡400MW水轮发电机定子模型上进行了实验测试比较。     

凸极电机定子风路变化对热流场影响

随电动机单机容量不断增大,电磁负荷随之提高,电机内部发热量增长显著,通风方案设计将影响峰值温度的数值,对冷却效果起决定性作用。为降低峰值温度,确保电机安全稳定运行,本文以某空冷凸极同步电动机为研究对象,基于计算流体动力学(CFD)原理,采用有限体积法,求解三维湍流流动控制方程组,得出定子绕组不同冷却风路布置方案设计情况下的三维流场及温度场的分布特点,分析了定转子各部分风路中空气流量分布特点以及定转子固体部件温度分布情况,得出冷却效果较好的定子空气冷却风路布置。结果表明,凸极电机定子铁心段绕组空气冷却风路布置影响定子绕组峰值区域及数值大小。结果可为大容量凸极电动机通风系统结构设计提供参考。     

油冷电机定子冷却结构散热仿真研究

针对电机散热问题，新能源汽车所用油冷电机在定子内部建立冷却结构，引入油来直接冷却定子及绕组。而优化定子冷却结构可以提升电机散热性能来达到提高电机功率密度和效率的目的。定子内部和喷油环通入冷却油后，流动状态复杂多变，故采用计算流体动力学仿真方法，建立油冷电机三维CFD模型，对电机内部流场和温度场进行有限元计算和分析，得到内部流体流动特性和电机温度分布特性。并主要分析定子冷却结构的入油口结构和喷油环关键冷却参数对流场及温度场分布的影响，并加以优化。最终优化的方案相比于优化前的方案，可使电机温度降低5～10°C。试验结果进一步验证了冷却结构散热仿真的准确性，为油冷电机技术的应用和推广提供了有力支撑。     

汽轮发电机负荷变化时水内冷定子线棒的温度水力模型

大型汽轮发电机水内冷定子绕组的出水口温度以及定子槽内上下层线棒之间的温度监测是发电机状态监测和早期故障诊断中的一个重要方面，对发电机的安全、经济运行具有重要作用。为此，根据传热学和流体力学的基本原理，提出了汽轮发电机负荷变化时水内冷定子线棒的温度水力模型，采用热平衡方程将温度模型离散化为非线性方程组，联立求解定子绕组温度与冷却水温度的方程组，即可求出定子线棒中的温度分布。根据线棒内三维温度分布的计算结果，提出了状态监测中定子线棒内铜温和水温标准值的确定方法。最后计算了一台QFSN-220-2型汽轮发电机的一根定子线棒内的温度分布，结果表明该模型以及计算方法是正确的。     

新型浸润式蒸发冷却电机定子三维温度场的研究

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、高效的绝缘及传热的整体大环境，其对应的温度分布状况值得深入研究。文中以一台高功率密度、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、固三相电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，确定了其运行时的额定负荷，为以后同类型电机的设计提供理论依据。     

蒸发冷却水轮发电机定子温度场研究

为了提高大型水轮发电机的运行可靠性，设计人员对电机的冷却系统作了不少改进，其中包括线圈采用液态介质内冷系统等。蒸发冷却技术已在中国数个电站的几台立式水轮发电机中得到应用，并经历了长时间的商业运行考验。为了验证这种新型冷却系统的优越性，应对电机内的温度场进行深入的分析。该文以有限元法计算了采用蒸发冷却系统的大型水轮发电机定子三维温度场，以包括导体、端部绕组及通风沟在内的定子半个齿距全轴向长度为计算域，并考虑蒸发冷却的特点，建立了物理和数学模型。论文以李家峡电站一台400MW蒸发冷却发电机为实例，计算了不同工况下的定子温度分布，计算结果与现场实测数据进行分析比较，验证了计算方法的正确性。论文得出了一些有助于设计和运行的结论。     

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.     

大型水轮发电机蒸发冷却实验研究及理论分析

介绍了400MW水轮发电机定子线棒空心导线蒸发冷却实验,得到了各种情况下线棒的温度分布.在此基础上,对蒸发冷却自然循环形成条件进行了理沦分析,为蒸发冷却发电机设计提供了依据.     

桐柏抽水蓄能电站~#1机定子结构特点浅析

介绍了华东桐柏抽水蓄能电站发电电动机定子的主要参数和现场试验结果,侧重叙述了定子线棒端部结构特点并和国内机组进行了比较,分析了1号机定子下层线棒的典型耐压试验。结果表明,定子线棒端部结构应成为运行维护的重点部位。     

300 MW汽轮发电机强迫循环蒸发冷却定子绕组温升计算

电机定子绕组内部蒸发冷却技术是中国自主创新技术,目前尚处于研究阶段,该文介绍了利用相变吸热原理实现电机定子绕组内部蒸发冷却的工作原理,并以300 MW汽轮发电机设计数据为依据,采用分相模型计算两相流动阻力,采用热量守恒方程计算蒸发点,经多次迭代,确定蒸发点位置、单相段和沸腾两相段绕组温度,并与试验值对比分析,说明相变传热方式冷却效果比无相变传热好,同时分析了通过流量调节可以控制蒸发点位置,防止两相流动阻力过大而引起气阻现象。该文提供的定子绕组温度计算方法为定子绕组内部蒸发冷却技术进一步应用于大型发电机提供理论依据。     

蒸发冷却大电机定子主绝缘的试验研究

针对大型蒸发冷却电机的定子设计出一种新的绝缘结构 ,由冷却介质承担主绝缘使主绝缘厚度大幅减薄。用13.8k V电压等级的定子模拟线棒试验的结果表明 ,这种新型主绝缘可行。     

汽轮发电机水路堵塞时定子流体场和温度场的数值仿真

水冷汽轮发电机冷却水路的堵塞是其常见的故障,水路系统堵塞的检测手段之一是监测其温度的变化。由于水氢氢汽轮发电机采用氢气冷却定子铁芯和转子部分,采用水冷却定子绕组,使得其冷却系统比较复杂,并且流体流动状态直接影响到温度的变化。为了得到较好的温度仿真结果,将流体场与温度场进行耦合,建立了汽轮发电机定子三维流体场与温度场的耦合数学模型。在通过计算汽轮发电机二维电磁场从而获得定子铁芯损耗分布的基础上;利用有限体积法耦合计算了定子的三维流体场和温度场。采用所建立的数学模型,计算了定子线棒空心导线在不同堵塞故障下定子的三维流体场和温度场,总结了定子温度的变化规律:与正常运行相比较,空心导线堵塞时,定子最高温度点的位置由上层线棒的出水口处转移到了被堵塞的线棒;被堵塞的空心导线即使增加1根,也会使得其所在的线棒温度有较大的增加,但是定子铁芯齿部、轭部以及正常线棒的温度增加很少。     

强迫式循环蒸发冷却电机定子三维温度场仿真分析（英文）

强迫式蒸发冷却系统具有介质用量小、发热体温度分布均匀、温差小的特点,具有良好的应用前景。本文详细阐述了强迫式蒸发冷却电机定子三维温度场的仿真方法,介绍了边界条件的合理简化方法。经试验验证,本文所用仿真方法具有较高的可靠性及准确度。在此基础上,本文研究了两种不同的结构参数对强迫式蒸发冷却电机定子温度场分布的影响。