发电机定子绝缘老化故障的诊断和数值模拟

随着发电机的容量不断增大，发热问题日趋严重，进一步提高温度场计算的精度，是电机制造和运行部门所关心的重要问题之一。在传热学理论基础上，建立了大型水轮发电机定子三维温度场的数值模型，给出了相应的边界条件，推导了六面体八节点等参元的离散格式。以一台SF300－48／1230型水轮发电机为例，在考虑股线绝缘的情况下，采用六面体八节点等参元法和流体相似理论计算了大型发电机定子三维温度场，计算结果与实测结果相吻合。用数值模拟的方法分析了定子绝缘老化脱壳后，脱壳间隙和导热系数和变化对定子温度场的影响，给出了绝缘老化前后定子绕组及铁芯的温度分布规律，从而为电机运行过程中的温度监测和热故障诊断提供了理论依据。     

“水轮发电机定子三维温度场及绘图软件包通过鉴定

“水轮发电机定子三维温度场及绘图软件包通过鉴定我校电气工程学院青年教师李伟力承担的原机械工业部教育司基金项目“水轮发电机定子三维温度场计算及绘图软件包”,于１９９９年３月通过了国家机械工业局组织的专家鉴定。该研究成果可适用于计算大型汽轮发电机和水轮发...     

集肤效应对水轮发电机定子三维温度场计算的影响

采用有限元法分别计算了水轮发电机定子绕组上,下层线棒中的涡流损耗系数各取其值和都取为平均值两种情况下。定子最热段的三维温度场,分析了集朊效应对该温度场计算的影响,并给出了３２０ＭＷ和１５０ＭＷ水轮发电机的实例计算结果。     

基于涡流分布系数法的发电机定子温度场计算

根据电磁场理论推导了定子上、下层绕组属于同相槽时,槽内各根股线的电阻增大系数表达式,由此计算了各根股线内涡流损耗值,并将该值代人三维稳态温度场方程,采用六面体八节点等参单元对三维温度场方程进行了离散,以一台大型水轮发电机为例进行了计算,并与实测结果进行了对比,计算精度满足工程需要,最后分析了涡流损耗的不同分布对定子绕组及铁心温度场的影响,给出了相应的定子温度场图和铁心温度沿径向高度的分布曲线,为进一步完善大型水轮发电机的设计和提高其安全运行的可靠性提供了理论依据。     

具有自调节通风性能的大型永磁同步发电机内流热特性数值研究

为了探究具有自调节通风功能的结构紧凑型大型永磁同步发电机内部流体流变特性及温升分布规律,以一台6 MW永磁同步发电机为例,基于电机学和数值传热学理论,结合流-热耦合机理,根据电机实际冷却结构选择一个周期作为求解域,建立三维流体场与温度场耦合分析数学模型及物理模型. 采用有限体积元法对永磁同步电机三维温度场进行数值研究,对发电机定转子铁心、定子绕组与绝缘以及永磁体的温升分布特性进行详细分析. 通过与电机绝缘温升限值的对比分析,验证了其求解方法的合理性以及计算结果的准确性,为永磁同步发电机温升的计算及通风结构的设计提供参考依据.     

大型同步发电机排间绝缘对定子三维温度场的影响

建立了定子三维温度场的数学模型和物理模型,在相同的运行工况下,对考虑排间绝缘和不考虑股线排间绝缘以及不同的排间绝缘材料时的定子三维温度场进行了数值计算.在此基础上分析了排间绝缘对定子三维温度场的影响:不考虑排间绝缘比考虑排间绝缘时电机定子各部分的温度偏高;而排间绝缘的导热系数对电机定子温度几乎无影响.     

大型发电机定子绝缘老化后非线性温度场计算

为了更准确地计算大型发电机内的温度分布，给出了直角坐标系下三维热传导方程及其等价泛函，并给出了计算区域内相应的边界条件，同时推导了采用牛顿拉夫逊方法求解非线性温度场的迭代格式。以一台凸极同步发电机为例，建立了径向通风沟内流速、散热系数与壁面温度的非线性数学模型，采用六面体八节点单元计算了该台电机定子通风沟流场非线性变化情况下的三维温度场，用数值模拟的方法分析了上述流场非线性情况下绝缘老化脱壳后的定子温度场，得出了相应的定子各部分温度变化规律及径向通风沟内表面散热系数和风速的分布规律，将计算结果与实测值及线性情况进行了比较，计算精度满足工程需要，为电机运行过程中的温度监测和热故障诊断提供了理论依据。     

基于耦合物理场的汽轮发电机定子温度场的分析与计算

研究了汽轮发电机中电磁场与温度场的耦合关系,以发电机的耦合物理场为基础,建立了其温度场的数学模型。首先,建立了发电机电磁场的数学模型,通过电磁场的计算确定电机中的损耗分布,并以此作为温度场的热源;然后,研究了发电机中三维温度场的数学模型。采用有限元数值方法计算了电机中的电磁场与温度场分布,将基于耦合场的温度场计算结果与发电机运行时的实际值进行了比较,证明本文提出的模型和方法是正确的。     

大型水氢氢冷却汽轮发电机定子温度分布

以某大型水氢氢冷却四极汽轮发电机定子为研究对象,根据CFD原理,建立1/48圆周结构的定子铁心、定子线圈、磁屏蔽及气隙的三维模型,选择合理的基本假设和边界条件,对定子内冷却介质和固体区域的温度场进行数值求解。计算结果显示固体部件最高温度出现在励端磁屏蔽外圆侧,温度值为399.9 K,定子铁心最高温度为376.3 K,没有超过最高温度限制,定子线圈最高温度出现在冷却水出口位置,温度值约为342 K,计算值与实验值的误差为5%。所得结果为氢冷汽轮机组的优化设计提供理论指导。     

凸极同步发电机温度场分析与计算

本文建立了凸极同步发电机温度场计算的数学模型,并应用有限元法对其定子、转子温度场进行了计算和分析,根据凸极同步发电机结构特点及通风冷却方式,提出了计算凸极同步发电机对流换热边界面的散热系数的一般方法。用75千瓦凸极同步发电机作为算例,计算了它的温度分布,与实测值基本相符。     

凸极同步发电机温度场分析与计算

本文建立了凸极同步发电机温度场计算的数学模型，并应用有限元法对其定子、转子温度场进行了计算和分析，根据凸极同步发电机结构特点及通风冷却方式，提出了计算凸极同步发电机对流换热边界面的散热系数的一般方法，用75千瓦凸极同步发电机作为算例，计算了它的温度分布，与实测值基本相符。     

空心股线堵塞程度对发电机定子线棒温度场的影响

在建立发电机定子线棒温度场计算模型的基础上,以某台600 MW发电机的定子下层线棒为研究对象,计算了线棒内某根空心股线发生部分堵塞时的温度场分布.结果表明,空心股线堵塞会不同程度地影响定子线棒的温度分布;线棒的温度与空心股线的堵塞程度有关;而对线棒的某些位置来说,其温度并不是随着堵塞系数的增大而升高的.     

600MW发电机定子空心股线堵塞时温度场分布的数值分析

在建立发电机定子线棒横断面温度场数学模型的基础上,以某台600 MW发电机的定子下层线棒为研究对象,分析了发电机空心股线堵塞与否时的温度场分布.结果表明,空心股线堵塞会不同程度地影响定子线棒的温度分布.     

电网电压偏差对水轮发电机转子温度场的影响

研究了电力系统电压发生偏差时对水轮发电机转子温度场的影响．以一台水轮发电机为例,给出了水轮发电机电磁场数学模型,计算了电力系统电压发生偏差时气隙内磁感应强度值,在此基础上计算了转子的附加损耗．并建立转子温度场的数学模型,把转子的附加损耗考虑到转子温度场的数学模型中,采用三维等参元计算了电网电压偏差时的转子温度场．研究了电网电压升高或降低时转子温度场的变化情况．     

汽轮发电机定子端部绕组电动力研究

本文从便于工程实用的角度出发,把汽轮发电机定子端部的三维磁场简化为三个平面静磁场问题分别求解,详细计算、分析了稳态时定子端部绕组所受电动力的大小和分布规律。研究了某些短路情况下定子端部绕组所受电动力,提出了直接根据稳态解来计算三相突然短路时定子端部绕组所受最大电动力的工程方法。最后针对一台12MW汽轮发电机进行了计算和实测,结果基本吻合。     

核电四极汽轮发电机转子典型故障温度场分析

为了解决高速旋转的转子容易产生多类故障问题,本文对发电机转子典型故障的温度场进行分析,评估故障影响和机组带病运行能力。采用有限元方法建立了TA-1100-78型四极汽轮发电机的三维传热模型,计算并分析了转子不同程度、不同位置励磁绕组匝间短路以及转子风路堵塞时的转子三维温度场。结果表明:转子匝间短路和风路堵塞均会引起转子温度场分布的不平衡。匝间短路程度越高,转子温度场不平衡度越大,温升越大;匝间短路位置越靠近转子大齿,转子温度场畸变程度越高。风孔堵塞对转子温度场影响与堵塞位置有关,单排风孔堵塞引起堵塞点附近区域温升明显,双排风孔堵塞对整体温度场影响不大。转子典型故障三维温度场分析为发电机的设计、运行和维护提供了理论参考。     

水轮发电机气隙内磁场和转子温度场计算

为准确分析绝缘对电机温升的影响，在考虑转子励磁绕组匝间绝缘和定子绕组股线绝缘的情况下，通过有限元方法计算水轮发电机负载下气隙磁密的分布，并在此基础上求解转子三维温度场，从而得到任意截面的温度分布曲线．计算结果与实测值对比表明，负载时绝缘对温度分布的影响较大．     

汽轮发电机不同负荷时电磁场的分析与计算

准确计算电机电磁场的分布可以为进一步确定电机参数、性能曲线、温升等奠定基础,因此电机电磁场的分析和计算是电机设计和制造的主要工具之一。基于此,建立了大型汽轮发电机电磁场的数学模型。考虑到定、转子齿槽的影响、气隙磁场的扭斜等因素,分析了电机整个圆周上的磁场分布。采用有限元数值方法计算了电机空载、额定负载以及任意负荷时的电磁场分布,分析过程中考虑了导磁材料的非线性。采用电磁场的计算结果确定了电机定子铁心的损耗,并将其应用于定子温度场的计算,计算结果与发电机运行时的实测值相比较,误差满足工程需要,证明提出的模型和方法是正确的。     

汽轮发电机失磁异步运行的耦合场有限元分析

为了准确模拟汽轮发电机失磁故障发生后的运行状态,建立了场、路、运动直接耦合的时步有限元分析模型,把电机的电磁场方程和定转子的等效电路方程进行联立求解,得到失磁故障过程中定子端电压、定子电流、转速、有功功率等变量随时间变化的波形,以及转子中涡流场的分布;通过间接耦合实现了失磁过程中转子的温度场计算.对1 000 MW汽轮发电机励磁绕组失磁进行了时步有限元分析,并通过转子温升计算和有功、无功功率波动结果可知：汽轮发电机失磁后,转差率、有功功率及转子铁心温度均在限定值内,但定子电流值过大,应采取及时的保护措施.     

三维多通道稳态流场和温度场的数值计算与实验

文章应用控制容积法对三维多通道流场和温度场进行了数值分析，在流场求解中对Ｓｉｍｐｌｅｒ算法的迭代步骤进行了简化，从而减少了计算量，节省了内存，在温度场求解中，通过建立临时边界解决了多通道间的热量传递；并在微机上开发了相应的三维多通道稳态流场和温度场计算软件，最后对某加固计算机机箱在强迫风冷下的热特性进行了数值计算与实验模拟，获得了一些对电子设备热设计有重要参考价值的结果。