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。     

汽轮发电机定子主绝缘温度场数值研究

本文建立了发电机定子三维温度场的数学模型和物理模型。同时在采用有限体积元法对电机内的流体场进行数值计算获得各个表面散热系数的基础上,利用有限元法对定子三维温度场进行了数值计算。指出了大型汽轮发电机定子槽内主绝缘的温度场以及温升分布的规律,得出了一些有益的结论。     

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。     

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。     

大型汽轮发电机定子变结构对温度场的影响

汽轮发电机通风冷却技术对汽轮发电机的容量和性能有决定性的影响．针对大容量汽轮发电机通风冷却要求高的问题,以某大型空冷汽轮发电机定子为例,依据CFD原理,提出了两种改变结构的方案,保持铁芯的总有效长度不变,改变铁芯叠片的厚度不改变风沟数量和改变风沟的数量．模拟不同结构定子内部的流场和温度场,分析原结构和变化后结构的流场和温度场,以及电机各部分温度的空间分布特性,比较定子在不同结构下的运行性能．合理布置电机的通风结构,提高传热介质的利用率,降低铁芯与绕组等的温升．研究结果表明变结构后模拟最大温升为118℃,比原结构模拟结果的温升有所降低,且流场温度场分布更均匀,为大型空冷汽轮发电机定子的结构设计提供理论依据．     

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。     

径向多结构特征下风力发电机冷却性能研究

为了提升风力发电机的通风冷却性能,降低其运行时的温升,以一台3 MW永磁风力发电机为例,结合发电机的通风冷却性能及结构特点,在基本假设的基础上,建立发电机定转子流固耦合的三维物理模型,并给出求解条件。根据流体力学以及传热学理论,采用有限体积元法对电机内流体场与温度场进行了数值计算。同时,对径向通风沟提出了多种结构方案,并对不同方案下电机内流体流动特性及各主要部件温升进行了对比分析。研究结果表明:在一定范围内通过减小径向通风沟的轴向尺寸,能有效提高电机的冷却效果。当采用结构方案Ⅲ时,求解域内最高温升较原模型低6. 04 K。     

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。     

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.     

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．     

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.     

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.     

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.     

水轮机定子铁芯冲片外移事故有限元分析

采用有限元分析法,建立完整的定子模型,并采用热-结构耦合边界条件,对定子的温度场和应力场进行详细计算.计算结果表明,当定子铁芯两端施加的预紧力减弱、消失或冷却通风条件降低时,上、下两端冲片鸽尾槽的应力明显增大,从255MPa增大到439MPa;另外冲片鸽尾槽处的无过渡圆角设计,直接导致此处应力集中出现碎裂,在电磁拉力作用下发生冲片外移事故.建议同类型机组在检修时,应特别关注冲片的压紧程度,运行时应保持通风系统的清洁.