CN105226851B - 一种提高核电发电机绝缘寿命的周向非均匀开槽的定子 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高核电发电机绝缘寿命的周向非均匀开槽的定子，旨在解决发电机不同相绕组间高电压对电机绝缘的伤害，通过定子铁心周向非均匀开槽，实现同相绕组的间距小于异相绕组的间距，有效防止绝缘老化，避免电晕、电腐蚀及放电等造成运行中的核电汽轮发电机短路和绝缘击穿事故的发生，提高发电机定子绕组绝缘使用寿命。此外，在发电机定子较大齿上开设轴向通风孔，提高发电机大齿和轭的冷却效果，本发明所公开的周向非均匀开槽的发电机定子可以极大地简化发电机定子绕组制造模具，避免传统定子均匀开槽时为了抑制端部绕组电晕而采用多套模具绕制线圈使定子绕组渐开线形成不等间距的巨大缺陷，保障核电汽轮发电机安全、稳定运行。

Description

一种提高核电发电机绝缘寿命的周向非均匀开槽的定子

技术领域

本发明涉及电机技术领域，属于电气工程领域，尤其涉及一种提高核电发电机绝缘寿命的周向非均匀开槽的定子结构。

背景技术

核电汽轮发电机是我国的重大装备，大型核电汽轮发电机功率较大, 功率等级通常在1000MW及以上；定子电压等级通常为24kV和27kV的高电压，发电机定子额定电流高达几万安培。核电汽轮发电机较高的电磁负荷与热负荷制约核电汽轮发电机容量的提高。核电汽轮发电机定子线圈的绝缘直接关系到发电机的运行可靠性、寿命和技术经济指标。因为核电汽轮发电机的定子线圈在运行中，要长期经受高电压、高温、交变电磁力等诸多因素的作用。高电压的作用是使绝缘介质随时间延长损耗加大，加速绝缘老化，从而容易引起电晕、电腐蚀、甚至引起放电，造成运行中的核电汽轮发电机短路和绝缘击穿。当温度变化时发电机定子绝缘受拉伸和压缩的热应力；同时绝缘长期处于发热体中，温升过高会加速绝缘老化。

对于汽轮发电机高电压的定子端部绕组，渐开线之间有相当高的电位差，同相内的渐开线电位均匀分配，而相间的渐开线之间电位差较大，所以现有的大型发电机容量600MW及以上的定子线圈端部渐开线之间和鼻端接头设计为异相间距比同相间距大。设计时往往采用没个相组线圈跨距微量递减或长度转弯口的变化，使异相间的线圈间隙大和鼻端接头距离增大，而同相间距均匀。然而这种结构，整台定子线圈在制造中需要多套模具，较为复杂。因此，开发一种提高核电发电机绝缘寿命，同时简化绕组制造模具的新型大容量核电汽轮发电机定子结构至关重要。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是如何提高核电发电机定子绕组绝缘使用寿命，同时简化发电机定子绕组制造模具，保障核电汽轮发电机安全、稳定运行。

为了解决以上技术问题，本发明公开了一种提高核电发电机绝缘寿命的周向非均匀开槽的定子，通过在发电机定子铁心周向非均匀开槽，实现发电机定子同相绕组间距小于异相绕组间距，有效防止绝缘老化，避免电晕、电腐蚀及放电等造成运行中的核电汽轮发电机短路和绝缘击穿事故的发生，提高发电机定子绕组绝缘使用寿命。此外，在定子较大齿上开设轴向通风孔，提高发电机定子大齿和轭的冷却效果。

本发明所公开的一种提高核电发电机绝缘寿命的周向非均匀开槽的定子可以有效地解决以往异定子均匀开槽时为了抑制端部绕组电晕而采用多套模具绕制线圈使定子绕组渐开线形成不等间距的巨大缺陷，提高发电机定子绕组的制造效率。

附图说明

当结合附图考虑时，能够更完整更好地理解本发明。此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为适用于单层绕组的发电机非均匀开槽的定子；

图2 为适用于双层绕组的发电机非均匀开槽的定子；

图3为适用于双层绕组的发电机非均匀开不同深度槽的定子；

图4为同相槽和异相槽内上、下层绕组与层间绝缘。

具体实施方式

参照图1-4对本发明的实施例进行说明。

为使上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种提高核电发电机绝缘寿命的周向非均匀开槽的定子，在定子铁心1沿周向方向开设非等跨距分布的矩形槽2。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的采用单层绕组的发电机定子，相邻极相组槽之间齿宽m大于同一极相组槽之间齿宽n，同一极相组槽之间齿宽n相等；相邻极相组槽之间定子齿3中心线上开设轴向通风孔4-1，实现对相邻极相组槽之间定子齿3和定子轭5进行冷却。

具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述的采用双层绕组的发电机定子，同相槽2-1之间齿宽G小于异相槽2-2之间齿宽H，任意相邻的同相槽2-1之间齿宽相等。相邻极相组槽之间及异相槽之间的定子大齿9中心线上开设轴向通风孔4-2，对相邻极相组槽之间及异相槽之间定子大齿9和定子轭5进行冷却；以定子54槽、按A-Z-B-X-C-Y60度相带划分、绕组节距为23为例，定子槽逆时针方向编号为#1-#54；#1-#5槽（A-A）、#10-#14槽（Z-Z）、#19-#23槽（B-B）、#28-#32槽（X-X）、#37-#41槽（C-C）、#46-#50槽（Y-Y）的槽间距小于#6-#9槽（A-Z）、#15-#18槽（Z-B）、#24-#27槽（B-X）、#33-#36槽（X-C）、#42-#45槽（C-Y）、#51-#54槽（Y-A）的槽间距。

具体实施方式四：结合图3说明本实施方式，本实施方式所述的双层绕组的发电机定子，根据具体需要，除了同相槽2-1和异相槽2-2设置为相同结构，还可以将异相槽2-2槽深设置为大于同相槽2-1槽深的结构，进而使得异相槽2-2的上层绕组6-2和下层绕组7-2之间的层间绝缘8-2厚度大于同相槽2-1的上层绕组6-1和下层绕组7-1之间的层间绝缘8-1厚度；同相槽2-1的上层绕组6-1与异相槽2-2的上层绕组6-2尺寸相同；同相槽2-1的下层绕组7-1与异相槽2-2的下层绕组7-2尺寸相同。

具体实施方式五：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述的不同槽深度的双层绕组发电机定子，定子相邻极相组槽之间及异相槽之间的定子大齿9中心线上也开设轴向通风孔4-2，实现对定子大齿9的冷却。

具体实施方式六：结合图1-2说明本实施方式，本实施方式所述的单层绕组和双层绕组等槽深非均匀开槽的定子制造时只需采用一套或两套模具，定子等槽深非均匀开槽结构在解决防止电晕的同时，可以极大地降低定子线圈制造模具的复杂程度，避免传统定子均匀开槽时为了抑制端部绕组电晕而采用多套模具绕制线圈使定子绕组渐开线形成不等间距的巨大缺陷。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统以及定子冷却结构的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统以及定子冷却结构的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

表1定子槽内上下层绕组所属相带（54槽，节距23）

Claims (1)

1.一种提高核电发电机绝缘寿命的周向非均匀开槽的定子，其特征在于：核电发电机定子铁心(1)的矩形槽(2)沿周向方向为非等跨距分布，对于采用双层绕组的发电机定子，同相槽(2-1)之间齿宽G小于异相槽(2-2)之间齿宽H，任意相邻的同相槽(2-1)之间齿宽相等；异相槽(2-2)槽深设置为大于同相槽(2-1)槽深的结构，进而使得异相槽(2-2)的上层绕组(6-2)和下层绕组(7-2)之间的层间绝缘(8-2)厚度大于同相槽(2-1)的上层绕组(6-1)和下层绕组(7-1)之间的层间绝缘(8-1)厚度；同相槽(2-1)的上层绕组(6-1)与异相槽(2-2)的上层绕组(6-2)尺寸相同；同相槽(2-1)的下层绕组(7-1)与异相槽(2-2)的下层绕组(7-2)尺寸相同；相邻极相组槽之间及异相槽之间的定子大齿(9)中心线上开设轴向通风孔(4-2)，对相邻极相组槽之间及异相槽之间定子大齿(9)和定子轭(5)进行冷却；以定子54槽、按A-Z-B-X-C-Y 60度相带划分、绕组节距为23为例，定子槽逆时针方向编号为#1-#54；#1-#5槽(A-A)、#10-#14槽(Z-Z)、#19-#23槽(B-B)、#28-#32槽(X-X)、#37-#41槽(C-C)、#46-#50槽(Y-Y)的槽间距小于#6-#9槽(A-Z)、#15-#18槽(Z-B)、#24-#27槽(B-X)、#33-#36槽(X-C)、#42-#45槽(C-Y)、#51-#54槽(Y-A)的槽间距。