CN105827044A - 提高绕组耐压水平的大型电机定子线棒防晕结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高绕组耐压水平的大型电机定子线棒防晕结构，在加电压时，防晕材料阻值稳定，每支定子线棒的表面电位基本一致。在绕组端部，线棒间相邻部位必然存在错位。新型斜防晕结构使绕组端部斜边间隙两侧线棒最近距离处的电位相近，能够有效降低线棒间的电位差，减小绕组端部斜边间隙电场。本发明根据大型电机定子线棒端部几何形状特点，通过将传统直防晕结构转变为新型的斜防晕结构，改善并优化了线棒绕组间的斜边电场，提高了绕组的起晕电压值。该新型防晕结构具有结构简单、可操作性好、通用性强等优点，适用于各大型发电机组定子线棒的防晕设计，传统防晕结构均可通过本发明方法进行改进优化。

Description

提高绕组耐压水平的大型电机定子线棒防晕结构

技术领域

本发明涉及一种提高绕组耐压水平的大型电机定子线棒防晕结构。

背景技术

高压电机定子线棒端部，覆盖有防晕层结构，目的是降低端部电场，提高耐压水平。端部防晕层使用非线性材料，且为一段或多段结构，设计难度较大。目前，国内外对防晕结构的优化设计进行了大量研究，主要采用以试验为主、计算为辅的研究方法。这些研究的主要目的是提高单支线棒的起晕电压水平。

实际上，单支线棒的起晕电压较高，并不能保证定子绕组的耐电压水平。定子绕组是由多支线棒所组成，耐电压水平不只取决于单支线棒的起晕电压水平，更取决于绕组线棒之间起晕电压水平。传统方法仅通过调节多段防晕材料性能和防晕结构长度来优化端部电场，对改善绕组线棒间电场的作用有限。这种情况是造成单支线棒起晕电压较高、而绕组起晕电压较低的主要原因。随着机组额定电压的提高，提高绕组耐压水平是防晕技术发展的必然趋势。

按照传统防晕方法，防晕搭接线与线棒垂线平行，在绕组安装时，线棒因非对称形状原因，在端部间必然存在错位，这种传统防晕搭接结构会导致线棒端部间必然存在电位差，产生一定的斜边电场，在耐压试验和实际运行时导致异相线棒间电晕放电。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高绕组耐压水平的大型电机定子线棒防晕结构，该结构具有结构简单、可操作性好、通用性强的优点。本发明的技术方案为：

1)定子线棒几何结构为三段结构，分别为第一段始端直线、第二段转角和第三段斜边直线结构，线棒转角θ，转角半径R，线棒截面高度h，两线棒间的斜边间隙d，线棒转角始端到防晕搭接的距离L；

(2)防晕结构为斜防晕结构即带有一定的角度防晕搭接与线棒垂线夹角与防晕位置的关系为：防晕搭接处位于第一段线棒始端直线时，即L≤0时，角度防晕搭接处位于第二段线棒转角时，即0＜L≤(R+h)θ时，角度防晕搭接处位于第三段线棒斜边直线时，即L≥(R+h)θ时，角度上述公式可写成通用形式：

其中，

防晕搭接长度为20mm，阻值较大的后一级防晕搭在阻值较小的前一级防晕上；在线棒宽面(1)，防晕搭接的形状为搭接线与垂线平行结构；在线棒窄面(2)，防晕搭接的形状为搭接线与垂线倾斜一定角度的结构；在线棒宽面(1)与线棒窄面(2)边角过渡位置(3)，防晕搭接线为平滑弧线过渡。

防晕材料为防晕漆时，工艺为涂刷工艺；防晕材料为防晕布时，仅限应用于在线棒直线部分，工艺为包扎工艺。

本发明根据大型电机定子线棒端部几何形状特点，优化线棒防晕搭接结构，对线棒各几何部分的防晕搭接角度提供了具体计算方法，满足防晕搭接位于线棒不同位置的要求。

技术效果：

本发明所述的提高绕组耐压水平的新型防晕结构，原理为：在加电压时，防晕材料阻值稳定，每支定子线棒的表面电位基本一致。在绕组端部，线棒间相邻部位必然存在错位。新型斜防晕结构使绕组端部斜边间隙两侧线棒最近距离处的电位相近，能够有效降低线棒间的电位差，减小绕组端部斜边间隙电场。

该斜防晕结构具有以下优点：相邻线棒间电位相近，有效降低电位差和斜边电场；解决了传统防晕结构转角内外侧防晕长度差别较大的情况，保证了转角内外侧防晕长度接近、防晕效果一致；避免了传统防晕结构中，线棒位置造成异相线棒间电场作用机理的不对称性，造成绕组中线棒一侧易起晕，而另一侧不易起晕的情况，保证了绕组间电场的对称性和一致性。

本发明所述防晕搭接与线棒垂线夹角公式，具有以下原理：线棒端部存在转角结构，该转角造成了线棒端部的不对称性，且转角越大，不对称性越显著。本发明中转角公式的选取与转角角度和线棒位置有着直接的关系，主要考虑线棒始端直线、转角和斜边直线等三个位置。通过该计算公式，防晕搭接在线棒端部任何位置，均能保证线棒端部间搭接处的空间距离最近，因此理论上该部位的电位差最小。

该新型防晕结构原理简单、可操作性好、通用性强，能够改善并优化线棒绕组间的斜边电场，提高绕组的起晕电压水平，适用于各大型发电机组定子线棒的防晕设计，传统防晕结构均可通过本发明方法进行改进优化。

附图说明：

图1：两根相邻定子线棒端部结构示意图

图2：两根相邻定子线棒窄面斜防晕搭接示意图

图3：单支线棒新型斜防晕结构示意图

具体实施方式

一种提高绕组耐压水平的大型电机定子线棒防晕结构，其具体布置包括：

(1)定子线棒几何结构如图1所示，包括第一段始端直线、第二段转角和第三段斜边直线结构，线棒转角θ，转角半径R，线棒截面高度h，两线棒间的斜边间隙d，线棒防晕搭接到转角始端的距离L，防晕搭接与线棒垂线夹角

(2)大型电机定子线棒新型防晕结构为斜防晕结构，如图2所示，防晕搭接与线棒垂线夹角与防晕位置的关系为：防晕搭接处位于第一段线棒始端直线时，即L≤0时，角度防晕搭接处位于第二段线棒转角时，即0＜L≤(R+h)θ时，角度防晕搭接处位于第三段线棒斜边直线时，即L≥(R+h)θ时，角度根据新型斜防晕结构的通用形式：

其中，

(3)使用角度尺、直尺、皮尺、记号笔等工具，在线棒端部各段，画出防晕搭接处直线。防晕材料为防晕漆时，工艺为涂刷工艺；防晕材料为防晕布时，仅限于应用在线棒直线部分，工艺为包扎工艺。按画好的直线涂刷或包绕防晕材料，注意保证防晕材料与绝缘表面的贴服性。

(4)防晕搭接长度为20mm，阻值较大的后一级防晕搭在阻值较小的前一级防晕上；在线棒宽面1，防晕搭接的形状为搭接线与垂线平行结构；在线棒窄面2，防晕搭接的形状为搭接线与垂线倾斜一定角度的结构；在线棒宽面与窄面边角过渡位置3，防晕搭接线为平滑弧线过渡，在防晕工艺处理时，要保证直线和弧线的平滑度。

(5)对线棒斜防晕搭接形状的进一步工艺要求为：严格控制上一级防晕搭接的直线度。如：中阻与中高阻搭接处要严格控制中阻末端的直线度。

(6)将传统防晕结构变为新型斜防晕结构的方法为：保持转角外侧防晕尺寸不变，根据防晕搭接与线棒垂线夹角公式，计算夹角以转角外侧搭接位置和夹角确定转角内侧防晕尺寸，并进行相应工艺实施，以改善防晕结构。

Claims (3)

1.一种提高绕组耐压水平的大型电机定子线棒防晕结构，其特征是，具体包括：

(1)定子线棒几何结构为三段结构，分别为第一段始端直线、第二段转角和第三段斜边直线结构，线棒转角θ，转角半径R，线棒截面高度h，两线棒间的斜边间隙d，线棒转角始端到防晕搭接的距离L；

(2)防晕结构为斜防晕结构即带有一定的角度防晕搭接与线棒垂线夹角与防晕位置的关系为：防晕搭接处位于第一段线棒始端直线时，即L≤0时，角度防晕搭接处位于第二段线棒转角时，即0＜L≤(R+h)θ时，角度防晕搭接处位于第三段线棒斜边直线时，即L≥(R+h)θ时，角度上述公式可写成通用形式：

其中，。

2.根据权利要求1所述的一种提高绕组耐压水平的大型电机定子线棒防晕结构，其特征是：防晕搭接长度为20mm，阻值较大的后一级防晕搭在阻值较小的前一级防晕上；在线棒宽面(1)，防晕搭接的形状为搭接线与垂线平行结构；在线棒窄面(2)，防晕搭接的形状为搭接线与垂线倾斜一定角度的结构；在线棒宽面(1)与线棒窄面(2)边角过渡位置(3)，防晕搭接线为平滑弧线过渡。

3.根据权利要求1或2所述的一种提高绕组耐压水平的大型电机定子线棒防晕结构，其特征是：防晕材料为防晕漆时，工艺为涂刷工艺；防晕材料为防晕布时，仅限应用于在线棒直线部分，工艺为包扎工艺。