CN107288150A - 一种解决发电机机座钢筋发热问题的系统及方法 - Google Patents

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李禹江
尹晓东
朱月涌
魏华栋
钟志钢
宫金林
王晓辉
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Abstract

本发明公开了一种解决发电机机座钢筋发热问题的系统及方法，包括：双水内冷发电机出线小间为钢筋混凝土结构；双水内冷发电机出线小间内部设有固定发电机出线导体的槽钢支架以及发电机出线导体；根据钢筋混凝土结构的温度分布，在钢筋混凝土结构的设定位置固定有电磁防护板；在对出线导体起支撑作用的槽钢的设定位置，固定有设定厚度的电磁防护环。本发明有益效果：本发明结构及方法有利于发电机出线导体的稳定以及延长发电机机座钢筋的使用寿命，维持发电机的稳定运行。

Description

一种解决发电机机座钢筋发热问题的系统及方法
技术领域
本发明涉及双水内冷发电机出线小间内的电磁热防护技术领域，具体的说，是涉及一种解决发电机机座钢筋发热问题的系统及方法。
背景技术
目前双水内冷发电机等机型出线导体多为裸导体，其出线区域狭窄，导体距周围钢构距离较近。出线裸导体内的交变电流形成的磁场会在钢架结构中产生大的涡流损耗，从而引起整个钢构的温度升高。温度的升高是影响钢筋混凝土结构支撑轴力的主要因素之一，温度的影响表现在使钢筋混凝土支撑热胀冷缩，从而改变支撑的应力状态，对发电机机座的支撑产生影响。此外，温度对氧气在混凝土中的渗透速度是主要控制因素，钢筋结构的腐蚀速度随着温度的升高而线性加快，降低钢筋使用寿命。
目前为止，出线导体对周围钢构的热磁防护设计中无定性定量分析，只是简单地安装防护罩，这种设计不具有针对性，防护效果不明显；并且，常规的设计中与电磁防护相关的图纸多为套用，现场往往无法准确有效地施工。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种解决发电机机座钢筋发热问题的系统及方法。根据发电机实际运行情况，通过对出线小间内电磁场和温度场的定量分析，为支撑发电机出线导体的槽钢结构和小间内钢筋混凝土结构在特定位置分别安装一定厚度的护环和铝板，起到热防护的作用，有利于发电机出线导体的稳定以及延长发电机机座钢筋的使用寿命，有利于发电机的稳定运行。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种解决发电机机座钢筋发热问题的系统，包括：双水内冷发电机出线小间，所述双水内冷发电机出线小间为钢筋混凝土结构；所述双水内冷发电机出线小间内部设有固定发电机出线导体的槽钢支架以及发电机出线导体；根据钢筋混凝土结构的温度分布，在所述钢筋混凝土结构的设定位置固定有电磁防护板；在对出线导体起支撑作用的槽钢的设定位置，固定有设定厚度的电磁防护环。
进一步地，所述电磁防护板固定在钢筋混凝土结构中温度大于设定温度T1的位置。为了在尽可能减少板材用料的前提下实现最好的电磁防护效果，电磁防护板优选安装在钢筋结构温度大于或者等于68摄氏度的位置。
电磁防护板通过螺栓固定在钢筋混凝土结构上，安装简单，拆装方便。
进一步地，所述电磁防护板为铝板、钢板或铜板，优选为铝板。
进一步地，所述电磁防护环为与槽钢相匹配的U型结构，所述电磁防护环与槽钢卡接，安装简单，拆装方便。
进一步地，所述电磁防护环固定于槽钢结构中温度大于设定温度T2的位置。为了在尽可能减少板材用料的前提下实现最好的电磁防护效果，电磁防护板优选安装在钢筋结构温度大于或者等于70摄氏度的位置。
进一步地，所述电磁防护环的材料为铝材。
进一步地，所述电磁防护板和电磁防护环的厚度根据发电机的最大工作负荷确定，考虑最严重工况。
一种解决发电机机座钢筋发热问题的方法，包括：
(1)根据发电机实际运行情况，采用三维有限元电磁场和温度场联合仿真分析，定位双水内冷发电机出线小间的温度分布；
(2)根据温度分布，在钢筋混凝土结构中，对于温度大于T1的位置，安装与所述位置尺寸相匹配的设定厚度的铝板；
(3)在对出线导体起支撑作用的槽钢结构中，对于温度大于T2的位置，安装设定厚度的护环。
进一步地，所述铝板的厚度根据发电机的最大工作负荷确定，考虑最严重工况。
本发明有益效果：
本发明根据发电机实际运行情况，通过对出线小间内电磁场和温度场的定量分析，为支撑发电机出线导体的槽钢结构和小间内钢筋混凝土结构在特定位置安装一定厚度的铝板，可以有效的隔离出线导体电磁场对钢筋结构的影响，从而减少在其内部产生的涡流损耗，降低钢筋结构的温度。在对出线导体起支撑作用的槽钢的特定位置安装一定厚度的护环，可以有效保护出线导体电磁场对槽钢的电磁影响，从而减少在其内部产生的涡流损耗，降低槽钢的温度。
本发明结构及方法有利于发电机出线导体的稳定以及延长发电机机座钢筋的使用寿命，维持发电机的稳定运行。
附图说明
图1为本发明出线小间钢筋混凝土结构示意图；
图2为本发明出线导体及槽钢支架结构示意图；
图3为本发明钢筋混凝土结构的电磁防护板安装示意图；
图4为本发明槽钢结构的电磁防护环安装示意图；
图5为出线导体在通入50Hz交变电流作用下的磁通密度分布云图；
图6为不加防护措施的钢筋混凝土结构以及槽钢温度分布云图；
图7为增加防护措施后的钢筋混凝土结构以及槽钢温度分布云图；
其中，1.出线小间，2.横梁，3.立柱，4.钢筋混凝土墙体，5.槽钢，6.出线导体，7.电磁防护板，8.电磁防护环。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的说明，图中涉及到的方向，以图1所示为基准。
如图1所示为发电机出线小间1钢筋混凝土结构三维模型，小间分为上下两层。双水内冷发电机出线裸导体由小间顶部进入第二层空间，并且从二层引出与大电流母线连接，对外供电。
本发明实施例针对的发电机为双水内冷发电机，出线导体为裸导体。起支撑发电机机座作用的出线小间为钢筋混凝土结构，由立柱3和横梁2构成。出线小间1内部装有固定发电机出线导体的槽钢支架5以及发电机出线裸导体；出线裸导体为铝制材料，内部通有交流电流。出线裸导体共有6根，其中三根为出线导体6对外供电，另外三根接中性点。
图2所示为出线裸导体及其周围结构示意图。出线导体6是铝质结构，每一相导体截面为两个U型槽对立排布；固定在钢筋混凝土墙体4上的槽钢5截面也呈U型，出线小间1为钢筋混凝土结构，主要起到支撑发电机机座的作用，此外还可以避免发电机出线裸导体对周围环境的影响。
根据发电机实际运行情况，采用三维有限元电磁场和温度场联合仿真分析，准确定位钢架结构小间的温度分布。
如图3所示，采用一定厚度的电磁防护板7安装在钢筋结构温度较高位置，可以有效的隔离出线导体电磁场对钢筋结构的影响，从而降低在其内部由于涡流损耗产生的温度升高。
电磁防护板7一般由螺栓固定在发电机机座上，安装简单，便于维护；为了在尽可能减少板材用料的前提下实现最好的电磁防护效果，电磁防护板7优选安装在钢筋结构温度大于或者等于68摄氏度的位置。
电磁防护板7可以为铝板、钢板或铜板等导电材料，优选为铝板。
电磁防护板7的厚度根据发电机的最大负荷计算得出，考虑最严重工况。即，根据发电机出线导体中电流为12500A时的工况，确定防护铝板厚度。
如图4所示，采用一定厚度的电磁防护环8，安装在对出线导体起支撑作用的槽钢5的温度较高位置，可以有效保护出现导体电磁场对槽钢5的电磁影响，从而降低在其内部由于涡流损耗产生的温度升高，延长其使用寿命。
电磁防护环8为U型结构，与槽钢5截面相匹配，卡在槽钢5的特定位置，安装简单，便于维护；为了在尽可能减少板材用料的前提下实现最好的电磁防护效果，电磁防护环8优选安装在钢筋结构温度大于或者等于70摄氏度的位置。
电磁防护环8的材料优选为铝材，其厚度根据发电机的最大负荷计算得出，考虑最严重工况。即，根据发电机出线导体中电流为12500A时的工况，确定防护铝板厚度。
图5所示为发电机出线导体在通入12500A的三相交变电流时的磁通密度分布云图。出线小间1钢架结构钢块的各部分都有磁场分布，底座钢架的涡流型磁场分布较为明显。交变的磁场会在钢架结构中产生涡流损耗，从而引起其温度升高，对钢架结构的性能产生影响。
图6为未使用本发明时的出线小间1内温度分布示意图，其中钢架结构的右上角、左下角和底部温度较高；槽钢5的右上角部分温度较高。
图7为使用本发明后，出线小间1内的温度分布云图。通过与图6对比可知，使用本发明后，相同位置处的钢架结构的温度明显降低，从而验证了本发明的有效性。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种解决发电机机座钢筋发热问题的系统，包括：双水内冷发电机出线小间，所述双水内冷发电机出线小间为钢筋混凝土结构；所述双水内冷发电机出线小间内部设有固定发电机出线导体的槽钢支架以及发电机出线导体；其特征在于，根据钢筋混凝土结构的温度分布，在所述钢筋混凝土结构的设定位置固定有电磁防护板；在对出线导体起支撑作用的槽钢的设定位置，固定有设定厚度的电磁防护环。
2.如权利要求1所述的一种解决发电机机座钢筋发热问题的系统，其特征在于，所述电磁防护板固定在钢筋混凝土结构中温度大于设定温度T1的位置。
3.如权利要求1所述的一种解决发电机机座钢筋发热问题的系统，其特征在于，所述电磁防护板为铝板、钢板或铜板。
4.如权利要求1所述的一种解决发电机机座钢筋发热问题的系统，其特征在于，所述电磁防护环为与槽钢截面相匹配的U型结构，所述电磁防护环与槽钢卡接。
5.如权利要求1所述的一种解决发电机机座钢筋发热问题的系统，其特征在于，所述电磁防护环固定于槽钢结构中温度大于设定温度T2的位置。
6.如权利要求1所述的一种解决发电机机座钢筋发热问题的系统，其特征在于，所述电磁防护环的材料为铝材。
7.如权利要求1所述的一种解决发电机机座钢筋发热问题的系统，其特征在于，所述电磁防护板和电磁防护环的厚度根据发电机的最大工作负荷确定，考虑最严重工况。
8.一种解决发电机机座钢筋发热问题的方法，其特征在于，包括：
(1)根据发电机实际运行情况，采用三维有限元电磁场和温度场联合仿真分析，定位双水内冷发电机出线小间的温度分布；
(2)根据温度分布，在钢筋混凝土结构中，对于温度大于T1的位置，安装与所述位置尺寸相匹配的设定厚度的铝板；
(3)在对出线导体起支撑作用的槽钢结构中，对于温度大于T2的位置，安装设定厚度的护环。
9.如权利要求1所述的一种解决发电机机座钢筋发热问题的方法，其特征在于，所述铝板的厚度根据发电机的最大工作负荷确定，考虑最严重工况。
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