CN107301302A - 一种汽轮发电机定子绕组附加损耗的计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种汽轮发电机定子绕组附加损耗的计算方法，该方法包括根据空冷汽轮发电机的实际结构和尺寸建立电机定子直线段温度场实体模型；建立对应于发电机定子直线段温度场实体模型的发电机定子直线段温度场计算模型；对发电机定子直线段温度场计算模型设置材料、边界条件，利用电机定子直线段温度场计算模型进行三维稳态流‑固耦合温度场的有限元计算，得到绕组损耗修正计算的温度场，获取汽轮发电机定子绕组的附加损耗计算表达式。本发明的方法根据伸入通风沟的线棒内股线不受横向漏磁通的影响，提出了带有径向通风沟的汽轮发电机定子绕组的损耗与通风沟的数量、宽度修正计算表达式，可以更加准确地得出发电机定子直线段温度场。
Description
技术领域
本发明涉及汽轮发电机技术领域，尤其涉及一种汽轮发电机定子绕组附加损耗的计算方法。
背景技术
大型空冷汽轮发电机在实际运行时，定子绕组和铁心温度的高低是设计制造与运行部门所特别关心的。因此，工程界和科学界提出很多针对空冷汽轮发电机附加损耗理论与方法方面的研究工作。长期以来，在计算汽轮发电机定子温度场时，定子股线上的损耗值计算结果是否准确，是影响电机温度场的温升问题最关键的因素之一。
目前，大型发电机定子股线绕组损耗的计算主要包括两部分：基本铜损耗和附加铜损耗。其中，基本铜损耗由直流电阻产生，附加铜损耗由横向漏磁通产生。而且，对大型发电机定子股线的绕组的附加损耗计算主要采用计算菲尔德系数的方法，但并未进一步考虑伸入径向通风沟的股线的影响。
由于汽轮发电机定子径向通风沟的宽度占有定子铁芯轴向长度的相当比例，尤其是汽轮发电机容量越大，为了改善通风冷却效果，通常定子径向通风沟数量也相应增加，定子线棒总损耗也有变化，尤其是伸入通风沟内线棒，因为在计算时不需要考虑由横向漏磁通引起附加涡流损耗的影响，势必对电机温度场计算结果有一定的影响，导致计算出的汽轮发电机温度场的偏差较大。
发明内容
本发明的实施例提供了一种汽轮发电机定子绕组附加损耗的计算方法，以实现有效地计算汽轮发电机的定子绕组附加损耗。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案。
一种汽轮发电机定子绕组附加损耗的计算方法，包括：
根据空冷汽轮发电机的实际结构和尺寸建立电机定子直线段温度场实体模型；
建立对应于所述发电机定子直线段温度场实体模型的发电机定子直线段温度场计算模型；
对所述发电机定子直线段温度场计算模型设置材料、边界条件，利用所述发电机定子直线段温度场计算模型进行三维稳态流-固耦合温度场的有限元计算，得到绕组损耗修正计算的温度场；
根据所述绕组损耗修正计算的温度场获取汽轮发电机定子绕组的附加损耗计算表达式。
进一步地，所述发电机定子直线段温度场计算模型包括定子齿、定子轭、定子上层股线、上层股线绝缘、上层排间绝缘、定子上层主绝缘、定子下层股线、下层股线绝缘、下层排间绝缘、定子下层主绝缘、层间绝缘、定子槽楔、槽楔绝缘、通风沟。
进一步地，所述发电机定子直线段温度场计算模型采用k-ε模型模拟湍流方程，满足下述式：
质量守恒方程：
动量守恒方程：
能量守恒方程：
其中，div是整除计算，ρ为密度；vr为相对速度矢量；r为转动坐标系中的微元体的位置矢量；p为作用于空气微元体上的静压力；τ为因分子粘性作用而产生的作用于微元体表面的粘性应力；ρ(2Ω×vr+Ω×Ω×r)为科里奥里力；F为微元体上的体积力；T为温度；v为绝对速度；λ为导热系数；c为定压比热；Sr为单位体积内热源产生的热量与c的比值；
所述k-ε模型模拟湍流方程如下：
式中：k为湍流动能；ε为扩散因子；ρ为流体密度；V为流体的速度矢量；t为时间；Gk为紊流产生率；ut为紊流粘性系数；G1ε、G2ε为常量；σk和σε为紊流普朗克常数。
进一步地，所述发电机定子直线段温度场采用流-固耦合方法计算，所述发电机定子直线段温度场的传热方程为：
式中，λx、λy、λz分别是不同方向上的传热系数；qV为内部热源密度。
进一步地，所述发电机定子直线段温度场的边界条件如下：
S1,S2,S3和S4为绝热面，满足
齿顶S5和轭背S6为散热面，满足
式中，T是物体的温度，n是边界法向量，λ是导热系数，α是散热系数，Tf是周围环境温度；
S7、S8分别为进、出口边界条件，满足入口速度和出口压力给定条件，入口速度条件通过转子出风口的速度和风温计算得出，出口压力设置为标准大气压。
进一步地，所述发电机定子入风口的风速的计算表达式如下：
通过转子出风口的风速与转子旋转的圆周速度计算发电机定子入风口的风速：
vakp为转子旋转的圆周速度，va为转子出风口的风速；v即所求定子入风口的风速。
进一步地，所述发电机定子直线段温度场的所加损耗包括：
定子股线的损耗包括基本铜损耗和附加铜损耗，在定子绕组伸入通风沟的部分只含有基本铜损耗；
所述建立的空冷汽轮发电机定子上、下层不等股变截面的附加铜损耗的计算表达式如下：
设所述空冷气轮发电机的上、下层股线数分别为m+x和m-x根，则上层股线的菲尔德系数为：
ξ＝αa
其中，a为导线高度，1/α为电磁波透入深度，KFU是上层股线的菲尔德系数，并且当股线高度小于设定数值时，股线的相对高度ξ在0-1之间时，
其中，I1为第P根股线下面全部P-1股线的总电流；ip为从槽底开始数第P根股线的电流，且上下层股线电流表示为：
式中ic为上层股线数相同情况下股线中的电流，经过计算得到：
同理，下层绕组推导公式为：
I1＝ih(P-1)
上、下层绕组的菲尔德系数为：
计算出上、下层股线的菲尔德系数，根据所述上、下层股线的菲尔德系数计算出附加铜耗；
定子齿部和轭部的铁损耗包括基本铁损耗和附加铁损耗；
计算出定子各部件的基本损耗具体包括以下三项：三相定子绕组中基本铜损，定子铁芯轭的铁损耗，定子齿的铁损耗。
计算出定子各部件的谐波损耗具体包括以下三项：转子磁场高次谐波在定子表面产生的损耗，转子齿谐波在定子表面产生的损耗，转子齿谐波在定子齿中产生的脉动损耗。
进一步地，所述的根据所述绕组损耗修正计算的温度场获取汽轮发电机定子绕组的附加损耗计算表达式，包括：
对所述绕组损耗修正计算的温度场进行分析，得到所述绕组损耗修正计算的温度场等效的上、下层绕组附加损耗的菲尔德系数为
其中，l为定子直线段轴向长度，n为定子径向通风沟数量，b为通风沟的宽度，KFU'是修正后的上层股线菲尔德系数，KFD'是修正后的下层股线菲尔德系数。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的带有径向通风沟的汽轮发电机计算定子绕组附加损耗的方法在充分考虑了伸入通风沟的线棒内股线不受横向漏磁通的影响这一关键因素基础上，对目前计算由横向漏磁通引起定子绕组附加损耗的研究方法进行修正，提出了带有径向通风沟的汽轮发电机定子绕组的损耗与通风沟的数量、宽度修正计算表达式，克服了现有的计算方法没有考虑伸入径向通风口的绕组是不含有由横向漏磁通引起的附加损耗的缺点，可以更加准确地得出发电机定子直线段温度场，对工程有更加准确的指导意义。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种汽轮发电机含有径向通风沟的定子绕组损耗的修正计算流程图；
图2为本发明实施例提供的一种汽轮发电机三维温度场计算模型；
图3为本发明实施例提供的一种汽轮发电机绕组伸入通风沟部分的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种定子不等股绕组矩形开口槽内集肤效应解析计算示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
实施例一
本发明实施例对之前研究的理论分析做了补充，对带有径向通风沟的大型汽轮发电机定子绕组的温度场进行计算，股线上有横向漏磁通产生的附加损耗仅在有铁芯内的股线产生。而且，损耗的分布会对温度场的计算结果产生一定的影响。因此，本发明实施例计及定子径向通风沟不含由横向漏磁通引起的附加损耗的影响，计算其温度场，并得出了带有径向通风沟的定子股线损耗由通风沟的数量和宽度来决定，提出修正菲尔德系数计算的表达式。
本发明实施例提出了一种汽轮发电机含有径向通风沟的定子绕组损耗的修正计算方法，该方法是通过对股线加不同的损耗计算其温度值来验证的。通过比较计及与不计及伸入定子径向通风沟的绕组股线的附加损耗的定子温度场计算结果，为现有的大型电机在计算其温度场的绕组损耗做了一定的理论补充。
该实施例提供了一种基于考虑带有径向通风沟的汽轮发电机定子绕组附加损耗的修正计算方法，其处理流程如图1所示，包括如下的处理步骤：
步骤1、根据一台汽轮发电机的实际结构和尺寸建立电机定子直线段温度场实体模型；
步骤2、建立对应于所述发电机定子直线段温度场实体模型的发电机定子直线段温度场计算模型；
步骤3、对所述发电机定子直线段温度场计算模型设置材料、边界条件，利用所述发电机定子直线段温度场计算模型进行三维稳态流-固耦合温度场的有限元计算，得到绕组损耗修正计算的温度场；
步骤4、根据所述绕组损耗修正计算的温度场获取汽轮发电机定子绕组的附加损耗计算表达式，修正上、下层绕组附加损耗的菲尔德系数。
进一步地，上述的步骤2的具体处理过程包括：
(1)通过将伸入通风沟的绕组独立出来，以便附热密时可以和铁芯内的绕组单独做考虑，对所述的发电机定子直线段温度场实体模型进行网格划分来实现发电机定子直线段温度场计算模型的建立。所述发电机定子直线段温度场计算模型包括定子齿、定子轭、定子上层股线、上层股线绝缘、上层排间绝缘、定子上层主绝缘、定子下层股线、下层股线绝缘、下层排间绝缘、定子下层主绝缘、层间绝缘、定子槽楔、槽楔绝缘、通风沟。
电机定子直线段温度场计算模型采用标准的k-ε模型模拟湍流方程，满足下述式：
质量守恒方程：
▽(ρvr)＝0
动量守恒方程：
能量守恒方程：
其中，div是整除计算，ρ为密度；vr为相对速度矢量；r为转动坐标系中的微元体的位置矢量；p为作用于空气微元体上的静压力；τ为因分子粘性作用而产生的作用于微元体表面的粘性应力；ρ(2Ω×vr+Ω×Ω×r)为科里奥里力；F为微元体上的体积力；T为温度；v为绝对速度；λ为导热系数；c为定压比热；Sr为单位体积内热源产生的热量与c的比值；
所述标准的k-ε模型模拟湍流方程如下：
式中：k为湍流动能；ε为扩散因子；ρ为流体密度；V为流体的速度矢量；t为时间；Gk为紊流产生率；ut为紊流粘性系数；G1ε、G2ε为常量；σk和σε为紊流普朗克常数。
进一步地，上述的步骤3的具体处理过程包括：
(1)所述发电机定子直线段温度场采用流-固耦合方法计算，所述发电机定子直线段温度场的传热方程为：
式中，λx、λy、λz分别是不同方向上的传热系数；qV为内部热源密度。
(2)有限元计算是根据铜耗表达式，基于电磁场理论方法计算出所述汽轮发电机上、下层不等股绕组的定子铜耗、铁耗以及附加损耗。将根据所述汽轮发电机上、下层不等股绕组的定子铜耗、铁耗以及附加损耗计算出的热密加到定子绕组相应部位，将所述汽轮发电机施加的定子入口边界条件加到定子径向通风沟入风口的位置，对所述发电机定子直线段温度场计算模型设置材料、边界条件。
(3)所述发电机定子直线段温度场的所加损耗包括：
定子股线的损耗包括基本铜损耗和附加铜损耗，在定子绕组伸入通风沟的部分只含有基本铜损耗。
建立的空冷汽轮发电机定子上、下层不等股变截面的附加铜损耗的计算表达式如下：
设所述空冷气轮发电机的上、下层股线数分别为m+x和m-x根，则上层股线的菲尔德系数KFU的计算公式为:
ξ＝αa
其中，a为导线高度，1/α为电磁波透入深度，并且当股线高度小于设定数值时，股线的相对高度ξ在0-1之间时：
其中，I1为第P根股线下面全部P-1股线的总电流；ip为从槽底开始数第P根股线的电流，且上下层股线电流表示为：
式中ic为上层股线数相同情况下股线中的电流，经过计算得到：
同理，下层绕组推导公式为：
I1＝ih(P-1)
上、下层绕组的菲尔德系数为：
计算出上、下层股线的菲尔德系数，根据所述上、下层股线的菲尔德系数计算出附加铜耗；
定子齿部和轭部的铁损耗包括基本铁损耗和附加铁损耗；
计算出定子各部件的基本损耗具体包括以下三项：三相定子绕组中基本铜损，定子铁芯轭的铁损耗，定子齿的铁损耗。
计算出定子各部件的谐波损耗具体包括以下三项：转子磁场高次谐波在定子表面产生的损耗，转子齿谐波在定子表面产生的损耗，转子齿谐波在定子齿中产生的脉动损耗。
(4)所述发电机定子直线段温度场的边界条件如下：
绝热面满足
齿顶和轭背为散热面，满足
式中，T是物体的温度，n是边界法向量，λ是导热系数，α是散热系数，Tf是周围环境温度。
进、出口边界条件满足入口速度和出口压力给定条件，入口速度条件通过转子出风口的速度和风温计算得出，出口压力设置为标准大气压。
所述发电机定子入口速度的得出方式如下：
通过转子出风口的风量与转子旋转的圆周速度设置为定子入风口的风速：
vakp为转子圆周速度即角速度；va为计算出的转子出风口的风速；v即所求定子入风口风速。
定子入风口的风温设置为转子出风口的风温。
进一步地，上述的步骤4的具体处理过程包括：提出附加损耗修正计算表达式，得到修正后的上、下层绕组附加损耗的菲尔德系数如下：
其中，l为定子直线段轴向长度，n为定子径向通风沟数量，b为通风沟的宽度，KFU'是修正后的上层股线菲尔德系数，KFD'是修正后的下层股线菲尔德系数。
实施例二
该实施例提供了一种带有径向通风沟的汽轮发电机计算定子绕组附加损耗模型。根据一台汽轮发电机的实际结构和尺寸建立电机定子一个齿，一个槽，两个半叠片段直线段温度场实体模型，对伸入通风沟的绕组单独做体，如图3所示，对所述的发电机定子直线段温度场实体模型进行网格划分，建立对应于所述发电机定子直线段温度场实体模型的发电机定子直线段温度场计算模型，如图2所示；
所述发电机定子直线段温度场计算模型采用标准的k-ε模型模拟湍流方程，所述标准的k-ε模型模拟湍流方程如下：
式中：k为湍流动能；ε为扩散因子；ρ为流体密度；V为流体的速度矢量；t为时间；Gk为紊流产生率；ut为紊流粘性系数；G1ε、G2ε为常量；σk和σε为紊流普朗克常数。
所述发电机定子直线段温度场采用流固耦合方法计算，所述发电机定子直线段温度场的传热方程为：
式中，λx、λy、λz分别是不同方向上的传热系数；qV为内部热源密度。
所述图2中，发电机定子直线段温度场计算模型包括1.定子齿、2.定子轭、3.定子上层股线、4.上层股线绝缘、5.上层排间绝缘、6.定子上层主绝缘、7.定子下层股线、8.下层股线绝缘、9.下层排间绝缘、10.定子下层主绝缘、11.层间绝缘、12.定子槽楔、13.槽楔绝缘、14.通风沟；
图2中S1,S2,S3,S4,为绝热面，绝热面满足
齿顶S5和轭背S6为散热面，满足
式中，T是物体的温度，n是边界法向量，λ是导热系数，α是散热系数，Tf是周围环境温度。
S7和S8分别为进、出口边界条件，进、出口边界条件满足入口速度和出口压力给定条件，入口速度条件通过转子出风口的速度和风温计算得出，出口压力设置为标准大气压。
所述发电机定子入口速度的得出方式如下：
通过转子出风口的风量与转子旋转的圆周速度设置为定子入风口的风速：
vakp为转子圆周速度即角速度；va为计算出的转子出风口的风速；v即所求定子入风口风速。
定子入风口的风温设置为转子出风口的风温。
图3为本发明实施例提供的一种汽轮发电机绕组伸入通风沟部分的示意图，所述发电机定子直线段温度场的所加损耗包括：
定子股线的损耗包括基本铜损耗和附加铜损耗，在定子绕组伸入通风沟的部分只含有基本铜损耗。
定子齿部和轭部的铁损耗包括基本铁损耗和附加铁损耗；
计算出定子各部件的基本损耗具体包括以下三项：三相定子绕组中基本铜损，定子铁芯轭的铁损耗，定子齿的铁损耗。
计算出定子各部件的谐波损耗具体包括以下三项：转子磁场高次谐波在定子表面产生的损耗，转子齿谐波在定子表面产生的损耗，转子齿谐波在定子齿中产生的脉动损耗。
图4为本发明实施例提供的一种定子不等股绕组矩形开口槽内集肤效应解析计算示意图，建立的空冷汽轮发电机定子上、下层不等股变截面的附加铜损耗的计算表达式如下：
所述建立的空冷汽轮发电机定子上、下层不等股变截面的附加铜损耗的计算表达式如下：
设所述空冷气轮发电机的上、下层股线数分别为m+x和m-x根，则上层股线的菲尔德系数为:
ξ＝αa
其中，a为导线高度，1/α为电磁波透入深度，并且当股线高度较小，股线的相对高度ξ
在0-1之间时，
其中，I1为第P根股线下面全部P-1股线的总电流；ip为从槽底开始数第P根股线的电流，且上下层股线电流表示为：
式中ic为上层股线数相同情况下股线中的电流，经过计算得到：
同理，下层绕组推导公式为：
I1＝ih(P-1)
上、下层绕组的菲尔德系数为：
计算出上、下层股线的菲尔德系数，根据所述上、下层股线的菲尔德系数计算出附加铜耗。
将上述根据所述空冷气轮发电机上、下层不等股绕组的定子铜耗、铁耗以及附加损耗计算出的热密加到定子绕组相应部位，伸入径向通风沟的绕组只加定子的基本铜损耗；将计算出的所述空冷气轮发电机的施加定子的入口边界条件加到入口处，将所述发电机定子直线段温度场的计算模型设置材料、边界条件，采用三维流-固耦合方法计算得出的定子温度场计算结果，比较计及与不计及伸入通风沟的绕组股线的附加损耗的温度场计算结果。
所述发电机定子直线段温度场的计算结果得出后，可以分析出其等效的上、下层股线的菲尔德系数修正公式为：
其中，l为定子直线段轴向长度，n为定子径向通风沟数量，b为通风沟的宽度，KFU'是修正后的上层股线菲尔德系数，KFD'是修正后的下层股线菲尔德系数。
综上所述，本发明实施例提供的带有径向通风沟的汽轮发电机计算定子绕组附加损耗的方法在充分考虑了伸入通风沟的线棒内股线不受横向漏磁通的影响这一关键因素基础上，对目前计算由横向漏磁通引起定子绕组附加损耗的研究方法进行修正，提出了带有径向通风沟的汽轮发电机定子绕组的损耗与通风沟的数量、宽度修正计算表达式，克服了现有的计算方法没有考虑伸入径向通风口的绕组是不含有由横向漏磁通引起的附加损耗的缺点，可以更加准确地得出发电机定子直线段温度场，对工程有更加准确的指导意义。
本发明实施例提出的汽轮发电机含有径向通风沟的定子绕组损耗修正计算，利用有限体积法，计算了含有径向通风沟的定子温度场；对比了计及与不计及伸入径向通风沟的绕组股线的附加损耗的温度场计算结果，发现定子绕组的极值和分布都有变化，这对之前的理论做了相应的补充。
本发明实施例所述的汽轮发电机含有径向通风沟的定子绕组损耗的修正计算方法以大型空冷汽轮发电机定子的模型为例，但该修正计算不仅仅局限于空冷汽轮发电机的定子部分，同时适用于任何含有径向通风沟的绕组的损耗计算，具有广泛的适用性。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种汽轮发电机定子绕组附加损耗的计算方法，其特征在于，包括：
根据空冷汽轮发电机的实际结构和尺寸建立电机定子直线段温度场实体模型；
建立对应于所述发电机定子直线段温度场实体模型的发电机定子直线段温度场计算模型；
对所述发电机定子直线段温度场计算模型设置材料、边界条件，利用所述发电机定子直线段温度场计算模型进行三维稳态流-固耦合温度场的有限元计算，得到绕组损耗修正计算的温度场；
根据所述绕组损耗修正计算的温度场获取汽轮发电机定子绕组的附加损耗计算表达式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发电机定子直线段温度场计算模型包括定子齿、定子轭、定子上层股线、上层股线绝缘、上层排间绝缘、定子上层主绝缘、定子下层股线、下层股线绝缘、下层排间绝缘、定子下层主绝缘、层间绝缘、定子槽楔、槽楔绝缘、通风沟。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述发电机定子直线段温度场计算模型采用k-ε模型模拟湍流方程，满足下述式：
质量守恒方程：
<mrow>
<mo>&dtri;</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>&rho;v</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<mn>0</mn>
</mrow>
动量守恒方程：
<mrow>
<mo>&dtri;</mo>
<mrow>
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</mrow>
其中，div是整除计算，ρ为密度；vr为相对速度矢量；r为转动坐标系中的微元体的位置矢量；p为作用于空气微元体上的静压力；τ为因分子粘性作用而产生的作用于微元体表面的粘性应力；ρ(2Ω×vr+Ω×Ω×r)为科里奥里力；F为微元体上的体积力；T为温度；v为绝对速度；λ为导热系数；c为定压比热；Sr为单位体积内热源产生的热量与c的比值；
所述k-ε模型模拟湍流方程如下：
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mfrac>
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</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
式中：k为湍流动能；ε为扩散因子；ρ为流体密度；V为流体的速度矢量；t为时间；Gk为紊流产生率；ut为紊流粘性系数；G1ε、G2ε为常量；σk和σε为紊流普朗克常数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发电机定子直线段温度场采用流-固耦合方法计算，所述发电机定子直线段温度场的传热方程为：
<mrow>
<mfrac>
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</mrow>
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</mrow>
1
式中，λx、λy、λz分别是不同方向上的传热系数；qV为内部热源密度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述发电机定子直线段温度场的边界条件如下：
S1,S2,S3和S4为绝热面，满足
齿顶S5和轭背S6为散热面，满足
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</mrow>
式中，T是物体的温度，n是边界法向量，λ是导热系数，α是散热系数，Tf是周围环境温度；
S7、S8分别为进、出口边界条件，满足入口速度和出口压力给定条件，入口速度条件通过转子出风口的速度和风温计算得出，出口压力设置为标准大气压。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述发电机定子入风口的风速的计算表达式如下：
通过转子出风口的风速与转子旋转的圆周速度计算发电机定子入风口的风速：
<mrow>
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<mo>=</mo>
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<msubsup>
<mi>v</mi>
<mi>a</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mrow>
</msqrt>
</mrow>
vakp为转子旋转的圆周速度，va为转子出风口的风速；v即所求定子入风口的风速。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发电机定子直线段温度场的所加损耗包括：
定子股线的损耗包括基本铜损耗和附加铜损耗，在定子绕组伸入通风沟的部分只含有基本铜损耗；
所述建立的空冷汽轮发电机定子上、下层不等股变截面的附加铜损耗的计算表达式如下：
设所述空冷气轮发电机的上、下层股线数分别为m+x和m-x根，则上层股线的菲尔德系数为：
ξ＝αa
其中，a为导线高度，1/α为电磁波透入深度，KFU是上层股线的菲尔德系数，并且当股线高度小于设定数值时，股线的相对高度ξ在0-1之间时，
其中，I1为第P根股线下面全部P-1股线的总电流；ip为从槽底开始数第P根股线的电流，且上下层股线电流表示为：
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
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</msub>
<mo>=</mo>
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</mfrac>
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</mtr>
</mtable>
</mfenced>
式中ic为上层股线数相同情况下股线中的电流，经过计算得到：
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
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同理，下层绕组推导公式为：
I1＝ih(P-1)
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<mi>P</mi>
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<mn>1</mn>
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</mrow>
<mi>P</mi>
</mrow>
上、下层绕组的菲尔德系数为：
计算出上、下层股线的菲尔德系数，根据所述上、下层股线的菲尔德系数计算出附加铜耗；
定子齿部和轭部的铁损耗包括基本铁损耗和附加铁损耗；
计算出定子各部件的基本损耗具体包括以下三项：三相定子绕组中基本铜损，定子铁芯轭的铁损耗，定子齿的铁损耗。
计算出定子各部件的谐波损耗具体包括以下三项：转子磁场高次谐波在定子表面产生的损耗，转子齿谐波在定子表面产生的损耗，转子齿谐波在定子齿中产生的脉动损耗。
8.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，所述的根据所述绕组损耗修正计算的温度场获取汽轮发电机定子绕组的附加损耗计算表达式，包括：
对所述绕组损耗修正计算的温度场进行分析，得到所述绕组损耗修正计算的温度场等效的上、下层绕组附加损耗的菲尔德系数为
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
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<mi>U</mi>
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<mrow>
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</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
其中，l为定子直线段轴向长度，n为定子径向通风沟数量，b为通风沟的宽度，KFU'是修正后的上层股线菲尔德系数，KFD'是修正后的下层股线菲尔德系数。
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