CN109617283B - 一种跨接降压三支路定子绕组结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种跨接降压三支路定子绕组结构，采用每相定子绕组并联的三个相同支路的每个支路可拆分为高电势分绕组和低电势分绕组，每个支路成为由高电势分绕组和低电势分绕组串联构成，高电势分绕组低电势端接中性点，高电势分绕组高电势端接低电势分绕组低电势端，低电势分绕组高电势端接每相输出的接线方法，使处于不同相带的两个相邻的定子线棒之间的电压降低为传统接法的二分之一以下，提高了发电机的耐电晕性能。

Description

一种跨接降压三支路定子绕组结构

技术领域：

本发明涉及一种跨接降压三支路定子绕组结构。

背景技术：

绝缘技术、通风冷却技术是制约汽轮发电机大容量设计的瓶颈问题，也是影响汽轮发电机使用寿命的关键问题；定子绕组是汽轮发电机中最重要的部件，也是发热损耗最大的部件，是机电能量转换中枢，存在电磁交链并有电枢电流通过；其工作性能不仅影响机组的出力和效率，更直接关系到机组运行的可靠性；随着汽轮发电机组的容量增大，定子绕组的电压和电流都需要随之增大，以满足更大的电能输出需求，绝缘防晕、通风散热以及机械结构问题相互制约的矛盾更加突出；空冷汽轮发电机的定子绕组采用表面冷却方式，定子绕组表面积决定了允许功耗，成为发电机容量增加的限制条件，为增大定子绕组表面积，出现了一种三支路双层三相不对称支路定子绕组，这种定子绕组能够在保持电磁结构合理的前提下增大定子绕组表面积；这种定子绕组的每一相绕组都由定子线圈、并头套或对焊接头和弓形引线组成，且每一相绕组为三条支路的双层绕组，每支路由定子线圈通过弓形引线连接，每个定子线圈由两个条式成型线棒通过并头套或对焊接头连接形成一个整线圈，三支路绕组嵌入定子铁心槽中，定子槽数是9的整数倍，且每极每相槽数是3的整数倍；这种定子绕组通过选择定子铁心槽数和改进绕组连接方式，达到改善电机定子绕组散热条件的目的；其优点是能够减少支路电流，降低槽内损耗、减小绕组电磁力，有利于绕组固定，并能提高电机的效率和可靠性；而以往的全速汽轮发电机定子绕组只能是单支路或双支路；

作为绝缘技术的关键问题，电晕问题是定子绕组绝缘技术的关键问题之一，特别是在空冷发电机中，这是影响发电机寿命的致命因素，其现象是，由于特定的条式线棒结构限制，处于不同相带的两个相邻的定子线棒之间具有最高的电位差，即发电机的额定电压，而其它相邻线棒之间的电位差仅为额定电压的几分之一至几十分之一之间，所以电晕会发生在处于不同相带的两个相邻的定子线棒之间，且这种于不同相带的两个相邻的定子线棒会有六处；对于同步汽轮发电机都采用Y接法，所以这种处于不同相带的两个相邻的定子线棒只会有三处，即三条电晕敏感带，呈现120度间隔分布在定子绕组端部；

大型汽轮发电机定子绕组的接线结构由并连环及引线结构构成，其结构设计受空间结构限制、制造及安装工艺等限制条件，还要考虑使并连环合成磁通最小化、结构电气间距要求及结构电磁间距限制，避免造成放电、发热等危害发电机运行的隐患，还需要考虑的结构电磁力、结构振动相应及结构应力等问题、以及通风冷却问题、支路对称性与环流问题等；不同于中小型绕线式发电机绕组形式的多样性，只能局限在单层或双层叠式绕组接法，并连环的排数也受到结构及工艺限制，所以传统的汽轮发电机定子绕组接线方法仅局限于单支路、双支路、三支路结构三种结构形式，都存在端部绕组相带间电压接近或等于额定电压的问题；

虽然三支路双层三相不对称支路定子绕组能够在保持电磁结构合理的前提下增大定子绕组表面积，解决了通风散热问题，但与传统的单支路或双支路定子绕组一样，也无法解决三条电晕敏感带问题；以往技术的三支路双层三相不对称支路定子绕组，其本体及端部基本结构与单支路及双支路定子绕组相似，其定子绕组的每一相都由定子线圈、并头套或对焊接头和弓形引线组成，但每一相绕组为三条支路的双层绕组，每支路由定子线圈也是通过弓形引线连接、每个定子线圈由两个条式成型线棒通过并头套或对焊接头连接形成一个整线圈，三支路绕组也是嵌入定子铁心槽中；不同点在于定子槽数是九的整数倍，且每极每相槽数是三的整数倍，定子绕组的每一相都由三条支路组成；由于支路数较单支路及双支路多，能减少支路电流，降低槽内损耗、减小绕组电磁力，增加散热表面积，降低定子绕组温升；其弓形引线的接法也与单支路及双支路定子绕组呈现一样的规律；

水内冷发电机上有变间距线棒结构，人为增大处于三条电晕敏感带位置的线棒之间的间隙，达到增大起晕电压的目的，但会大大增加定子线棒制造成本，而且由于空冷发电机定子线棒数量多，采用该方法无论在成本上以及结构上都是无法接受或无法实现的。

发明内容：本发明公开一种跨接降压三支路定子绕组结构，使处于不同相带的两个相邻的定子线棒之间的电压降低为传统接法的二分之一，大幅度降低了两个相邻的定子线棒之间的电压，将发电机的起晕电压提高至以往结构的二倍，提高了发电机的耐电晕性能。本发明的技术方案为：一种跨接降压三支路定子绕组结构，每相定子绕组并联的三个相同支路的每个支路可拆分为高电势分绕组(1)和低电势分绕组(2)，每个支路成为由高电势分绕组(1)和低电势分绕组(2)串联构成，每个支路中的高电势分绕组低电势端(3)电连接中性点(4)，高电势分绕组高电势端(5)电连接低电势分绕组低电势端(6)，低电势分绕组高电势端(7)电连接每相输出(8)。

本发明的工作原理：

由改变原有定子线棒电连接顺序，将每相定子绕组高电势分绕组隐藏于每相绕组中部，低电势分绕组置于相带的交界处，从而使两个相邻的定子线棒之间的电压降低。

本发明技术效果：

传统接法每相定子绕组高电势分绕组与相邻相定子绕组低电势分绕组相邻，使处于不同相带的两个相邻定子线棒之间的电压为额定电压，而此位置即为电晕敏感带。采用传统接法提高耐电晕性能需要提高绝缘系统等级，或改变定子线棒结构处于电晕敏感带位置的线棒之间的间隙，由于空冷发电机定子线棒数量多，采用该方法无论在成本上以及结构上都是无法接受或无法实现的。

由于本发明保持原有发电机定子线棒结构、保持原有发电机绝缘系统、保持原有连接器件结构，通过增加连接器件数量，改变定子线棒连接顺序，即采用每相定子绕组由高电势分绕组和低电势分绕组串联构成的三个并联支路组成，高电势分绕组低电势端电连接中性点，高电势分绕组高电势端电连接低电势分绕组低电势端，低电势分绕组高电势端电连接每相输出的接线方法，使处于不同相带的两个相邻的定子线棒之间的电压降低为传统接法的二分之一以下，将发电机的起晕电压较以往结构大幅度提高，提高了发电机的耐电晕性能。

附图说明：

图1为本发明接线图。

图2为以往结构72槽定子技术方案U相接线图。

图3为以往结构72槽定子技术方案V相接线图。

图4为以往结构72槽定子技术方案W相接线图。

图5为本发明具体应用在72槽定子技术方案U相接线图。

图6为本发明具体应用在72槽定子技术方案V相接线图。

图7为本发明具体应用在72槽定子技术方案W相接线图。

具体实施方式：

一种跨接降压三支路定子绕组结构，每相定子绕组并联的三个相同支路的每个支路可拆分为高电势分绕组1和低电势分绕组2，每个支路成为由高电势分绕组1和低电势分绕组2串联构成，每个支路中的高电势分绕组低电势端3电连接中性点4，高电势分绕组高电势端5电连接低电势分绕组低电势端6，低电势分绕组高电势端7电连接每相输出8。

如图1所示，每相定子绕组并联的三个相同支路的每个支路可拆分为高电势分绕组1和低电势分绕组2，每个支路成为由高电势分绕组1和低电势分绕组2串联构成，每个支路中的高电势分绕组低电势端3电连接中性点4，高电势分绕组高电势端5电连接低电势分绕组低电势端6，低电势分绕组高电势端7电连接每相输出8；高电势分绕组1有高电势分绕组高电势端5和高电势分绕组低电势端3端头；低电势分绕组2有低电势分绕组高电势端7和低电势分绕组低电势端6端头。

由于本发明采用每相定子绕组并联的三个相同支路的每个支路可拆分为高电势分绕组和低电势分绕组，每个支路成为由高电势分绕组和低电势分绕组串联构成，高电势分绕组低电势端接每相输出，高电势分绕组高电势端接低电势分绕组低电势端，低电势分绕组高电势端接中性点的接线方法，使处于不同相带的两个相邻的定子线棒之间的电压降低为传统接法的二分之一以下，将发电机的起晕电压较以往结构大幅度提高，提高了发电机的耐电晕性能。

以下以七十二槽定子技术方案为例进行说明，定子线棒励端节距为一十三个槽距，定子线棒汽端节距为一十四点五个槽距，汽励两端总节距差为三个槽距，为叙述简洁，定子线棒上层表示为T，顺时针命名，第一号定子线棒命名为T1、第二号定子线棒命名为T2、…、第N号定子线棒命名为TN、…，对应定子线棒下层表示为B，顺时针命名，第一号定子线棒命名为B1、第二号定子线棒命名为B2、…、第N号定子线棒命名为BN、…；则在定子励端形成六个接头组，分别为T1-T2-T3-B27-B28-B9接头组、T14-T15-T16-B39-B40-B41接头组、T25-T26-T27-B51-B52-B52接头组、T37-T38-T39-B63-B64-B65接头组、T49-T50-T51-B3-B4-B5接头组、T61-T62-T63-B15-B16-B17接头组；

传统接法：

如图2所示，按传统接法T1、T2、B5接U1相输出；B40接B4，B39接T3，T39接B3；T38、B41、T37接中性点U2；

如图3所示，B29、T25、T26接V1相输出；T63接B27，B63接T27，B64接B28；T61、B65、T62接中性点V2；

如图4所示，T50、T49、B53接W1相输出；B16接B52，B15接T51，T15接B51；T14、B17、T13接中性点W2；

U1、V1、W1为每相输出，相间电压为额定电压，T1与T72、T48与T49、T24与T25分别为相邻线棒，由图2、图3、图4可以看出，T1与T72、T48与T49、T24与T25分别处于不同相，之间电压接近相间电压，即额定电压，形成三条电晕敏感带；

本发明具体应用在七十二槽定子技术方案接线图，按本发明技术方案:

如图5所示B4、T3、B3接U1相输出；T2接T38，T1接B41，B5接T37；B40、B39、T39接中性点U2；

如图6所示B27、T27、B28接V1相输出；B29接T61，T25接B65，T26接T62；T63、B63、B64接中性点V2；

如图7所示B52、T51、B51接W1相输出；T50接T14，T49接B17，B53接T13；B16、B15、T15接中性点W2；

U1、V1、W1为每相输出，相间电压为额定电压，T1与T72、T48与T49、T24与T25分别为相邻线棒，在以往结构接法中为三条电晕敏感带，但在本发明接法中，T1与T72、T48与T49、T24与T25虽然分别处于不同相，但电压却只有接近二分之一的本相电压，即三条电晕敏感带的电压下降为传统接法的二分之一以下，将发电机的起晕电压较以往结构大幅度提高，提高了发电机的耐电晕性能。

Claims (1)

1.一种跨接降压三支路定子绕组结构，其特征是：每相定子绕组并联的三个相同支路的每个支路拆分为靠近输出侧的高电势分绕组(1)和靠近中性点侧的低电势分绕组(2)，每个支路成为由高电势分绕组(1)和低电势分绕组(2)串联构成，每个支路的高电势分绕组(1)靠近输出侧为高电势分绕组高电势端(5)，靠近中性点侧为高电势分绕组低电势端(5)，每个支路的低电势分绕组(2)靠近输出侧为低电势分绕组高电势端(7)，靠近中性点侧为低电势分绕组低电势端(6)，处于不同相带的两个相邻的定子线棒，分别位于各自相绕组支路的高电势分绕组高电势端，跨接结构中每个支路中的高电势分绕组低电势端(3)电连接中性点(4)，高电势分绕组高电势端(5)电连接低电势分绕组低电势端(6)，低电势分绕组高电势端(7)电连接每相输出(8)。

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