CN204721129U - 一种大型水轮发电机定子线棒混合换位结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的是公开一种大型水轮发电机定子线棒的混合换位结构，线棒采用不足360°换位加空换位段混合换位方式，其特征在于：空换位段加在发电机定子线棒槽部两端，即空换位段与端部直线部分直接相连，线棒不足换位过程中并不被空换位打断。本专利的优点：能在不足360°换位的基础上进一步降低水轮发电机定子线棒的环流损耗，提高了发电机的效率和可靠性，由于空换位段加在槽部两端，线棒不足换位过程中不被空换位打断，降低了工艺制造难度，且线棒不足换位部分强度大大加强，使得线棒换位部分不易弯曲变形，有效保护了绝缘。本实用新型适用于水轮发电机定子线棒换位设计领域。

Description

一种大型水轮发电机定子线棒混合换位结构

技术领域

本实用新型涉及大型水轮发电机设计与制造技术领域，具体涉及一种适用于水轮发电机的定子线棒。

背景技术

大型水轮发电机的定子线棒由许多股线并联而成并在端部然由并头套焊接到一起。由于每根股线在槽部及端部所处的位置不同，它们所交链的磁链也不尽相同，产生的感应电势不同，因此不同股线回路之间形成电势差，从而导致股线间形成环流。这种环流叠加在由负载决定的平均电流上，使各股线电流呈现不均匀分布现象，使得各股线附加铜耗不同，从而造成股线温升不均匀，引起局部过热问题，造成发电机效率降低，严重影响发电机使用寿命。

由于受到定子铁心长度的限制，水轮发电机定子线棒换位方式的选择缺乏灵活性。最初应用较多是360°全换位，但由于其端部不换位股线间仍存在不小的环流及附加损耗。经过进一步发展，出现了不足360°换位、0°/360°/0°加槽部空换位段换位、0°/360°/0°延长换位等不同的换位方式，这些股线换位方法都可以进一步降低水轮发电机定子线棒的环流损耗，但是这些方法都存在许多不足，例如：不足360°换位由于受到股线根数的限制不能任意选取换位角度，0°/360°/0°加槽部空换位段换位的换位节距较短在工艺制造上有一定难度，0°/360°/0°延长换位受到端部直线部分长度的限制，若换位部分进入渐开线部分，在制造中股线绝缘易受到损坏，造成股线间短路。

为解决现有水轮发电机定子线棒换位方式的不足，进一步降低水轮发电机定子线棒环流损耗并兼顾工艺制造难度，本实用新型专利提供了一种新型的定子线棒混合换位结构。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种水轮发电机定子线棒混合换位结构，使得该定子线棒混合换位方法不仅能够克服现有单一换位方式的缺点，进一步抑制定子线棒中的环流，降低环流损耗，并且能降低工艺制造难度。本专利通过以下换位方式实现：一种采用不足360°换位加空换位段混合换位方式的线棒，其特征在于：空换位段加在发电机定子线棒槽部两端，即空换位段与端部直线部分直接相连，线棒不足换位过程中并不被空换位打断，换位线棒在槽部依次为空换位段部分、不足换位部分、空换位段部分。所述线棒股线外表面包有绝缘漆。所述线棒股线在空换位段与不足换位段连接处设置用于加强绝缘保护的玻璃丝带垫片。

综上所述，本实用新型所提供混合换位线棒具有如下优点：

1、此不足360°换位加空换位段混合换位结构，空换位段加在槽部两端，与端部直线段直接相连，即不足换位在换位过程中不被空换位段打断，制造工艺简单；

2、此不足360°换位加空换位段混合换位结构，不足换位部分不存在空换位段，大大增强了线棒换位部分的强度，使得换位部分不易产生弯曲变形，有效保护了绝缘；

3、采用此不足360°换位加空换位段混合换位结构，克服了单一不足360°换位受股线根数制约不能自由选取换位角度的不足，进一步抑制了水轮发电机定子线棒股线间环流，降低了环流损耗，提高了发电机的效率和可靠性。

附图说明

图1是此不足360°换位加空换位段混合换位结构示意图；

图2是当股线股数为50，换位角度为345.6°时定子线棒槽部俯视图；

图3是图2所示线棒立体图；

图4是沿图2及图3中A-A线的剖视图；

图5是沿图2及图3中B-B线的剖视图；

图6是沿图2及图3中C-C线的剖视图；

图7是沿图2及图3中D-D线的剖视图；

图8是沿图2及图3中E-E线的剖视图；

图9是沿图2及图3中F-F线的剖视图；

图10是股线编号为1号及26号股线的换位过程立体图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。

如图1所示，该不足360°换位加空换位段混合换位结构在槽部设置两处空换位段，分别置于槽部两端，中间为不足换位段，可以看出空换位段与端部直线段部分直接相连，不足换位段在进行换位的过程中并不被空换位段打断。

如图2所示，为当单根线棒股线数为50根，换位角度为345.6°，两段空换位段长度均为15mm的不足360°换位加空换位段混合换位线棒槽部俯视图，其中虚线部分为省略的不足换位部分。

图3为图2所示定子线棒立体图，下面以该不足360°换位加空换位段混合换位线棒为例，对线棒换位原理进行详细地说明，如图3-图10所示。

从图3中可以看出，A-A位置是线棒槽部起始阶段，也是第一处空换位段的起始阶段，其截面及股线编号如图4所示，该线棒共有50根股线。B-B处为第一段空换位段结束位置，同时也是不足换位段的开始阶段，其截面如图5所示，可以看出其股线编号与图4相同，这是因为两截面之间为空换位段并未进行换位。C-C处为第一个换位弯结束的位置，其截面如图6所示，从图中可以看 出经过一次换位后股线位置发生改变，以换位起始时股线编号为1这根股线为例，经过一次换位后其位置处于换位开始时股线编号为50的股线位置。D-D处为槽部中间位置，即经过24个换位弯后的截面位置，其股线位置如图7所示，从图中可以看出股线位置沿顺时针发生了24次改变。E-E处为换位部分结束为止，其截面图如图8所示，从图中可以看出换位结束后，股线位置与换位开始时相比发生了改变，同样以换位起始时股线编号为1这根股线为例，换位结束后其位置处于换位开始时股线编号为3的股线位置，这是因为采用了不足换位，其换位角度为345.6°(即空2跟换位)。F-F处为线棒槽部结束位置，其截面如图9所示，可以看出图中股线编号与图8相同，同样是由于从E-E到F-F为空换位段并未进行换位。从图10中可以看出线编号为1号及26号股线的具体换位过程及在线棒中的具体位置。

以一台180MW水轮发电机为例，采用三维有限元法分别对采用单一不足360°换位及不足360°换位加空换位段混合换位的一个槽内上、下两层线棒的环流损耗进行计算。计算结果显示，当采用不足360°换位时，上、下层线棒总的环流损耗为17.81W，当采用该不足360°换位加空换位段混合换位结构时上、下层线棒总的环流损耗为13.05W，与不足360°换位相比降低26.73％，证明了本实用新型所提供的新型换位结构对于降低水轮发电机定子线棒环流损耗的有效性。

本实用新型所提供的定子线棒不足360°换位加空换位段混合换位结构特别适用于实际换位角度与最佳换位角度之间差别较大的不足换位线棒，该换位结构能在不足360°换位的基础上进一步抑制定子线棒股线间环流，降低环流损耗，提高了发电机的效率和可靠性。同时，由于该混合换位的空换位段加在槽部两端，不足换位过程并未被空换位段打断，降低了工艺制造难度，且大大增强了 线棒换位部分的强度，使得线棒不易发生弯曲变形，有效保护了绝缘。

本实用新型通过由附图所示实例的具体实施方式对本发明专利的内容做出了进一步详细说明，但不应理解为本实用新型的保护范围仅限于所描述的实例。事实上，该换位结构适用于任何采用不足360°换位的水轮发电机定子线棒。

Claims (3)

1.一种定子线棒不足360°换位加空换位段混合换位结构，其特征在于：所述定子线棒在不足换位的基础上加入空换位段来进一步降低水轮发电机定子线棒的环流损耗，空换位段加在发电机定子线棒槽部两端，即空换位段与端部直线部分直接相连，线棒不足换位过程中并不被空换位打断，换位股线端部通过并头套焊接在一起。

2.根据权利要求1所述的一种定子线棒不足360°换位加空换位段混合换位结构，其特征在于：所述换位股线外表面包有绝缘漆。

3.根据权利要求1所述的一种定子线棒不足360°换位加空换位段混合换位结构，其特征在于：所述换位股线在空换位段与不足换位段连接处设置用于加强绝缘保护的玻璃丝带垫片。