灯泡贯流式水轮发电机极靴表面过热烧蚀故障的物理场分析与防治研究

发布时间：2020-06-17 20:58

【摘要】：相较于传统的轴流式电机,灯泡贯流式水轮发电机的总体投资较省、建设周期较短、发电机尺寸较小、转轮的效率较高,更适合于低水头大流量水电资源的开发与利用,因此在我国河流落差较小的地区,特别是20m及以下水头端的大中型水电站中,得到极为广泛的装机应用。然而,近年来,国内外多个水电站的灯泡贯流式机组,相继发生一类共性规律较强的转子极靴表面过热烧蚀新型故障,且国内外多个制造厂家,都曾对烧蚀极靴进行打磨、酸洗与刷胶处理,但仍无法阻止此类故障的再次发生,给机组设计制造厂家和用户带来了严重的经济损失。为有效防治此类故障,很有必要针对此类故障,研究、建立相关电磁场、温度场分析模型,并结合相关工程现场资料,分析、揭示其发生机理,提出改进和防治措施,为故障机组改造与发电机优化设计,提供更为有效可靠的指导依据。首先,为求取水轮发电机极靴区域热源及损耗,以电磁场理论和电路理论为基础,建立了水轮发电机三维分层场-路耦合模型,并进一步建立了空载电压波形与极靴区域损耗分析模型。又以传热学理论为基础,通过磁极系统热传导与热对流分析,建立了水轮发电机转子磁极三维稳态温度场模型,为后续故障机理分析奠定了理论基础。其次,在上述理论模型的基础上,运用计算软件分析了不同结构参数对铁芯、阻尼绕组等极靴构件损耗、发热,以及机组空载电压波形质量的影响,进而合理推断、揭示了此类故障发生成因,为故障真机改造,提供了切实可靠的理论支持和参考。最后,本文基于上述的研究结果,在综合考虑空载电压波形质量等因素影响的基础上,提出了真机改造方案,并根据该方案,实施了真机改造施工与转子极靴表面温度实测试验。试验结果表明,该方案有效的降低了磁极表面温度,对抑制水轮发电机磁极极靴烧蚀故障起到了很好的作用,进而说明了本文的研究成果具有较好的准确合理性与工程实用性。
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM312
【图文】：

图 1.1 灯泡贯流式水轮发电机示意图Figure 1.1 Schematic diagram of bulb tubular hydro-generator

Z电站2号机磁极表面严重的烧蚀现象Figure1.2SevereablationofthemagneticpolesurfaceofNo.2machineofZpowerstation

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本文编号：2718154