水轮发电机辅助设备过热问题研究

发布时间：2020-06-01 12:36

【摘要】：中国的水能资源蕴藏丰富,从三峡水电站并网发电开始,近二十年来三峡、向家坝、锦屏II、糯扎渡、梨园、峡江等多座水电站逐步建成投产,其中大型水电站又占有很大的比例。随着科研水平、新材料、制造能力的提高,发电机的输出功率和机组重量不断增加,同时发电机的损耗发热、电晕腐蚀等问题越发严重。为了保证机组安全稳定运行,达到甚至超过设计寿命,需要对发热、电晕等特殊情况分析研究。对这些关键技术问题,本文运用电路、热路、电磁场、温度场的分析计算方法,对发电机定子部分的线棒端部、铜环引线连接及其支撑部件、辅助挡风板、主中引出线端子等部位的电晕腐蚀、电磁感应发热、导体温升及金属结构件过热等问题进行了研究,主要工作及成果如下:针对发电机定子接线方式的特点,对电晕腐蚀绝缘问题进行研究,分析了不同接线方式的优缺点,采用简单有效的电位差值计算与判定方法,并通过改造案例进行验证。利用电子表格根据不同定子接线图,计算得到相邻线棒的电位差值进行比对,提出了降低这一数值的定子接线方法,使定子绕组在设计阶段就能规避可以预知的发热风险。对并行排列的多层铜环引线的集肤效应、温升过高等问题进行研究。利用相关理论公式推导出计算值,并与实测值比对,确定可行的计算方法,调整改进铜环引线的布置,降低导体自身感应发热风险,提出改善铜环布置的方法。分析铜环引线的支撑、挡风板等金属结构件发热问题,运用电磁感应与涡流发热等数学理论,建立3D模型,进行有限元仿真分析研究,提出并验证了理论分析的准确性,由计算结果推断发热过程并确定改善方法,为相关工程设计问题提供了有效的理论判据。对定子绕组引出线端子进行电磁场、温度场耦合仿真分析,确认在正常工况下这一发电机输出部位的磁场分布、温升等关键参数,实现对铜环引线整体结构的设计合理性的验证。
【图文】：

4-15 [W/m]温度计算由ANSYS软件完成。图4-16所示为整个发电机中空气的流速变化情况，，这里做了一些简化，边界条件设定上考虑风速为3.25m/s这样一个均值。绝缘厚度4.54mm且绝缘材料热传递系数为0.2W/mK。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM312

【参考文献】

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本文编号：2691494