大型水轮发电机定子线棒绝缘参数对线棒槽部表面电位分布及电场分布的影响

发布时间：2021-06-06 03:10

　　应用有限元分析软件COMSOL建立了定子线棒槽部模型,仿真分析了绝缘材料参数和厚度对槽部线棒表面电位分布及电场分布的影响规律。结果表明:槽部无气隙的情况下,线棒表面电位最大值出现在防晕层上、下表面的中间位置,电场最大值位于主绝缘角落内侧;对线棒表面电位有影响的是主绝缘相对介电常数、防晕层电阻率和主绝缘厚度,在常见的范围内,主绝缘电阻率和相对介电常数基本不影响槽部电场分布;防晕层表面最大电位与主绝缘相对介电常数呈正相关,与主绝缘厚度呈负相关,与防晕层电阻率的对数值呈正相关且后期影响减弱;主绝缘相对介电常数、防晕层电阻率和主绝缘厚度对槽部最大电位具有综合影响,可通过数值分析得到三元三次多项式的回归模型。 

【文章来源】：绝缘材料. 2020,53(04)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

定子线棒槽部绝缘结构简略图

图1 定子线棒槽部绝缘结构简略图参考文献[1,14,21]对线棒仿真模型材料参数进行设置，综合得到计算模型中各介质的基本参数如表2所示，其中，空气的电阻率为无穷大[22]，设置为1025Ω·m，铁的相对介电常数为无穷大，设置为1010。对于气隙间距，气隙将引起线棒表面电位升高[1,23]和槽放电现象[24]，因此要求线棒与铁心之间必须良好接触，本研究在零间隙的情况下进行仿真分析。

本研究构建了股线、主绝缘、防晕层、垫条以及铁心的组合结构。图3为同相槽、异相槽定子线棒瞬态14 ms时刻的电位分布图。从图3可以看出：(1)槽部在此绝缘结构中，电位按股线、主绝缘、防晕层、半导体垫条、铁心的顺序逐渐降低，电压降主要分配在线棒的主绝缘上；(2)同相槽上、下层线棒电位分布基本一致，而异相槽由于上、下层线棒具有相位差，在某一时刻下铜排电势较小的线棒电位总体较低。对于18 k V电机线棒，其线棒槽部表面电位要控制在10 V以下，因此主要需要研究线棒表面电位。图4为同相槽上层线棒防晕层上表面电位的计算结果，通过仿真计算，同相槽、异相槽防晕层上、下表面的电位分布规律均与图4的抛物线形状类似，最大电位出现在线棒防晕层上、下表面的中间位置，在无气隙的情况下，贴近铁心一侧线棒的表面电位接近于0。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于紫外成像法的发电机定子电晕处理效果定量评估研究[J]. 马咸,杨海峰,苏涛,侯辉.  大电机技术. 2019(02)
[2]交流110kV复合绝缘子高压端内部气隙尺寸对电场分布的影响[J]. 胡建林,李洋洋,杨威,吴彬,钟睿,蒋兴良,赵禹来.  电网技术. 2018(05)
[3]温度对发电机主绝缘频域介电响应的影响研究[J]. 高波,郝长金,尹小兵,王兵,李帅兵,吴广宁.  中国电机工程学报. 2017(03)
[4]新型水轮发电机定子下线工艺对降低槽电位的研究[J]. 沈兵,蒋宜杰,周国俊.  中国农村水利水电. 2015(07)
[5]水轮发电机定子线棒故障原因及对策[J]. 黄秀刚.  水电自动化与大坝监测. 2014(01)
[6]高压电机线棒槽部防晕结构的研究[J]. 田晓雷,李旭光.  现代电子技术. 2013(24)
[7]大型电机定子线棒防晕层电场的有限元研究[J]. 孙永鑫,胡春秀,刘东.  大电机技术. 2012(03)
[8]绝缘材料及其参数对绝缘子表面电场强度和电位分布的影响[J]. 徐志钮,律方成.  电网技术. 2011(09)
[9]水轮发电机局部放电在线监测中的脉冲识别方法[J]. 万元,李朝晖,薛松,罗曼.  高电压技术. 2009(09)
[10]水轮发电机绝缘事故分析及处理[J]. 姜宝君.  西北水电. 2009(04)

硕士论文
[1]高压电机定子线棒绝缘结构的电场研究[D]. 田晓雷.上海交通大学 2014
[2]高压电机定子线棒绝缘结构设计及其性能研究[D]. 赵慧春.哈尔滨理工大学 2008



本文编号：3213474