[發明專利]15.75kV級發電機定子多膠模壓減薄優化結構

在審

• 申請號: 201210569783.6
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN103904806A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 何智蓉;陳勇;陳永庚;張利新;毛薇;錢靖
• 申請（專利權）人: 中國長江動力集團有限公司
• 主分類號: H02K3/34
• 分類號: H02K3/34;H02K3/40
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 唐正玉

技術領域

本發明適用于額定電壓為15.75KV級發電機定子絕緣結構設計，特別適用于大型汽輪發電機定子線棒制作。

背景技術

按照發電機設計要求，大型電機定子鐵芯的槽為矩形，放入槽內的線圈或線棒也選擇矩形截面，以便提高槽滿率。然而這種矩形截面導體的電場強度沿四周的分布是不均勻的，其4個角部電場強度高達6～9kV/mm，按照優化設計要求，電機導體相對于鐵芯槽壁（即對地）絕緣厚度越薄越好，然而長期以來各發電機生產廠家始終沒有很好地解決這個角部場地強特高問題。設計時為了滿足4個角部的高場強要求，往往采用增加主絕緣厚度的方法。同時，角部電場畸變容易引起線圈端部電暈發生，造成線棒起暈電壓降低，機組運行時發電機定子線圈四角容易發生局放。目前國內額定電壓為15.75kV級發電機定子單邊主絕緣厚度在4.8mm～5.2mm之間，線棒最高起暈電壓僅能達到35kV，這不僅僅增加了主絕緣材料浪費，提高了制造成本，而且影響到槽的利用率和電機整體性能的提高。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述現有技術存在的不足，利用靜電場分析和有限單元計算法，找到改善線棒直部和端部電場分布均勻性的線棒制作工藝，降低線棒直部四角角部場強，使15.75kV定子線棒單邊主絕緣減薄至3.65mm，電場不均勻系數f_m由3.0減少至1.26，工作場強達到2.49kV；定子線棒端部防電暈采用多級防暈結構，起暈電壓達到50kV以上。本發明具有改善線棒角部電場分布效果明顯，在定子線棒主絕緣厚度明顯減薄的情況下，線棒的電氣性能得到提高。能有效預防發電機單根線圈或整機電暈發生。與容量等級的傳統發電機相比，主絕緣厚度減少了24%,減小定子鐵芯硅鋼片、定子機座等原材料用量，使整機體積減小，降低了發電機的制造成本，從而提高了電機的技術經濟指標。具有節能降耗的特點。

本發明主要是通過以下技術方案實現的：

15.75kV級發電機定子多膠模壓減薄優化結構，包括導體和絕緣層，導體的外圍包裹絕緣層，15.75kV級發電機定子的線棒為矩形截面，絕緣層包括主絕緣和附加絕緣，其特征在于:?線棒的四角半徑設計為2.0mm，線棒的主絕緣采用云母含量為105±8g/mm²的多膠高粉紙云母帶，且厚度為3.65mm，定子線棒端部防電暈采用二段三級防暈結構。

所述的二段三級防暈結構為：線圈出槽口處1/2疊包1層0.08×25mm低阻防暈帶，低阻防暈帶的表面電阻為200Ω～900Ω，包扎長度為100-120mm；然后再1/2疊包1層0.18×25mm中阻防暈帶，中阻防暈帶的表面電阻為1.1～4.7×10¹¹Ω，包扎長度為120mm；最后1/2疊包1層0.18×25mm高阻防暈帶，高阻防暈帶的表面電阻為1.1～2.2×10¹³Ω，包扎長度180mm；其中高阻防暈帶、中阻防暈帶外層再1/2疊包1層0.14×25mm多膠粉云母帶作為附加絕緣；防暈帶之間的搭接長度設計為20mm,搭接包扎采用迂回平包方式，使線棒出槽口處的不均勻電場，變為較均勻電場，起暈電壓達50kV以上。

所述的中阻防暈帶、高阻防暈帶分別為全固化碳化硅非線性防暈材料。

本發明是通過提高電氣強度、導體變圓和改善線圈內部電場分配技術來增加邊緣半徑。利用靜電場分析和有限單元計算法，計算并分析最大電場強度出現在線圈角部45度射線上，要降低電場不均勻系數，必須降低d/r比值。所以增大導線圓角半徑r，減薄主絕緣厚度d才能有效降低線棒的最大電場強度，改善電場分布。采用等位層結構，來降低線棒直部四角角部場強，使15.75kV定子線棒單邊主絕緣可以減薄至3.65mm，工作場強達到2.49kV；定子線棒端部防電暈采用多級防暈結構，起暈電壓達到50kV以上。使定子線棒絕緣厚度明顯減薄的情況下，線圈的各項性能得到提高。

本發明采用等位層結構，增大線棒四角半徑，降低線棒角部電場不均勻系數；選用高云母含量的云母帶做主絕緣，減薄主絕緣厚度，使主絕緣單邊絕緣厚度由傳統的4.8mm減薄至3.65mm。

附圖說明

圖1為發電機線圈截面模型圖。

圖中1-導體，2-絕緣層，r為圓角半徑，d為絕緣層厚度，U為絕緣所承受的電壓。

圖2為額定電壓為15.75kV級定子線棒優化三級防暈圖結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行詳細的說明：