[發明專利]一種汽輪發電機定子繞組附加損耗的計算方法

有效

• 申請號: 201710564940.7
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107301302B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 李偉力;蘇營;李金陽;王蒲瑞;李勇;沈稼豐;曹君慈;李棟;張曉晨;薛易;靳慧勇
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

本發明提供了一種汽輪發電機定子繞組附加損耗的計算方法，該方法包括根據空冷汽輪發電機的實際結構和尺寸建立電機定子直線段溫度場實體模型；建立對應于發電機定子直線段溫度場實體模型的發電機定子直線段溫度場計算模型；對發電機定子直線段溫度場計算模型設置材料、邊界條件，利用電機定子直線段溫度場計算模型進行三維穩態流?固耦合溫度場的有限元計算，得到繞組損耗修正計算的溫度場，獲取汽輪發電機定子繞組的附加損耗計算表達式。本發明的方法根據伸入通風溝的線棒內股線不受橫向漏磁通的影響，提出了帶有徑向通風溝的汽輪發電機定子繞組的損耗與通風溝的數量、寬度修正計算表達式，可以更加準確地得出發電機定子直線段溫度場。

技術領域

本發明涉及汽輪發電機技術領域，尤其涉及一種汽輪發電機定子繞組附加損耗的計算方法。

背景技術

大型空冷汽輪發電機在實際運行時，定子繞組和鐵心溫度的高低是設計制造與運行部門所特別關心的。因此，工程界和科學界提出很多針對空冷汽輪發電機附加損耗理論與方法方面的研究工作。長期以來，在計算汽輪發電機定子溫度場時，定子股線上的損耗值計算結果是否準確，是影響電機溫度場的溫升問題最關鍵的因素之一。

目前，大型發電機定子股線繞組損耗的計算主要包括兩部分：基本銅損耗和附加銅損耗。其中，基本銅損耗由直流電阻產生，附加銅損耗由橫向漏磁通產生。而且，對大型發電機定子股線的繞組的附加損耗計算主要采用計算菲爾德系數的方法，但并未進一步考慮伸入徑向通風溝的股線的影響。

由于汽輪發電機定子徑向通風溝的寬度占有定子鐵芯軸向長度的相當比例，尤其是汽輪發電機容量越大，為了改善通風冷卻效果，通常定子徑向通風溝數量也相應增加，定子線棒總損耗也有變化，尤其是伸入通風溝內線棒，因為在計算時不需要考慮由橫向漏磁通引起附加渦流損耗的影響，勢必對電機溫度場計算結果有一定的影響，導致計算出的汽輪發電機溫度場的偏差較大。

發明內容

本發明的實施例提供了一種汽輪發電機定子繞組附加損耗的計算方法，以實現有效地計算汽輪發電機的定子繞組附加損耗。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案。

一種汽輪發電機定子繞組附加損耗的計算方法，包括：

根據空冷汽輪發電機的實際結構和尺寸建立電機定子直線段溫度場實體模型；

建立對應于所述發電機定子直線段溫度場實體模型的發電機定子直線段溫度場計算模型；

對所述發電機定子直線段溫度場計算模型設置材料、邊界條件，利用所述發電機定子直線段溫度場計算模型進行三維穩態流-固耦合溫度場的有限元計算，得到繞組損耗修正計算的溫度場；

根據所述繞組損耗修正計算的溫度場獲取汽輪發電機定子繞組的附加損耗計算表達式。

進一步地，所述發電機定子直線段溫度場計算模型包括定子齒、定子軛、定子上層股線、上層股線絕緣、上層排間絕緣、定子上層主絕緣、定子下層股線、下層股線絕緣、下層排間絕緣、定子下層主絕緣、層間絕緣、定子槽楔、槽楔絕緣、通風溝。

進一步地，所述發電機定子直線段溫度場計算模型采用k-ε模型模擬湍流方程，滿足下述式：

質量守恒方程：

動量守恒方程：

能量守恒方程：