[发明专利]圆形截面定子绕组的高压发电机及其定子的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及发电机领域，尤其涉及一种高压发电机及其定子的制造方法。

背景技术

传统的大型旋转电机定子线棒由外包介电强度高的环氧为主绝缘的长方形截面导体组成，为减少涡流损耗，各股线必须彼此绝缘，并沿线棒按复杂的形状进行换位。为使电场均匀，避免产生电晕，在绕组端区域必须采用复杂的措施。发电机的传统设计使发电机的额定输出电压很难超过30～35kV(我国目前最高为20kV)。相反，电网传输电压逐渐提高，目前最高已达800kV。

传统的中、小型电机中，都采用空气作为冷却介质。当空气从电机内部流过时，将电机所产生的热量带走。当电机的容量很大时，这种冷却方式的局限性就很突出。所以大型电机使用氢气、油或非导电水作为冷却介质，但氢气容易与空气混和发生爆炸，还必须有一套控制设备来保证外界空气不会渗入到电机内部，如以油为介质存在有泄漏、引起火灾的隐患，而当用水作为冷却介质时，水必须采用过滤非导电水，需要另外的过滤设置。

发明内容

本发明为了解决现有发动机所存在的额定输出电压小、涡流损耗大、设备繁杂的问题，以及现有冷却系统的局限性，而提出了一种圆形截面定子绕组的高压发电机及其定子的制造方法。

本发明的圆形截面定子绕组的高压发电机由定子和转子组成；定子由机座1、铁芯2、定子绕组3和散热水管4组成；定子绕组3的截面为圆形；定子绕组3由内而外依次为导体3-1，内部半导体层3-2，绝缘层3-3，外部半导体层3-4组成，导体3-1为单股导线或铰绕的多股导线，外部半导体层3-4和地电势相连；沿铁芯2径向方向开有浪型绕组槽2-1；定子绕组3置于铁芯2的浪型绕组槽2-1内，定子绕组3与浪型绕组槽2-1间隙配合；铁芯2轭的圆周方向上均匀开有至少四个圆形散热槽2-2，散热水管4置于圆形散热槽2-2内。

圆形截面定子绕组的高压发电机定子的制造方法的步骤如下：

步骤一：固定铁芯2：将铁芯2安装于机座1上；

步骤二：定子绕组3下线：将一组或一相绕组的一根定子绕线的一端从铁芯2的一端沿浪型绕组槽2-1穿过，并到达铁芯2的另一端，按节距要求再从铁芯2的另一端穿回，往复进行；下线顺序为：每一组或每一相绕组的定子绕组3都依次从槽底向槽口方向下线，直到该组线圈下线完毕，再下另一组或另一相绕组；

步骤三：将散热水管4穿入到圆形散热槽2-2内；

步骤四：把定子绕组3的端部和散热水管4的端部绑扎整齐，固定在机座1的绑扎环上。

本发明具有以下优点：

效率：使用本发明电机的电厂的效率比一个常规电厂的效率高0.5～2.0％。对于一个120MW的电厂，则效率高1.5％。这意味着具有本发明电机的电厂将比常规电厂多产1.8MW的电，将有效的提高电厂的经济效益。

无功功率容量：本发明的发电机减少了升压变压器的无功功率的损耗，但其自身的无功损耗有所加大，是由于高压发电机的耐用设计，但它能比无功功率补偿器更长时间的处在过载情况下。这点在高压传输电网的扰动情况下是非常有利的。

维护可利用率：因为由高压发电机组建的电厂相对于传统电厂有更少的元件，因此维护起来比较方便简单。高压发电机在高电压低电流的情况下工作，因此，定子绕组上产生的热量将比相同功率等级的传统发电机的定子绕组产生的热量低。由此，高压发电机能在低温下运行，使得定子绕组的材料承受较低的压力，这样将使它产生更少的故障和更高的可利用率。

故障电流：本发明的电机与传统发电机比较，突然短路电流比预计的要小很多。

投资比较：将冷却系统简化，克服了使用氢冷易发生爆炸；使用水冷需过滤装置的缺点；直接采用纯净自来水，无需过滤，省去了相应设备，使成本大大降低；与传统发电机比较，建设本发明发电机的电站比建设传统发电机电站的总投资也有减少，设备造价可节约10％左右。

环保因素：使用能量变换器的电站对环境的重要贡献缘于效率的提高，从而减少对自然资源的需求。由于省去了升压变压器，所以就避免了变压器漏油起火等环境和安全问题。

工艺安全：由于绕组不需要换位，省去了复杂的换位工艺使下线工艺简化且绑扎工艺简单；实现了绕组下线和装配一体化；运行时端部为零电位，能很好保证操作人员安全。