[实用新型]永磁直驱风力发电机、系统及其定子

说明书

技术领域

本实用新型涉及永磁直驱风力发电机、系统及其定子，属于风电技术领域。

背景技术

现有技术中开启式永磁直驱外转子风力发电机，依靠自然风冷，开启结构利于自然通风换热，助于磁极使用永磁材料防止温升超标后的磁性降低，但是发电机通常暴露在极端恶劣的环境(暴露在风、霜、雨、雪、沙尘、盐雾等)条件下。

1、潮湿环境中电机内部水份的来源及其危害

(1)水份的来源

潮湿环境较正常环境来说，雨、雪更容易进入电机内部，归纳起来水份的来源主要有以下几种：

户外运行的机舱外部的风力发电机，直接受到雨淋和雪水融化后的浸渍，少量水份通过电机旋转从环状间隙进入电机内部；潮湿天气中当发电机停止工作后，潮气进入发电机内部进而结露；长时间停运的发电机因潮气进入易受潮结露；恶劣环境中工作的风力发电机还可能遭受雨雪水浸泡等事故(排水孔堵塞)引起水份进入；发电机生产过程中未按工艺要求进行预烘或者浸漆后烘干不彻底造成的绝缘毛细孔中水份残存等等。

(2)发电机绝缘容易受潮的原因

该部分主要引用论文《发电机绝缘容易受潮的原因分析》进行说明(作者：亓玉福QI Yu-fu刊名：大电机技术年，卷(期)：2009(4))。

空冷式发电机在停运状态下绝缘容易受潮，主要表现在泄漏电流显著增加、绝缘电阻显著降低。按照规定，绝缘电阻低到一定数值，是不允许运行的，必须进行干燥处理。

空冷式发电机绝缘容易受潮是由于它的运行状态和结构决定的。因为发电机的绝缘只能采用固体绝缘介质，嵌放在铁心槽内，不能像变压器那样浸放在绝缘油中，也不能像全封闭组合电器GIS一样，密封在充满SF6的密闭金属外壳中，发电机的绝缘只能暴露在空气中。正常运行过程中，发电机铁心、绕组产生的热量要靠流动的空气带走。当发电机产热和散热达到平衡时，发电机铁心、绕组温度保持在一定数值范围之内。发电机正常运行时，依靠自然风冷的外转子永磁直驱发电机内部也依靠从自然界侵入的空气充当冷却介质。铁心、绕组温度会比冷却介质空气的温度高，发电机停运后，铁心、绕组温度逐渐降低，由于空隙、气隙内空气热胀冷缩的作用，发电机内进入大量的空气以达到压力平衡。这时绝缘吸收空气中的水分而受潮，若在雷雨季节，雨后空气湿度更大，发电机绝缘受潮就更为严重。发电机绝缘受潮后，泄漏电流是正常值的几十倍甚至几百倍，绝缘电阻是正常值的几十分之一。从数据分析，发电机绝缘受潮很严重，不经过干燥处理，是不能运行的。发电机绝缘受潮严重，是从绝缘的测试数据角度来讲的。其实，绝缘受潮初期，只是表面吸附了水分，绝缘内部还没有受潮，与绝缘受到水浸后相比较，绝缘表面的水分还是微量的，干燥起来也容易得多。

电机的绝缘在空气湿度很大时，受潮导致绝缘电阻的降低需要很短的时间，一天甚至几个小时。这就要求雨天必须抵制雨水进入发电机内、或雨后及时将电机内湿空气带走。规程有明文规定：绝缘电阻不合格不能保证发电机运行不出事故，万一发生事故，势必造成很大的经济损失。必须经过干燥处理合格后才能运行。

(3)发电机内部存在水份引起的危害

对于发电机来说，良好的绝缘是电机安全运行的前提条件，在定子绕组中无论是槽绝缘、层间绝缘、相间绝缘还是绑扎带以及电源引出线的外层，都有大量的毛细孔，很容易吸收空气中的潮气，降低自身的绝缘性能并使绝缘导热性变差，引起绝缘击穿进而损坏电机，造成人身、设备安全事故。相对湿度高易使表面凝附水膜，湿度高于95％以上时，电机内部经常凝聚水滴，使金属件易锈蚀，润滑脂受潮变质，绝缘材料有的受潮膨胀，有的发软发粘，机械和电气性能恶化，容易发生绝缘击穿和表面闪络。另外，在高湿环境下，霉菌也易滋长，而霉菌的分泌物能腐蚀金属和绝缘材料，使绝缘迅速恶化，引起短路事故。

2、现有技术的汇总分析

(1)现有技术中常见的干燥方式

该部分将参照论文《发电机定子绕组绝缘受潮的现场干燥处理》(作者：林军，李云海，矫健，[中图分类号】TM31l[文献标识码]B【文章编号】1004-7913(2009)04—0013—02)中的内容进行说明。