[实用新型]一种汽轮发电机定子绕组双向交替水内冷的冷却系统

说明书

技术领域

本发明涉及电机技术领域，属于电气工程领域，尤其涉及一种汽轮发电机双向交替水内冷的定子绕组冷却系统。

背景技术

据不完全数据统计，水内冷机组的极限容量可达空冷机组的1.5至2倍。随着大型汽轮发电机容量的不断提高，其电磁负荷与热负荷均相应增加，采用全空冷技术已经不能满足大容量汽轮发电机的设计要求，为了保障发电机运行时由于定子铜耗所产生的热量被及时带走，电机定子绕组通常采用空心铜股线结构，通过向空心铜股线通入液态水对定子铜排进行冷却，达到降低绕组温升的目的。然而，对于现有的水内冷发电机机组，定子绕组内冷却水的流动方向是由发电机定子绕组的一端通入，从发电机定子绕组的另一端流出。因此，定子绕组水温沿轴向有一定的温差，由于汽轮发电机轴向长度一般较长，通常定子绕组轴向长度在3-5米左右，有时根据发电机设计容量的不同甚至会更长，这种轴向温差不容忽视。发电机靠近励端的定子绕组水温与靠近汽端的定子绕组水温的差异使得定子绕组自身温度沿轴向不均匀分布，定子绕组温度由定子冷却水入口侧向定子冷却水出口侧沿轴向逐渐升高，极易造成定子绝缘在轴向方向存在一定的热应力，降低绝缘的使用寿命。此外，在定子结构及风路对称而绕组内水路由一端进水、一端出水的单向流动情况下，还会造成发电机定子铁芯温度沿轴向不均匀分布，这种由于定子绕组单向水内冷引起的轴向温差会对电机铁芯造成一定影响，可能会引起局部热应力和热变形，同时由于定子绕组轴向温差，将直接影响到发电机励端和汽端两端部区域热源分布的差异，造成对发电机两侧端部结构设计时技术上不可同等对待的一系列问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是如何降低大容量水内冷汽轮发电机定子轴向温差，防止绝缘过早老化，提高水内冷汽轮发电机定子绝缘寿命，保证汽轮发电机安全、可靠运行，提高发电机的运行稳定性。

为了解决以上技术问题，本发明公开了一种汽轮发电机定子绕组双向水内冷的冷却系统，它的结构是这样的：发电机定子绕组的空心股线水管分为M排，M为偶数，每排空心股线水管又分为N组水管，N为整数，发电机定子绕组内左侧水管和右侧水管截面形状和尺寸一致，任意相邻的两个空心股线水管的水流方向相反，即任意相邻的两个水管中的一个水管内水流方向由励端向汽端流动，而另一个水管内水流方向由汽端向励端流动，对定子绕组进行双向交替式冷却。作为优选，所述的单根空心股线可以设置为单根空心股线矩形双向水道结构或单根空心股线椭圆形双向水道结构，使每根空心股线的结构为自身双路冷却结构，对每一个单根空心绕组进行交替冷却。作为优选，单根空心股线水道结构可以设置为分层式结构或拼接式结构，拼接式结构的空心股线水道任意相邻的水道内水流方向相反，分层式结构的空心股线水道内层水道和外层水道内的水流方向相反。

本发明和现有技术相比具有的有益效果：

本发明通过控制大容量汽轮发电机定子绕组内冷却水的流动方向，实现定子绕组内水流双向流动，对定子绕组交替冷却，达到降低汽轮发电机定子绕组、定子绕组绝缘以及定子铁芯轴向温差目的，定子绕组内液体水交替流动的冷却方式可以有效减少由轴向温差引起的定子热应力，避免汽轮发电机因轴向温差引起的热膨胀而进一步导致的热变形。该汽轮发电机定子绕组新型双向交替的冷却系统可以提高汽轮发电机定子绝缘寿命，保证发电机的安全、可靠运行。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为矩形水内冷结构的定子绕组。

图2为定子水内冷绕组双向冷却系统进出水方式。

图3为定子水内冷绕组左侧换位铜排水路轴向双向流动方式。

图4为定子水内冷绕组右侧换位铜排水路轴向双向流动方式。

图5为矩形水冷结构的单根空心股线矩形拼接的双路供水的双向冷却方式。

图6为矩形水冷结构的单根空心股线三角形拼接的双路供水的双向冷却方式。

图7为定子绕组矩形水冷结构的双向双层式水路冷却方式。

图8为在两端部引水管固定内外层水路的焊片。

图9为椭圆形水内冷结构的定子绕组。

图10为椭圆形水冷结构的单根空心股线单路供水的双向冷却方式。

图11为椭圆形水冷结构的单根空心股线双路供水的双向冷却方式。