[发明专利]一种汽轮发电机定子绕组附加损耗的计算方法

说明书

本发明提供了一种汽轮发电机定子绕组附加损耗的计算方法，该方法包括根据空冷汽轮发电机的实际结构和尺寸建立电机定子直线段温度场实体模型；建立对应于发电机定子直线段温度场实体模型的发电机定子直线段温度场计算模型；对发电机定子直线段温度场计算模型设置材料、边界条件，利用电机定子直线段温度场计算模型进行三维稳态流‑固耦合温度场的有限元计算，得到绕组损耗修正计算的温度场，获取汽轮发电机定子绕组的附加损耗计算表达式。本发明的方法根据伸入通风沟的线棒内股线不受横向漏磁通的影响，提出了带有径向通风沟的汽轮发电机定子绕组的损耗与通风沟的数量、宽度修正计算表达式，可以更加准确地得出发电机定子直线段温度场。

技术领域

本发明涉及汽轮发电机技术领域，尤其涉及一种汽轮发电机定子绕组附加损耗的计算方法。

背景技术

大型空冷汽轮发电机在实际运行时，定子绕组和铁心温度的高低是设计制造与运行部门所特别关心的。因此，工程界和科学界提出很多针对空冷汽轮发电机附加损耗理论与方法方面的研究工作。长期以来，在计算汽轮发电机定子温度场时，定子股线上的损耗值计算结果是否准确，是影响电机温度场的温升问题最关键的因素之一。

目前，大型发电机定子股线绕组损耗的计算主要包括两部分：基本铜损耗和附加铜损耗。其中，基本铜损耗由直流电阻产生，附加铜损耗由横向漏磁通产生。而且，对大型发电机定子股线的绕组的附加损耗计算主要采用计算菲尔德系数的方法，但并未进一步考虑伸入径向通风沟的股线的影响。

由于汽轮发电机定子径向通风沟的宽度占有定子铁芯轴向长度的相当比例，尤其是汽轮发电机容量越大，为了改善通风冷却效果，通常定子径向通风沟数量也相应增加，定子线棒总损耗也有变化，尤其是伸入通风沟内线棒，因为在计算时不需要考虑由横向漏磁通引起附加涡流损耗的影响，势必对电机温度场计算结果有一定的影响，导致计算出的汽轮发电机温度场的偏差较大。

发明内容

本发明的实施例提供了一种汽轮发电机定子绕组附加损耗的计算方法，以实现有效地计算汽轮发电机的定子绕组附加损耗。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案。

一种汽轮发电机定子绕组附加损耗的计算方法，包括：

根据空冷汽轮发电机的实际结构和尺寸建立电机定子直线段温度场实体模型；

建立对应于所述发电机定子直线段温度场实体模型的发电机定子直线段温度场计算模型；

对所述发电机定子直线段温度场计算模型设置材料、边界条件，利用所述发电机定子直线段温度场计算模型进行三维稳态流-固耦合温度场的有限元计算，得到绕组损耗修正计算的温度场；

根据所述绕组损耗修正计算的温度场获取汽轮发电机定子绕组的附加损耗计算表达式。

进一步地，所述发电机定子直线段温度场计算模型包括定子齿、定子轭、定子上层股线、上层股线绝缘、上层排间绝缘、定子上层主绝缘、定子下层股线、下层股线绝缘、下层排间绝缘、定子下层主绝缘、层间绝缘、定子槽楔、槽楔绝缘、通风沟。

进一步地，所述发电机定子直线段温度场计算模型采用k-ε模型模拟湍流方程，满足下述式：

质量守恒方程：

动量守恒方程：

能量守恒方程：