1000MW汽轮发电机定子线棒电场分布的数值计算

摘要

发电机单机容量越大，经济性能越好，但增大容量给发电机绝缘系统的运行稳定性增加了诸多不利因素。而发电机定子绕组绝缘直接关系到发电机的可靠性，寿命和技术经济指标。绝缘的电性能对发电机的长期安全运行有重要影响，是绕组绝缘的重要性能之一。为了提高绕组绝缘的耐电性能，就必须重视绕组的结构和工艺，以消除绝缘内部的局部放电和电晕的发生。
　　 发电机定子绕组角部和端部的电场分布十分不均匀，容易引起局部放电和电晕。所以本文通过ANSYS软件对1000MW汽轮发电机定子线棒进行了有限元的仿真与计算，然后又利用TinaPro软件对该电机的定子线棒进行了电路的仿真与计算，并给出了定子线棒角部结构、端部防晕结构和漏铜点距离的优化方案。
　　 本文研究表明：(1)当导体圆角处等位层的曲率半径≥2mm时，发电机定子线棒绝缘的场强分布得到明显改善。最大场强由13.2kV/mm下降到8.65kV/mm以下，不均匀系数由3.03下降到1.99以下；(2)本文利用ANSYS的CMATRIX命令计算出绕组端部的体电容和面电容，再结合TinaPro进行电路分析，对工程实际应用有着一定的实用意义。利用仿真的方法，验证了电机厂给出数据的正确性，集中的电场向远离出槽口的地方推移，并且较不加半导体层时有了大幅度的下降。同时，又调整防晕结构阻值，进一步改善端部电场和电位的分布情况，并给出了最佳的优化方案。(3)同样再利用上面的方法，对定子线棒的等位层结构进行电路仿真，并得出导体等位层的漏铜点距离应不超过300mm为宜的结论。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外现状和发展趋势

1.2.1 定子线棒绝缘技术的发展

1.2.2 定子线棒端部防晕技术的发展

1.3 本文主要研究内容

第2章 电场有限元分析方法及ANSYS软件

2.1 有限元法

2.1.1 有限元法的概述

2.1.2 有限元法求解过程

2.2 静电场问题有限元法

2.2.1 势函数的微分方程

2.2.2 二维电场有限元解法

2.2.3 三维电场有限元解法

2.3 ANSYS有限元分析软件

2.3.1 ANSYS软件概述

2.3.2 ANSYS软件的主要功能模块

2.3.3 APDL简介

2.4 本章小结

第3章 定子线棒角部电沥计算

3.1 定子线棒角部电场分析

3.1.1 定子线棒结构

3.1.2 电场分布分析

3.1.3 等位层结构

3.2 利用ANSYS计算角部电场

3.2.1 有限元分析数学模型

3.2.2 应用ANSYS软件分析

3.2.3 计算结果与分析

3.3 解析解与数值解的对比

3.4 本章小结

第4章 定子线棒端部电场计算

4.1 定子线棒端部电场的理论分析

4.2 定子线棒端部电位计算

4.2.1 动态电场

4.2.2 定子线棒端部表面电容和体电容的计算

4.2.3 利用等效电路计算端部场强

4.3 计定子线棒端部电场分布的优化

4.3.1 优化方案的提出

4.3.2 计算结果与分析

4.4 本章小结

第5章 定子线棒漏铜点距离对电场分布的影响

5.1 问题的提出

5.2 利用Tina pro进行电路仿真

5.3 计算结果与分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢