用于具有多个并联回路的涡轮机定子绕组的连接装置

摘要

本发明涉及一种用于涡轮机定子绕组的连接装置(10)，该定子绕组每相具有两个或者多个由单个导体(26，29)构成的并联回路，其中，属于一个相的单个导体(26，29)构成一个相组(25，28)并且在定子体中直接并排地延伸，该绕组的单个导体(26，29)各从一个绕组接头(21，…，24)起通过一个与机器轴线(33)同轴心的相环(32)与外接端子(15，…，20)相连接。在这种连接装置中，一个相组(25，28)的相环(32)总是共同作为相环组(11，…，14)从绕组接头(21，…，24)引向外接端子(15，…，20)，由此达到简化制造和装配过程以及节省位置和改善热性能。

说明书

技术领域

本发明涉及电机领域，具体涉及用于具有两个或更多个并联回路的涡轮机定子绕组的连接装置。

背景技术

现有多种方案，其中，连接装置从电机定子绕组引出通到机器壳体或者说发电机壳体，以便在那里连接到母线上。在此，连接导体通常从相连接点、也就是从由定子槽中伸出的绕组杆端部起沿着定子绕组端部的渐开线的背面引向布置在一个圆周上的外接端子。

所使用的装置取决于绕线原理，尤其取决于相数、极数和每相回路数。各种不同的相连接导体通常这样布置，使得在任意圆周位置上所有相环的电流总和限制在一定值内，以避免因相环中的电流而产生的磁动势(MMF)不平衡。此类连接环(相环)通常被单个地绝缘并根据物理的和电学的边界条件被单个地布线。

在Nagano S、Kitajima T、Yoshida K、Kazao Y、Murata D、NagakuraK.所著的“Development of world′s largest hydrogen-cooled turbinegenerator”一文中(PES Summer Meeting July 2002，Proceedings volume2，pages 657-663)描述了一种氢冷却的500-600MVA发电机的设计构造和试验。其中的图15(b)为相环连接示意图，从图中可见绕组具有三相，其中每相均有三个并联回路，所有六个外接端子布置在发电机的底座上。这三个并联回路的布置方式为：一个相组内的电路共同在相邻的定子槽中走线。但将电路与外接端子相连接的相环单个绝缘并且单个地引向合适的外接端子。

在R.Lari、V.Tartaglione所著的“THR-L63，An Advanced Generatorcoupled front and back to gas and steam turbine for Single shaftconfiguration”一文中(PowerGen Europe，Düsseldorf 6-8 May 2003)描述了一种400MW氢冷发电机的结构设计。其中第11页上所示的绕组端部支撑(end winding support)图表示出，该绕组同样也具有三相，它们分别有三个并联回路并包括位于发电机底座上的三个外接端子和发电机上侧的三个外接端子。这三个并联回路的布置方式为：一个相组内的电路共同在相邻的定子槽中走线。但在这里将电路与外接端子相连接的相环也被单个绝缘并且单个地引向合适的外接端子。

已知的相环连接单个走线技术表明，必须将每一个相环相对于两相之间的全电压绝缘并且单独地装配和安装。由于绕组杆绝缘部分厚和/或由于绕组杆间距较大，这导致连接导体的热性能变差且所需安装空间增大。必须单个制造和安装绕组杆也使得绕组的制造与装配耗费时间且成本高。尤其当每一相具有两个以上并联回路时就是这种情况。

发明内容

本发明的任务是，提供一种用于具有两个或更多并联回路的涡轮机定子绕组的连接装置，它能够减少制造和装配的费用并且在机器中要求较少的安装空间。

根据本发明，提出一种用于涡轮机定子绕组的连接装置，该定子绕组每相具有两个或者多个由单个导体构成的并联回路，其中，属于一个相的单个导体构成一个相组并且在定子体中直接并排地延伸，该绕组的单个导体各从一个绕组接头起通过一个与机器轴线同轴心的相环与外接端子相连接，其中：一个相组的相环总是共同作为相环组从绕组接头引向外接端子。

对于本发明重要的是：一个相组的相环在该连接装置内部总是对称地共同作为相环组从绕组接头引向外部端子。这样就可避免上述缺点，即所有相环必须单个地在绝缘方面按照两相之间的最大电压设计。

本发明的一种构型的特征在于，一个相组的单个导体相互分开地在相邻的定子槽中走线。

本发明的另一种构型的特征在于，一个相组的单个导体相互绝缘地组合成一个设置有共同的外部绝缘体的单元。

尤其是这些单个导体本身可以由单个的绕组线段组合而成。

另一种构型的特征在于，两个相邻相环组的相邻相环相互间具有第一距离，同一相环组的相环相互间具有第二距离，并且，第二距离明显小于第一距离。

附图说明

下面借助实施例结合附图对本发明进行详细说明。附图示出：

图1 以立体图示出根据本发明的连接装置的一个实施例，用在定子绕组具有三相并且每相三个回路和外接端子布置在机器上侧的情况下；

图2 在单个导体相分开的情况下相组或相环组内部的单个导体的配置；以及

图3 在单个导体组合成一个单元的情况下在单个导体分开的情况下相组或相环组内部的单个导体的配置。

具体实施方式

在图1中以立体图示出根据本发明的连接装置的一个实施例。为了清楚起见，没有示出定子、定子绕组以及机器壳体。该连接装置10设计用于三相，每相具有三个并联回路。布置在机器上侧的外接端子15、16、17以及18、19、20从属于这三个相。平行于机器轴线33在定子槽中走线的绕组在多个绕组接头上与连接装置10连接。对于这些绕组接头，仅代表性地为一个相的绕组接头设置了参考标记21，…，24。在图1的示例中，每相各具有三个并联的绕组回路，如图2所示，这些绕组回路的(三个)单个导体26在相组25中并排走线且被置于相邻的定子槽中。相应地在图1所示的绕组接头21，…，24上各有三个并排的端子。在绕组接头21，…，24中，每个单个导体26借助一个与机器轴线33同轴心地布置的相环32与从属的外接端子15，…，20相连接。

现在，本发明的主题是，为一个确定的相配置的相环32共同作为相环组11，…，14从绕组接头21，…，24到外接端子15，…，20的系统的(安排的)导向，如图1所示。由此得到每三个并联的、具有相应单个导体26的相环32组成的多个相环组11，…，14。这种布置意味着，两个相邻相环组11，…，14的相邻相环32按照图2相互间具有第一距离d2，同一相环组11，…，14的相环32相互间具有第二距离d1，并且第二距离d1由于要求较小的耐电压强度而可以选择得明显小于第一距离d2。这也意味着，可以减小相组25或者说相环组11内部的每个单个导体(绕组杆)26的导体绝缘体的绝缘厚度(图2中的27)，从而可改善热性能并降低制造成本，并且同时使导体可以布置得更紧凑。本发明的一个附加优点在于，能够以相环组25的方式制造和装配相环32，从而可以明显减少用于工厂装配以及后续的包装和固定的时间。

图1示出所建议的相环布置，用于具有三相、每相三个并联回路且在机器的上侧(或者在底部)具有外接端子15，…，20的相连接。三个单个导体26成系统地共同作为一组从定子绕组引向外接端子。类似布置对于任意位置的外接端子都是可行的，例如三个端子在上方、三个端子在下方。此时这些单个导体可以或者具有实心的Cu横截面(图2)，或者本身由多个可换位的单个绕组线段组合成(罗贝尔绕组杆)，以减少环流损耗(图3)。此外，还可以将一个相组28内的单个导体制成为完整的单元，同时在这些单个导体29之间设置中间绝缘体30，环绕该导体组周围设置一个外绝缘体31(图3)。

本发明可以应用于具有两个或多个回路的任意定子绕组上，其绕组安置在相邻的定子槽中并且它们可以应用于与转子旋转方向相同或者反向的相序上。

参考标记列表

10             连接装置

11，…，14     相环组

15，…，20     外接端子

21，…，24     绕组接头

25，28         相组

26，29         单个导体

27             导体绝缘体

30             中间绝缘体

31             外绝缘体

32             相环

33             机器轴线

d1，d2         距离。