一種大型汽輪發(fā)電機定子線圈的冷卻結構的制作方法

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一種大型汽輪發(fā)電機定子線圈的冷卻結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種大型汽輪發(fā)電機定子線圈直線段的冷卻結構。
【背景技術】
[0002]能源問題是國際社會關注焦點，也是人們賴以生存的物質基石，因此也關系到一個國家的發(fā)展前景，中國作為能源消耗大國，能源的供給影響著國家的發(fā)展。盡管我國煤炭、天然氣和石油的儲備豐富，但是作為能源消費大國，能源短缺的問題仍困擾著我們，電力短缺的問題尤其嚴重。伴隨著中國經濟的快速發(fā)展，人們對電力的依賴程度日益強烈，電網的制造規(guī)模越來越大，而世界上絕大部分的發(fā)電量是來自汽輪發(fā)電機組，這也使得電機裝備工業(yè)提供更大容量的發(fā)電機組。
[0003]提高汽輪發(fā)電機的單機容量，可以提高效率、減少材料消耗和降低運行成本。目前，增大汽輪發(fā)電機的單機容量可以利用改變電機尺寸和改變電磁負荷的方法解決。但是由于汽輪發(fā)電機轉速大，轉子上受到的離心力非常大，特別是軸中心孔受到的應力，因此加大尺寸又受到材料的機械強度限制，不可以一味的增加尺寸長度，轉子的長度和直徑的比例過大，會導致剛度偏小，撓度偏大，因此目前為了提高汽輪發(fā)電機的單機容量，會采用增大電磁負荷的方式，然而與此同時絕緣材料的溫升也隨之增大，因此要引入更加先進的冷卻技術處理溫升過大帶來的問題。
[0004]—直以來，關于汽輪發(fā)電機組的溫升研究都是行業(yè)的關注重點。溫升過高會導致金屬材料的性能下降和絕緣損壞，引發(fā)電機內部的放電和短路，燒毀汽輪發(fā)電機組，影響電機設備的安全可靠的運行，造成極大的經濟損失；溫升過低，又會造成電機設備的浪費，從而增加了制造成本，而在大型汽輪發(fā)電機的溫升部分中，定子線圈的溫升是最突出的，也是溫度可能達到最高的地方，因此定子線圈的冷卻至關重要，在容量不是很大的情況下可以使用空氣冷卻，隨著發(fā)電機單機容量不斷增加，發(fā)電機采用空氣冷卻時，風摩損耗較大，空冷汽輪發(fā)電機的應用就受到一定的限制，這就要求使用冷卻效果更好的冷卻介質，水熱容量大，具有很高的導熱和冷卻能力，其相對導熱能力比空氣大5倍，比氫氣大40倍，水的化學性能穩(wěn)定，不會燃燒高強度的水有極強的絕緣性能，水還制取方便，廉價，調節(jié)方法間單，冷卻均勻，因此把水作為大型汽輪大電機定子線圈的冷卻介質具有重要的現(xiàn)實意義和良好的應用前景。

【發(fā)明內容】

[0005]本實用新型的目的在于提供一種大型汽輪發(fā)電機定子線圈直線段的冷卻結構。
[0006]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0007]—種大型汽輪發(fā)電機定子線圈直線段的冷卻結構，其包括:上層線圈(1)、下層線圈(2)、主絕緣體(3)、空心股線(4)、實心股線(5)、股線絕緣體(6)、導體(7)、導管(8)，所述的定子線圈的空心股線的數量和實心股線的數量是1:4，由一根空心股線和4根實心股線排列組成一個小單元，槽內直線段線圈采用540°羅貝爾加空換位，定子線圈由上層線圈和下層線圈組成，上層線圈和下層線圈的內部空心股線和實心股線排列結構是相同的，只是空心股線和實心股線的數量不同，上層線圈的空心股線行數X列數為4X6，導線尺寸為aXb;實心股線行數X列數為4X24，導線尺寸為cXb，線股總數為120，下層線圈的空心股線行數X列數為4X5，導線尺寸為aXb;實心股線行數X列數為4X20，導線尺寸為cXb，線股總數為100。
[0008]此種定子線圈的冷卻結構是把4個實心股線和1個空心股線作為一個換熱單元，這樣就把定子的上層線圈和下層線圈分成若干個換熱單元，在理想情況下，各個換熱單元之間是互不影響的，從結構上可以看出定子線圈為軸向冷卻的方式，導管內是冷卻介質，在一個換熱單元里，四個實心線股和一個空心線股產生的熱量被導管內的冷卻介質帶走，完成換熱的過程。
[0009]有益效果:
[0010]本實用新型的出發(fā)點是為有效解決大型汽輪發(fā)電機定子線圈溫升偏高的問題，由于目前汽輪發(fā)電機的單機容量在不斷的增加，氣體對定子線圈的冷卻效果已經達不到預期結果，而水冷的效果就凸現(xiàn)出來，此結構設計是將定子上層線圈和下層線圈里的實心股線和空心股線按照一定的規(guī)律陣列組合，把4個實心股線和1個空心股線作為一個換熱單元，在一個換熱單元里，熱量是由高向低傳遞的，空心股線上下對稱的四個實心股線產生的熱量和空心股線本身產生的熱量會向空心股線內的導管傳遞，導管內是換熱介質水，在水的流動換熱下，定子線圈的所產生的熱量就被帶走，這種冷卻結構換熱均勻，不會造成定子線圈局部升溫過高，而且水熱容量大，具有很高的導熱和冷卻能力，水的化學性能穩(wěn)定和極強的絕緣性能，這些度對對汽輪發(fā)電機的安全運行提供極大的保障。
[0011]【附圖說明】:
[0012]附圖1是汽輪發(fā)電機定子上層線圈的截面圖。
[0013]附圖2是汽輪發(fā)電機定子下層線圈的截面圖。
[0014]附圖3是汽輪發(fā)電機定子上層線圈和下層線圈直線段一個換熱單元的結構示意圖。
[0015]【具體實施方式】:
[0016]實施例1:
[0017]—種大型汽輪發(fā)電機定子線圈直線段的冷卻結構，其包括:上層線圈(1)、下層線圈(2)、主絕緣體(3)、空心股線(4)、實心股線(5)、股線絕緣體(6)、導體(7)、導管(8)，所述的定子線圈的空心股線的數量和實心股線的數量是1:4，由一根空心股線和4根實心股線排列組成一個小單元，槽內直線段線圈采用540°羅貝爾加空換位，定子線圈由上層線圈和下層線圈組成，上層線圈和下層線圈的內部排列結構是相同的，只是空心股線和實心股線的數量不同，上層線圈的空心股線行數X列數為4X6，導線尺寸為aXb;實心股線行數X列數為4X24，導線尺寸為cXb，線股總數為120，下層線圈的空心股線行數X列數為4X5，導線尺寸為aXb;實心股線行數X列數為4X20，導線尺寸為cXb，線股總數為100。
[0018]實施例2:
[0019]實施例1所述的一種大型汽輪發(fā)電機定子線圈直線段的冷卻結構，此種結構是把定子線圈的換熱又整體換成多個小的換熱單元，各個換熱單元在理想情況下是互補影響的，在一個換熱單元里，四個實心線股和一個空心線股所產生的熱量會被空心線股內導管內的冷卻水帶走，達到冷卻定子線圈的作用，這鐘空心股線和實心股線的結構不是很復雜，便于生產和加工，同時讓定子線圈的溫升和換熱均勻，防止局部溫度過高。
【主權項】
1.一種大型汽輪發(fā)電機定子線圈的冷卻結構，其包括:上層線圈(1)、下層線圈(2)、主絕緣體(3)、空心股線(4)、實心股線(5)、股線絕緣體(6)、導體(7)和導管(8)，所述的定子線圈的空心股線的數量和實心股線的數量是1:4，由一根空心股線和4根實心股線排列組成一個換熱單元，槽內直線段線圈采用540°羅貝爾加空換位，定子線圈由上層線圈和下層線圈組成，上層線圈和下層線圈的內部空心股線和實心股線排列結構是相同的，只是空心股線和實心股線的數量不同，上層線圈的空心股線行數X列數為4X6，導線尺寸為aXb;實心股線行數X列數為4X24，導線尺寸為cXb，線股總數為120，下層線圈的空心股線行數X列數為4X5，導線尺寸為aXb;實心股線行數X列數為4X20，導線尺寸為cXb，線股總數為100，此種定子線圈的冷卻結構是把4個實心股線和1個空心股線作為一個換熱單元，這樣定子的上層線圈和下層線圈分成若干個換熱單元，在理想情況下，各個換熱單元之間是互不影響的，從結構上可以看出定子線圈為軸向冷卻的方式，導管內是冷卻介質，在一個換熱單元里，四個實心線股和一個空心線股產生的熱量被導管內的冷卻介質帶走，完成換熱的過程。
【專利摘要】本實用新型涉及一種大型汽輪發(fā)電機定子線圈的冷卻結構，其包括：上層線圈（1）、下層線圈（2）、主絕緣體（3）、空心股線（4）、實心股線（5）、股線絕緣體（6）、導體（7）、導管（8），所述的定子線圈的空心股線的數量和實心股線的數量是1:4，由一根空心股線和4根實心股線排列組成一個小單元，定子線圈由上層線圈和下層線圈組成，在理想情況下，各個換熱單元之間是互不影響的，從結構上可以看出定子線圈為軸向冷卻的方式，導管內是冷卻介質，在一個換熱單元里，四個實心線股和一個空心線股產生的熱量被導管內的冷卻介質帶走，完成換熱的過程，確保汽輪發(fā)電機安的全穩(wěn)定運行。
【IPC分類】H02K3/24
【公開號】CN205039638
【申請?zhí)枴緾N201520823521
【發(fā)明人】王芳, 張新宇, 田宇, 崔璐璐, 徐洪祥
【申請人】哈爾濱理工大學
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年10月23日

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