一种汽轮发电机定子线棒及定子线棒内股线换位方法

技术领域

本发明涉及轮发电机设计与制造技术领域，具体涉及一种汽轮发电机定子线棒及定子线棒内股线换位方法。

背景技术

定子线棒是汽轮发电机设计与制造中的核心部件之一，汽轮发电机的定子线棒主要采用条式线棒，这种线棒的集肤效应会比较明显的产生涡流损耗。为了减少定子线棒中的涡流损耗，一般将定子线棒分成若干厚度较薄的股线，对于容量较大的汽轮发电机而言，定子线棒中的股线横向排列为四列，这样股线中的涡流可以被限制，但是这种对涡流的限制也是有限的，主要原因是由于现有的定子线棒的结构所造成，其结构为：定子绕组的一个槽部的上层定子线棒由四排股线组成，在定子线棒的端部，将所有股线焊接在一起；定子绕组的另一个槽部的下层定子线棒由四排股线组成，在定子线棒的端部，将所有股线焊接在一起，上层定子线棒和下层定子线棒的股线焊接后通过一个并头套连接在一起，由于这些不同位置的股线的漏磁场不同所产生的环流会在四列不同的股线之间流动，环流流通路径很多，环流很大，这种环流不但大大增加了定子线棒的附加损耗，而且容易造成各股线温升的不同，最终导致股线出现过热点，影响发电机的安全运行。

目前，汽轮发电机的定子线棒常采用股线换位的方式来减小环流引起的损耗，其换位方式主要有仅槽部换位的0°/540°/0°换位、0°/不足540°/0°换位和0°/540°/0°加空换位段换位以及槽部与端部均换位的0°/540°/0°延长换位和180°/540°/-180°换位；虽然已经产生了上述诸多适用于汽轮发电机的换位方式，但是这些换位方式却无法同时兼顾减损效果与工艺的可行性，仅槽部换位的换位方式在工艺上简单易行，但由于发电机定子线棒股线数目较多且端部较长，使得端部磁场对股线环流产生较大的影响，线棒中仍然存在相当大的环流；槽部与端部均换位的换位方式虽然可以显著地减小线棒的环流，但端部换位工艺复杂，几乎无法得到应用。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明的一个目的是提供了一种汽轮发电机定子线棒，解决现有的定子线棒中环流损耗大导致发电机运行安全性低的问题。

本发明的另一个目的是提供一种汽轮发电机定子线棒内股线换位方法，该方法不仅简单易行，并且还能够很好地抑制定子线棒中的环流，降低环流损耗。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种汽轮发电机定子线棒，包括横向排列为四列的换位股线，以定子绕组的槽部的槽中心线为分界线，位于所述分界线两端的两列换位股线各自组成一个换位组；所述组成换位组的两列换位股线在定子绕组的端部焊接在一起；

用于组成定子线圈的上层定子线棒和下层定子线棒中位于同侧的换位组均通过一个并头套相连接。

所述换位股线的外表面包覆有绝缘漆。

所述换位股线的换位处设置有用于加强绝缘保护的玻璃丝带垫片。

上述汽轮发电机定子线棒内股线换位方法，包括：

位于定子线圈的同侧并通过一个并头套连接的两个换位组分别进行换位以降低定子线棒中的股线环流损耗，具体过程为：

每个换位组中的两列换位股线进行换位，使得每一列中的换位股线相互弯穿过另外一列中的换位股线；

所述位于定子线圈的同侧并通过一个并头套连接的两个换位组的换位方式相同或不同；所述位于定子线圈的两侧的同层线棒中的两个换位组的换位方式关于所述槽中心线呈镜像对称。

所述每个换位组中的两列换位股线分别进行换位的具体过程为：

在定子绕组的槽部，换位组中的左列中最远离槽口方向的换位股线移动至右列中最远离槽口方向的换位股线的位置，左列中的其余换位股线均沿远离槽口方向移动一个换位股线高度的距离；换位股线的右列中最靠近槽口方向的换位股线移动至左列中最靠近槽口方向的换位股线的位置，右列中的其余换位股线均沿靠近槽口方向移动一个换位股线高度的距离。

所述换位股线在每个换位节距内换位一次。

本发明的有益效果为：

1）本发明的汽轮发电机定子线棒通过设置上层定子线棒中的每两列换位股线组成一个换位组，下层定子线棒中的每两列换位股线组成一个换位组，每个换位组内的所有换位股线焊接在一起，再将定子绕组的一个槽内的上层定子线棒的每一个换位组与另一个槽内的下层定子线棒的同侧的换位组通过并头套连接起来，因此，一个定子线圈中设置有两个并头套，与传统的设置有一个并头套的结构相比，由于漏磁场的不同所产生的环流仅会在每个换位组的股线之间流通，不会在不同的换位组之间流通，环流路径大大减少，环流减小，环流损耗也大大减小，大大提高了发电机运行的安全性。

2）本发明所提供的定子线棒内股线换位方法通过设置每个换位组中两列换位股线进行换位以最终使得一列中的换位股线相互弯穿过另外一列中的换位股线，该换位方法不仅能够实现各种换位方式，并且能够很好地抑制定子线棒中的环流，大大减小股线中的环流损耗。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的定子线棒的结构示意图。

图2是本发明的一个实施例中的定子线棒端部的立体图。

图3是本发明的一个实施例的定子线棒内换位股线在5个换位节距后的立体图。

图4是图3中沿A-A面的剖视图。

图5是图3中沿B-B面的剖视图。

图6是图3中沿C-C面的剖视图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

根据本申请的一个实施例，参考图1和2，图1示出了汽轮发电机定子线棒的结构示意图；图2示出了定子线棒端部的立体图；在汽轮发电机的定子绕组中，在定子铁心2以外的部分为定子绕组的端部，在定子铁心2以内的部分为定子绕组的槽部；如图1所示，该定子线棒1包括横向排列为四列的换位股线，以定子绕组的槽部的槽中心线为分界线，左、右两边的两列换位股线各自组成一个换位组，即左边换位组和右边换位组；如图2所示，在定子绕组的端部，左边换位组的两列的所有换位股线焊接在一起，右边换位组的两列的所有换位股线焊接在一起；并且，同一定子线圈的上层定子线棒和下层定子线棒中的左边换位组通过一个并头套3连接在一起，同一定子线圈的上层定子线棒和下层定子线棒中的右边换位组通过一个并头套连接在一起；该定子线棒中的换位股线的外表面包覆有绝缘漆，并且换位股线的换位处设置有用于加强绝缘保护的玻璃丝带垫片。

上述定子线棒内股线换位方法如下：换位股线在每一个换位节距内换位一次，换位组中，左列的每一根换位股线均通过换位弯穿过右列的换位股线，右列的每一根换位股线均通过换位弯穿过左列的换位股线，从而实现左列换位股线和右列换位股线的换位。

在定子绕组的槽部，每经过一个换位节距后，左边换位组的左列中最远离槽口的换位股线移动至左边换位组的右列中最远离槽口的位置，左边换位组的左列中其余换位股线均向远离槽口的方向移动一个股线高度的距离；左边换位组的右列中最靠近槽口的换位股线移动至左边换位组的左列中最靠近槽口的位置，左边换位组的右列中其余换位股线均向靠近槽口的方向移动一个股线高度的距离。

在槽部，每经过一个换位节距后，右边换位组的右列中最远离槽口的换位股线移动至右边换位组的左列中最远离槽口的位置，右边换位组的右列中其余换位股线均向远离槽口方向移动一个股线高度的距离；右边换位组的左列中最靠近槽口的换位股线移动至右边换位组的右列中最靠近槽口的位置，右边换位组的左列中其余换位股线均向靠近槽口的方向移动一个股线高度的距离。

在定子绕组的槽部，位于定子线圈的左侧并通过一个并头套连接的左边换位组的换位方式可以不同，具体可以为：位于定子线圈上层线棒的左侧的换位组的换位节距及换位次数与位于下层线棒的左侧的换位组的换位节距及换位次数不同，但是每个换位组中的两列换位股线的具体换位过程均保持相同；同样的，位于定子线圈的右侧并通过一个并头套连接的右边换位组的换位方式可保持相同或不同；位于定子线圈的同层线棒中的两侧的左边换位组和右边换位组的换位方式关于槽中心线呈镜像对称。

根据本申请的一个实施例，参见图3，图3所示为截取了槽部的5个换位节距的由48根换位股线构成的定子线棒内股线的换位方式的示意图，由图3至图6可知，本发明的定子线棒内股线的换位过程为：

首先，A-A位置是定子线棒内股线换位的起始阶段，其截面图如图4所示，共有48根股线，换位股线1~24构成了一个换位组，换位股线25~48构成了另外一个换位组；在经过1个换位节距以后的B-B处，其截面图如图5所示，此时换位股线24移动至换位股线1的上方，而换位股线12移动至换位股线13的下方，同时换位股线24下方的换位股线依次移动至本换位股线的上方，换位股线1下方的股线依次移动至本换位股线的下方；换位股线48移动至换位股线25的上方，换位股线36移动至换位股线37的下方，同时换位股线48下方的换位股线依次移动至本换位股线的上方，换位股线25下方的股线依次移动至本换位股线的下方。

在经过5个换位节距以后的C-C处，其截面图如图6所示，换位股线1移动至了图4中换位股线6的位置，换位股线25移动至了图4中换位股线30的位置，其余换位股线也按照图5中的相应次序移动，最终完成了定子线棒内股线的换位。

以一台功率为1400MW的汽轮发电机为例，对采用端部由一个并头套组成的定子线棒（传统的定子线棒）内股线和采用本发明的端部由两个并头套组成的定子线棒内股线采用不同的换位方式时产生的环流损耗进行对比，具体如下：

当采用0°/540°/0°换位方式时，传统的定子线棒环流损耗为289kW，本发明的定子线棒环流损耗为114kW；当采用0°/540°加空换位/0°换位方式时，传统的定子线棒环流损耗为225kW，本发明的定子线棒环流损耗为49kW；当采用0°/不足540°加空换位/0°换位方式时，传统的定子线棒环流损耗为210kW，本发明的定子线棒环流损耗为35kW，由上可以看出，对于不同的换位形式，本发明的定子线棒内股线换位方法可有效地降低线棒中的环流损耗。

采用本发明所提供的定子线棒内股线换位方法不仅能够实现各种换位方式，而且能够很好的抑制定子线棒中的环流，减小股线中的环流损耗；同时，由于该换位方法对设备和工艺的要求，易于实现，并且能够有效提高发电机的运行效率与运行安全性，具有巨大的应用价值。