一种大型汽轮发电机双周混合换位定子线棒及双周混合换位方法

技术领域

本发明涉及大型汽轮发电机设计与制造技术领域，具体涉及一种大型汽轮发电机双周混合换位定子线棒及定子线棒的双周混合换位方法。

背景技术

定子线棒是汽轮发电机的重要部件之一，大型汽轮发电机的定子线棒主要采用条式线棒，为降低线棒中由于集肤效应产生的涡流损耗，工程上一般采用几十根并联的扁铜线来代替；然而，各并联支路之间由于交链的漏磁链不同，股线中进而产生了不平衡漏感电势和股线环流；试验结果表明，大型发电机定子线棒中股线间的温差可高达30-40℃，从而大大降低了发电机的效率，严重影响定子绕组的绝缘寿命和运行安全。

传统的汽轮发电机定子线棒所采用的双罗贝尔换位方式的四排换位股线只能实现左边的两排股线和右边的两排股线分别换位，然后再镜像对称，采用这种换位方式的单根换位股线不能同时占据定子绕组槽部的左边和右边的空间，导致槽内的漏磁场分布不均匀，不仅各股线之间的电流有差别，而且各排间的股线电流也存在一定的差别，股线电流分布不均衡，导致环流损耗较大，电机使用寿命较短；另外，定子线棒中左排股线和右排股线分别各自换位，不利于线棒在工艺上的整体绑扎固定。

发明内容

针对于现有技术中的上述不足，本发明的一个目的是提供一种大型汽轮发电机双周混合换位定子线棒，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大型汽轮发电机定子线棒双周混合换位方法，使得每根换位股线机会均等地占据定子绕组槽部的左侧和右侧的空间位置，从而能够很好地均衡槽内漏磁场的分布，有效地减少股线间的环流损耗，提高发电机的使用寿命及运行安全性，同时更方便对于换位股线的捆扎和固定。

为了达到上述发明目的，本发明采用的一个技术方案是：

一种大型汽轮发电机双周混合换位定子线棒，包括横向排列为四列的换位股线；

所述四列换位股线包括外层换位股线和内层换位股线；所述外层换位股线包括位于定子线棒的最左侧的左侧外层换位股线和位于定子线棒的最右侧的右侧外层换位股线；所述内层换位股线包括位于定子线棒中间的左侧内层换位股线和右侧内层换位股线；

在定子绕组的端部，所述外层换位股线和内层换位股线通过一个并头套相连接；

所述外层换位股线的数目比内层换位股线的数目多四根；其中，所述左侧外层换位股线的数目比左侧内层换位股线的数目多两根；所述右侧外层换位股线的数目比右侧内层换位股线的数目多两根；

所述内层换位股线的外表面包覆一层用于加强绝缘保护的外绝缘层。

所述每根换位股线的外层由内到外依次包覆有用于加强绝缘保护的漆包绝缘层和双玻璃丝包绝缘层。

上述大型汽轮发电机定子线棒双周混合换位方法，包括：

所述外层换位股线中的左侧外层换位股线和右侧外层换位股线进行换位以及所述内层换位股线中的左侧内层换位股线和右侧内层换位股线进行换位，且所述外层换位股线中的扭转换位方向与内层换位股线中的扭转换位方向相反，使得定子线棒中的每根换位股线机会均等地占据定子绕组槽部左侧和右侧的空间位置，以减少环流损耗。

所述左侧外层换位股线和右侧外层换位股线进行换位的具体过程为：

A、在定子绕组的槽部，左侧外层换位股线向远离槽口的方向移动一个换位股线高度的距离，右侧外层换位股线向靠近槽口的方向移动一个换位股线高度的距离；

B、左侧外层换位股线中最远离槽口方向的换位股线移动至右侧外层换位股线中最远离槽口的位置，右侧外层换位股线中最靠近槽口方向的换位股线移动至左侧外层换位股线中最靠近槽口的位置；

C、左侧外层换位股线向远离槽口的方向移动一个换位股线高度的距离，右侧外层换位股线向靠近槽口的方向移动一个换位股线高度的距离，实现外层换位股线的一次换位；

D、外层换位股线中的左侧外层换位股线和右侧外层换位股线继续依次按照步骤A至C的换位顺序进行换位，直至达到外层换位股线的设计换位角度。

所述左侧内层换位股线和右侧内层换位股线进行换位的具体过程为：

E、在定子绕组的槽部，右侧内层换位股线向远离槽口的方向移动一个换位股线高度的距离，左侧内层换位股线向靠近槽口的方向移动一个换位股线高度的距离；

F、右侧内层换位股线中最远离槽口方向的换位股线移动至左侧内层换位股线中最远离槽口的位置，左侧内层换位股线中最靠近槽口方向的换位股线移动至右侧内层换位股线中最靠近槽口的位置；

G、右侧内层换位股线向远离槽口的方向移动一个换位股线高度的距离，左侧内层换位股线向靠近槽口的方向移动一个换位股线高度的距离，实现内层换位股线的一次换位；

H、内层换位股线中的右侧内层换位股线和左侧内层换位股线继续按照步骤E至G的换位顺序进行换位，直至达到内层换位股线的设计换位角度。

外层换位股线和内层换位股线各自完成换位后，由于定子线棒的外层换位股线的数目比内层换位股线的数目多四根，定子线棒的外层换位股线比内层换位股线在整体结构上大一圈，因此，将内层换位股线嵌入外层换位股线中心空余的空间位置中；

外层换位股线和内层换位股线各自换位的换位节距和换位角度可根据设计需要而保持相同或不同。

本发明的有益效果为：

1）本发明的定子线棒通过对外层换位股线以及内层换位股线结构的设计，并且外层换位股线和内层换位股线以相反的扭转换位方向各自换位，使得每根换位股线能够均匀地占据定子线棒槽部左边和右边的空间位置，槽部漏磁场的分布更加均匀，进而有效地减少股线环流损耗，提高发电机使用寿命和运行安全性。

2）本发明的定子线棒中的内层换位股线位于外层换位股线之间，从整体上更有利于换位股线的捆扎和固定。

附图说明

图1是本发明大型汽轮发电机双周混合换位定子线棒的一个实施例的结构示意图。

图2为本发明大型汽轮发电机定子线棒双周混合换位的一个实施例的立体图。

图3为图2的俯视图。

图4为本发明的内层换位股线进行扭转换位的一个实施例的立体图。

图5为本发明的外层换位股线进行扭转换位的一个实施例的立体图。

图6为图1中的定子线棒换位一个节距时的立体图。

图7为图6的俯视图。

图8为图7中换位股线在换位位置A-A处的截面图。

图9为图7中换位股线在换位位置B-B处的截面图。

图10为图7中换位股线在换位位置C-C处的截面图。

图11为图7中换位股线在换位位置D-D处的截面图。

图12为图7中换位股线在换位位置E-E处的截面图。

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，参见图1，图1示出了大型汽轮发电机双周混合换位定子线棒的一个实施例的结构示意图；该定子线棒包括横向排列为四列的换位股线；该四列换位股线包括外层换位股线1和内层换位股线2，在定子绕组的端部，外层换位股线和内层换位股线通过一个并头套相连接；

外层换位股线包括位于定子线棒最左侧的左侧外层换位股线和位于定子线棒最右侧的右侧外层换位股线，左侧外层换位股线和右侧外层换位股线均由15根换位股线组成；内层换位股线包括位于定子线棒中间的左侧内层换位股线和右侧内层换位股线，左侧内层换位股线和右侧内层换位股线均由13根换位股线组成；外层换位股线的数目比内层换位股线的数目多四根。

并且，内层换位股线的外表面包覆一层外绝缘层3，以加强外层换位股线与内层换位股线之间的绝缘保护作用；每根换位股线的外层由内到外依次包覆有用于加强绝缘保护的漆包绝缘层和双玻璃丝包绝缘层。

根据本申请的一个实施例，参见图2至图5，图2为本发明大型汽轮发电机定子线棒双周混合换位的一个实施例的立体图；图3为图2的俯视图；图4是图1和图2中的内层换位股线进行扭转换位的立体结构图，图5是图1和图2中的外层换位股线进行扭转换位的立体结构图；如图2所示，该定子线棒外层换位股线由左侧外层换位股线和右侧外层换位股线组成，每列均由15根换位股线组成；内层换位股线由左侧内层换位股线和右侧内层换位股线组成，每列均由13根换位股线组成；如图4和图5所示，内层换位股线和外层换位股线依据换位角度各自换位，内层换位股线依据换位节距的设计和相应的扭转换位方向，在定子线棒中间的两排之间进行换位；外层换位股线依据换位节距的设计在定子线棒的最左排和最右排之间进行换位，且内层换位股线和外层换位股线的扭转换位方向相反，外层换位股线和内层换位股线各自换位的换位节距和换位角度可根据设计需要而保持不同；该外层换位股线和内层换位股线各自的换位过程如下：

参见图6和图7，图6是图1和图2中的定子线棒在一个换位节距时的立体图；图7是图6的俯视图；如图6和图7所示，A-A位置是股线换位的起始位置，其截面图如图8所示；具体的换位方法为：

左侧外层换位股线开始向右侧外层换位股线换位前，左侧外层换位股线向远离槽口的方向移动一个换位股线高度的距离；右侧外层换位股线开始向左侧外层换位股线换位前，右侧外层换位股线向靠近槽口的方向移动一个换位股线高度的距离；同样，定子线棒内层换位股线中的右侧内层换位股线开始向左侧内层换位股线换位前，右侧内层换位股线向远离槽口的方向移动一个换位股线高度的距离；左侧内层换位股线开始向右侧内层换位股线换位前，左侧内层换位股线向靠近槽口的方向移动一个换位股线高度的距离，为股线跨排做准备，直至B-B位置，其截面图如图9所示。

在确保股线能够沿槽宽方向进行排间换位后，对左侧外层换位股线15和右侧外层换位股线30进行排间换位，左侧外层换位股线中最远离槽口的换位股线15移动到右侧外层换位股线中最远离槽口的位置，右侧外层换位股线中最靠近槽口的换位股线30移动到左侧外层换位股线中最靠近槽口的位置；同样，对左侧内层换位股线31和右侧内层换位股线44进行排间换位，右侧内层换位股线中最远离槽口的换位股线44移动到左侧内层换位股线中最远离槽口的位置，左侧内层换位股线中最靠近槽口的换位股线31移动到右侧内层换位股线中最靠近槽口的位置；C-C是排间换位中的中间位置，其截面图如图10所示。

当左侧外层换位股线15和右侧外层换位股线30完全地完成排间换位，以及左侧内层换位股线31和右侧内层换位股线44完全地完成排间换位后，到达位置D-D，此时，左侧外层换位股线15沿远离槽口方向高于右侧外层换位股线16，右侧外层换位股线30沿靠近槽口的方向高于左侧外层换位股线1；同样，右侧内层换位股线44沿远离槽口的方向高于左侧内层换位股线43，左侧内层换位股线31沿靠近槽口的方向高于右侧内层换位股线56，其截面图如图11所示。

为保证股线在换位的过程中沿轴向保持相同的空间位置，左侧外层换位股线向远离槽口的方向移动一个换位股线高度的距离，右侧外层换位股线向靠近槽口的方向移动一个换位股线高度的距离；同样，定子线棒右侧内层换位股线向远离槽口的方向移动一个换位股线高度的距离，左侧内层换位股线向靠近槽口的方向移动一个换位股线高度的距离，所有股线在完成一次换位后到达相应位置E-E，其截面图如图12所示。

定子线棒的内层换位股线和外层换位股线继续依次按照图8至图12的换位顺序进行换位，并且始终保持相反的扭转换位方向，直到股线完成要求的换位次数或换位角度。

根据本申请的一个实施例，内层换位股线和外层换位股线的换位节距长度和换位角度均可依据设计需要而保持不同。

本发明的定子线棒混合换位方法不仅能满足不同换位节距和换位角度的设计要求，而且由于内层两排换位股线和外层两排换位股线各自相互换位且扭转换位方向相反，每根换位股线机会均等地占据槽部左边和右边的空间位置，槽漏磁场的分布更加均匀，有利于减小股线的环流损耗；同时，内层两排换位股线位于外层两排换位股线之间，从整体上有利于换位股线的绑扎和固定。