高压电机定子线棒绝缘结构的电场分析

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1、上海交通大学硕士学位论文高压电机定子线棒绝缘结构的电场研究摘要大型发电机运行的可靠性和稳定性依赖于其设计和制造水平。对于容量在千兆瓦以上的发电机组，较高的额定电压使得绝缘问题成为发电机在设计和制造时重点研究的问题。定子线棒的绝缘结构，作为大型高压发电机绝缘系统中重要的一环，其设计和制造水平直接影响到整台电机的绝缘性能。因此，有必要对于定子线棒绝缘结构进行研究。定子线棒绝缘结构的设计要考虑到电、热、机械等因素，但绝缘损坏的主要原因是局部电场过大而引起的电晕放电问题，故研究绝缘结构时首要考虑的就是电的因素。在定子线棒的绝缘结构中，电晕放电较易发生的三个区域分别是线棒槽部

2、、内屏蔽处和线棒端部。故有必要对这三个绝缘较为薄弱的区域做深入的电场研究。本文在仿真计算软件COMSOLMultiphysics中建立了定子线棒的槽部侧面垫条式绝缘结构和波纹板式绝缘结构、线棒内屏蔽的绝缘结构、以及线棒端部绝缘结构的有限元模型，并对所建模型分别做了计算分析，得到绝缘结构中的电场分布，对影响电场分布的材料参数和结构参数做了研究分析。通过研究表明：线棒槽部垫条式绝缘结构的防晕层最高电位与防晕层材料所采用的表面电阻率以及线棒的电压成近似的正向线性关系，而与垫条间气隙轴向长度的平方成近似的线性关系；侧面波纹板式绝缘结构的防晕层上最高电位于背离铁心一侧与气隙接

3、触面的中心位置；比较两种槽部侧面结构，采用侧面波纹板时，防晕层最高电位较采用垫条式时要小得多；对于内屏蔽结构，低阻带外加铜带的内屏蔽结构，比绝缘腻子、导电腻子、以及西门子分包式的绝缘结构中最大场强都I万方数据上海交通大学硕士学位论文要小，是更为有效的绝缘结构；线棒端部防晕层上的对地电位随与槽口距离的增大而递增，槽口附近的位置是防晕层上场强最大的区域。关键词：定子线棒，有限元，防晕层，绝缘结构II万方数据上海交通大学硕士学位论文RESEARCHONELECTRICALFIELDDISTRIBUTIONININSULATIONSTRUCTURESOFSTATORBARI

4、NH-VGENERATORSABSTRACTThereliabilityandstabilityofhighvoltagegeneratorsdependontheirdesignandmanufacturinglevel.Forcurrentgigawattgenerators,theinsulationissuehasbecomeanimportantissueinthedesignandmanufactureofthesegeneratorsbecauseoftheirhigherratedvoltage.Insulationstructureofstator

5、bar,playsaveryimportantroleinthewholeinsulationsysteminagenerator,asitstechnologylevelinfluencetheinsulatingabilityoftheentiregenerator.Therefore,itisnecessaryforinsulationstructureresearchaboutthestatorbar.Thedesignandresearchofinsulationstructureofthestatorbarinhighvoltagegeneratorst

6、akeintoaccountelectrical,thermal,mechanicalfactorsandsoon.Butdischargeproblemscausedbylargeelectricalfieldinsomeareasaretheleadingcauseofinsulationdamage,soelectricalfactorsaretheprimaryconsiderationintheresearch.Threeareasofstatorslots,innershieldingandendofbar,wherecoronadischargeusu

7、allyappears,shouldberesearched.Basedonnumericalmethod,anti-coronastructuresofsemi-conductorpad,corrugatedpadinslots,innershieldinginsidethebarandthreeanti-coronalayersatthebarendwereestablishedinCOMSOLMultiphysicstobecomputedandanalyzedforelectricalfielddistributioninthispaper.Andthe