提高绕组耐电压水平的大型电机定子线棒防晕结构.pdf

本发明涉及一种高压电机定子线棒防晕结构，该结构能够有效提高定子绕组的耐电压水平和运行安全。本发明根据大型电机定子线棒端部几何形状特点，将传统直防晕结构转变为特殊的斜防晕结构，改善并优化了绕组线棒间的斜边电场，保证了绕组间电场的对称性和一致性，提高了绕组的起晕电压水平和耐电压能力。该新型斜防晕结构具有结构简单、操作性好、通用性强等技术优点，适用于各种大型发电机组定子线棒的防晕设计，同时也方便对传统直防晕结构进行转化改进。

1.  一种提高绕组耐电压水平的大型电机定子线棒防晕结构，其特征是，具体包括：
1)定子线棒三段几何结构分别为：第一段始端直线、第二段转角和第三段斜边直线结构，线棒转角θ，转角半径R，线棒截面高度h，线棒间斜边间隙d，线棒转角始端到防晕搭接的距离L，搭接直线与线棒窄面垂线夹角φ；
2)防晕搭接在线棒不同几何位置，φ分别为：在第一段始端直线，线棒转角始端到防晕搭接的距离为负值，L≤0时，搭接直线与窄面棱边垂线重合，φ＝0；在第二段转角，0<L≤(R+h)θ时，在第三段斜边直线，L≥(R+h)θ时，上述公式通用形式为：

其中，f(L)=0(L≤0)f(L)=L(R+h)θ0<L≤(R+h)θf(L)=1(L>(R+h)θ).]]>

2.  根据权利要求1所述的一种提高绕组耐电压水平的大型电机定子线棒防晕结构，其特征是：线棒转角部分防晕材料为防晕漆，线 棒斜边直线部分防晕材料为防晕漆或防晕布，线棒防晕材料不能为防晕带。

3.  根据权利要求1所述的一种提高绕组耐电压水平的大型电机定子线棒防晕结构，其特征是：防晕结构的外部形状，线棒宽面防晕搭接与棱边为垂直防晕结构，线棒窄面防晕搭接与棱边为斜防晕结构，0°<φ<90°,防晕搭接在线棒棱边为平滑弧线过渡。

提高绕组耐电压水平的大型电机定子线棒防晕结构
技术领域
本发明涉及一种提高绕组耐电压水平的大型电机定子线棒防晕结构。
背景技术
高压电机定子线棒端部，覆盖有防晕层结构，目的是降低端部电场，提高耐电压水平。端部防晕层使用非线性材料，且为一段或多段结构，设计难度较大。目前，国内外对防晕结构的优化设计进行了大量研究，主要采用以试验为主、计算为辅的研究方法。这些研究的主要目的是提高单支线棒的起晕电压水平。
实际上，单支线棒的起晕电压较高，并不能保证定子绕组的耐电压水平。定子绕组是由多支线棒所组成，耐电压水平不只取决于单支线棒的起晕电压水平，更取决于绕组线棒之间起晕电压水平。传统方法仅通过调节多段防晕材料性能和防晕结构长度来优化端部电场，对改善绕组线棒间电场的作用有限。这种情况是造成单支线棒起晕电压较高、而绕组起晕电压较低的主要原因。随着机组额定电压的提高，提高绕组耐电压水平是防晕技术发展的必然趋势。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高绕组耐电压水平的定子线棒防晕结构，该新型防晕结构具有结构简单、可操作性好、通用性强等优点，任何传统防晕结构均可通过本发明方法进行改进。
本发明的技术方案为：一种提高绕组耐电压水平的大型电机定子线棒防晕结构，其特征是，具体包括：
(1)定子线棒三段几何结构分别为：第一段始端直线、第二段转角和第三段斜边直线结构，线棒转角θ，转角半径R，线棒截面高度h，线棒间斜边间隙d，线棒转角始端到防晕搭接的距离L；
(2)防晕搭接在线棒不同几何位置，φ分别为：在第一段始端直线，线棒转角始端到防晕搭接的距离为负值，L≤0时，搭接直线与窄面棱边垂线重合，φ＝0；在第二段转角，0<L≤(R+h)θ时， 在第三段斜边直线，L≥(R+h)θ时， 上述公式通用形式为： 
其中，f(L)=0(L≤0)f(L)=L(R+h)θ(0<L≤(R+h)θ)f(L)=1(L>(R+h)θ)]]>
(3)线棒转角部分防晕材料为防晕漆，线棒斜边直线部分防晕材料为防晕漆或防晕布，线棒防晕材料不能为防晕带。
(4)防晕结构的外部形状，线棒宽面防晕搭接与棱边为垂直防晕结构，线棒窄面防晕搭接与棱边为斜防晕结构，0°<φ<90°,防晕搭接在线棒棱边为平滑弧线过渡。
技术效果： 
本发明根据大型电机定子线棒端部几何形状特点，对线棒各个几何部分的防晕搭接结构作了改进，满足防晕搭接位于线棒不同位置的要求，所述的线棒防晕结构与传统防晕结构相比，能够降低绕组线棒间的电场分布，满足线棒相邻位置电场变小的要求。
传统防晕结构为直防晕结构，防晕搭接与线棒窄面棱边垂线重合，在线棒第一段始端直线部分，能够保证线棒间电场最小。在线棒第二段转角和第三段斜边直线部分，将产生相邻线棒间防晕搭接错位，造成线棒间电场较大。本发明所述的提高绕组耐电压水平的新型防晕结构，将传统直防晕结构改为新型斜防晕结构，保证相邻线棒间等电位处距离最小，有效减小绕组间隙电场、提高绕组耐电压水平。在线棒始端直线、转角和斜边直线各部分，几何形状不同造成防晕搭接与线棒窄面棱边垂线夹角存在差异，夹角的设计原则要保证线棒间各对应防晕搭接距离最近。高电压下，单支线棒两侧宽面对应位置电场不一致，但绕组线棒间电场得到有效改善。
本发明保证了转角内外侧防晕长度和效果的一致性。同时，相邻相间线棒加压位置不同会导致电场不一致，这种情况也得到有效控制，保证了绕组间电场的对称性和一致性。
本发明方便将传统直防晕结构变为新型斜防晕结构，原则为保证转角外侧防晕尺寸不变，调整防晕搭接夹角和转角内侧防晕尺寸。
附图说明：
图1：两根线棒端部结构示意图
图2：本发明斜防晕结构窄面搭接示意图
图3：本发明斜防晕结构立体示意图
具体实施方式
一种提高绕组耐电压水平的大型电机定子线棒防晕结构，其特征是，具体包括：
(1)如图1所示,定子线棒三段几何结构分别为：第一段始端直线1、第二段转角2和第三段斜边直线3结构，线棒转角θ，转角半径R，线棒截面高度h，线棒间斜边间隙d，线棒转角始端到防晕搭接的距离L；
(2)如图2所示，防晕搭接在线棒不同几何位置，φ分别为：在第一段始端直线，线棒转角始端到防晕搭接的距离为负值，L≤0时，如图2所示，搭接直线与窄面棱边垂线重合，φ＝0；在第二段转角， 0<L≤(R+h)θ时，在第三段斜边直线，L≥(R+h)θ时，上述公式通用形式为： 
其中，f(L)=0(L≤0)f(L)=L(R+h)θ(0<L≤(R+h)θ)f(L)=1(L>(R+h)θ)]]>
使用角度尺、直尺、皮尺、记号笔等工具，先在线棒两侧窄面端部画出各段防晕斜搭接直线，再在线棒宽面画出垂直搭接直线。
(3)线棒转角部分防晕材料为防晕漆，线棒斜边直线部分防晕材料为防晕漆或防晕布，线棒防晕材料不能为防晕带。按已画直线涂刷或包绕防晕材料，保证防晕材料与主绝缘表面的贴服性。
(4)如图3所示，防晕结构的外部形状，线棒宽面防晕搭接与棱边为垂直防晕结构，线棒窄面防晕搭接与棱边为斜防晕结构，0°<φ<90°,防晕搭接在线棒棱边为平滑弧线过渡。
(5)需严格控制上一级防晕搭接的直线度，如中阻与中高阻搭接处需严格控制中阻末端的直线度。