一种大型汽轮发电机定子线圈的冷却结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种大型汽轮发电机定子线圈直线段的冷却结构。
【背景技术】
[0002]能源问题是国际社会关注焦点，也是人们赖以生存的物质基石，因此也关系到一个国家的发展前景，中国作为能源消耗大国，能源的供给影响着国家的发展。尽管我国煤炭、天然气和石油的储备丰富，但是作为能源消费大国，能源短缺的问题仍困扰着我们，电力短缺的问题尤其严重。伴随着中国经济的快速发展，人们对电力的依赖程度日益强烈，电网的制造规模越来越大，而世界上绝大部分的发电量是来自汽轮发电机组，这也使得电机装备工业提供更大容量的发电机组。
[0003]提高汽轮发电机的单机容量，可以提高效率、减少材料消耗和降低运行成本。目前，增大汽轮发电机的单机容量可以利用改变电机尺寸和改变电磁负荷的方法解决。但是由于汽轮发电机转速大，转子上受到的离心力非常大，特别是轴中心孔受到的应力，因此加大尺寸又受到材料的机械强度限制，不可以一味的增加尺寸长度，转子的长度和直径的比例过大，会导致刚度偏小，挠度偏大，因此目前为了提高汽轮发电机的单机容量，会采用增大电磁负荷的方式，然而与此同时绝缘材料的温升也随之增大，因此要引入更加先进的冷却技术处理温升过大带来的问题。
[0004]—直以来，关于汽轮发电机组的温升研究都是行业的关注重点。温升过高会导致金属材料的性能下降和绝缘损坏，引发电机内部的放电和短路，烧毁汽轮发电机组，影响电机设备的安全可靠的运行，造成极大的经济损失；温升过低，又会造成电机设备的浪费，从而增加了制造成本，而在大型汽轮发电机的温升部分中，定子线圈的温升是最突出的，也是温度可能达到最高的地方，因此定子线圈的冷却至关重要，在容量不是很大的情况下可以使用空气冷却，随着发电机单机容量不断增加，发电机采用空气冷却时，风摩损耗较大，空冷汽轮发电机的应用就受到一定的限制，这就要求使用冷却效果更好的冷却介质，水热容量大，具有很高的导热和冷却能力，其相对导热能力比空气大5倍，比氢气大40倍，水的化学性能稳定，不会燃烧高强度的水有极强的绝缘性能，水还制取方便，廉价，调节方法间单，冷却均匀，因此把水作为大型汽轮大电机定子线圈的冷却介质具有重要的现实意义和良好的应用前景。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种大型汽轮发电机定子线圈直线段的冷却结构。
[0006]本实用新型的目的是这样实现的:
[0007]—种大型汽轮发电机定子线圈直线段的冷却结构，其包括:上层线圈(1)、下层线圈(2)、主绝缘体(3)、空心股线(4)、实心股线(5)、股线绝缘体(6)、导体(7)、导管(8)，所述的定子线圈的空心股线的数量和实心股线的数量是1:4，由一根空心股线和4根实心股线排列组成一个小单元，槽内直线段线圈采用540°罗贝尔加空换位，定子线圈由上层线圈和下层线圈组成，上层线圈和下层线圈的内部空心股线和实心股线排列结构是相同的，只是空心股线和实心股线的数量不同，上层线圈的空心股线行数X列数为4X6，导线尺寸为aXb;实心股线行数X列数为4X24，导线尺寸为cXb，线股总数为120，下层线圈的空心股线行数X列数为4X5，导线尺寸为aXb;实心股线行数X列数为4X20，导线尺寸为cXb，线股总数为100。
[0008]此种定子线圈的冷却结构是把4个实心股线和1个空心股线作为一个换热单元，这样就把定子的上层线圈和下层线圈分成若干个换热单元，在理想情况下，各个换热单元之间是互不影响的，从结构上可以看出定子线圈为轴向冷却的方式，导管内是冷却介质，在一个换热单元里，四个实心线股和一个空心线股产生的热量被导管内的冷却介质带走，完成换热的过程。
[0009]有益效果:
[0010]本实用新型的出发点是为有效解决大型汽轮发电机定子线圈温升偏高的问题，由于目前汽轮发电机的单机容量在不断的增加，气体对定子线圈的冷却效果已经达不到预期结果，而水冷的效果就凸现出来，此结构设计是将定子上层线圈和下层线圈里的实心股线和空心股线按照一定的规律阵列组合，把4个实心股线和1个空心股线作为一个换热单元，在一个换热单元里，热量是由高向低传递的，空心股线上下对称的四个实心股线产生的热量和空心股线本身产生的热量会向空心股线内的导管传递，导管内是换热介质水，在水的流动换热下，定子线圈的所产生的热量就被带走，这种冷却结构换热均匀，不会造成定子线圈局部升温过高，而且水热容量大，具有很高的导热和冷却能力，水的化学性能稳定和极强的绝缘性能，这些度对对汽轮发电机的安全运行提供极大的保障。
[0011]【附图说明】:
[0012]附图1是汽轮发电机定子上层线圈的截面图。
[0013]附图2是汽轮发电机定子下层线圈的截面图。
[0014]附图3是汽轮发电机定子上层线圈和下层线圈直线段一个换热单元的结构示意图。
[0015]【具体实施方式】:
[0016]实施例1:
[0017]—种大型汽轮发电机定子线圈直线段的冷却结构，其包括:上层线圈(1)、下层线圈(2)、主绝缘体(3)、空心股线(4)、实心股线(5)、股线绝缘体(6)、导体(7)、导管(8)，所述的定子线圈的空心股线的数量和实心股线的数量是1:4，由一根空心股线和4根实心股线排列组成一个小单元，槽内直线段线圈采用540°罗贝尔加空换位，定子线圈由上层线圈和下层线圈组成，上层线圈和下层线圈的内部排列结构是相同的，只是空心股线和实心股线的数量不同，上层线圈的空心股线行数X列数为4X6，导线尺寸为aXb;实心股线行数X列数为4X24，导线尺寸为cXb，线股总数为120，下层线圈的空心股线行数X列数为4X5，导线尺寸为aXb;实心股线行数X列数为4X20，导线尺寸为cXb，线股总数为100。
[0018]实施例2:
[0019]实施例1所述的一种大型汽轮发电机定子线圈直线段的冷却结构，此种结构是把定子线圈的换热又整体换成多个小的换热单元，各个换热单元在理想情况下是互补影响的，在一个换热单元里，四个实心线股和一个空心线股所产生的热量会被空心线股内导管内的冷却水带走，达到冷却定子线圈的作用，这钟空心股线和实心股线的结构不是很复杂，便于生产和加工，同时让定子线圈的温升和换热均匀，防止局部温度过高。
【主权项】
1.一种大型汽轮发电机定子线圈的冷却结构，其包括:上层线圈(1)、下层线圈(2)、主绝缘体(3)、空心股线(4)、实心股线(5)、股线绝缘体(6)、导体(7)和导管(8)，所述的定子线圈的空心股线的数量和实心股线的数量是1:4，由一根空心股线和4根实心股线排列组成一个换热单元，槽内直线段线圈采用540°罗贝尔加空换位，定子线圈由上层线圈和下层线圈组成，上层线圈和下层线圈的内部空心股线和实心股线排列结构是相同的，只是空心股线和实心股线的数量不同，上层线圈的空心股线行数X列数为4X6，导线尺寸为aXb;实心股线行数X列数为4X24，导线尺寸为cXb，线股总数为120，下层线圈的空心股线行数X列数为4X5，导线尺寸为aXb;实心股线行数X列数为4X20，导线尺寸为cXb，线股总数为100，此种定子线圈的冷却结构是把4个实心股线和1个空心股线作为一个换热单元，这样定子的上层线圈和下层线圈分成若干个换热单元，在理想情况下，各个换热单元之间是互不影响的，从结构上可以看出定子线圈为轴向冷却的方式，导管内是冷却介质，在一个换热单元里，四个实心线股和一个空心线股产生的热量被导管内的冷却介质带走，完成换热的过程。
【专利摘要】<b>本实用新型涉及一种大型汽轮发电机定子线圈的冷却结构，其包括：上层线圈（</b><b>1</b><b>）、下层线圈（</b><b>2</b><b>）、主绝缘体（</b><b>3</b><b>）、空心股线（</b><b>4</b><b>）、实心股线（</b><b>5</b><b>）、股线绝缘体（</b><b>6</b><b>）、导体（</b><b>7</b><b>）、导管（</b><b>8</b><b>），所述的定子线圈的空心股线的数量和实心股线的数量是</b><b>1:4</b><b>，由一根空心股线和</b><b>4</b><b>根实心股线排列组成一个小单元，定子线圈由上层线圈和下层线圈组成，在理想情况下，各个换热单元之间是互不影响的，从结构上可以看出定子线圈为轴向冷却的方式，导管内是冷却介质，在一个换热单元里，四个实心线股和一个空心线股产生的热量被导管内的冷却介质带走，完成换热的过程，确保汽轮发电机安的全稳定运行。</b>
【IPC分类】H02K3/24
【公开号】CN205039638
【申请号】CN201520823521
【发明人】王芳, 张新宇, 田宇, 崔璐璐, 徐洪祥
【申请人】哈尔滨理工大学
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年10月23日