端部漏磁给水轮发电机运行带来的影响及相应对策

端部漏磁给水轮发电机运行带来的影响及相应对策

李宏杰

（国网浙江省电力公司紧水滩水力发电厂浙江丽水323000）

摘要：采用全新换位方式在试验线棒上所获取的相关研究数据，得出结果：导致发电机定子线棒中产生温差的主要原因是由于发电子的转子磁场发生异常，全新的换位方式虽然能够在一定程度上消除温度升高的情况，但是并不能够减轻端部漏磁的情况，为了能够更好的改善端部漏磁的情况，则需要通过改变发电机端部的内部结构来实现。本文通过对发电机端部漏磁现象进行详细分析，并对运行过程中所带来的影响和问题给予探究，并以此为基础提出相应的解决对策。

关键词：端部漏磁；水轮发电机；端部结构；最高温度

电机主要是以磁场为载体、通过利用电磁感应定律进而实现能量传递或者转化的一种电磁装置。由于电磁场本身具有一定的特异性，所构成的电磁结构和制造材料具有一定的限制性，部分磁通并不能够按照正常运作的流程实现闭合路径，这部分出现异常的磁通便称为漏磁通。伴随二十世纪以来，我国对于发现端部漏磁现象的相关研究不断深入，利用不同的换位方式，通过采用人工制造的方式由主磁通感应出端部磁通所存在问题的方式，利于所经过的线棒电流均匀分配，进而能够有效消除线棒中温度过高的情况，在一定程度上提高线棒的使用寿命。这样的方式不仅能够将我国老旧的发电机进行改造，同时，还能够在一定程度上进行全新的设计和研发，对于未来给水轮发电机的发展和应用具有十分重要的作用。

一、发电机端部漏磁

发电机端部漏磁主要是由两个部分所构成，包括：定子绕组电流和转子磁场两个部分。由于定转子是与发电机端部磁场共同作用、相互影响的作用下所产生的，因此，人们在实际研究的过程中将会出现一定的测量偏差。上述两个部分的漏磁大小将会在一定程度上要发电机的定转子内部结构的所用材料存在密切关联，因此，在研究和测量的过程中，需要重点研究上述两个部分。

二、国内提出全新换位方式的重要性

如上述概述能够清晰显示，我们由于发电机定子线棒各个股线的电流分布并不均匀，在正常运作的过程中，各个股线将会出现温度逐渐升高的情况，长此以往，将会出现不同程度的老化现象，因此，我们提出了全新的换位方式。通过采用全新的换位方式，能够极大程度解决线棒股线温度升高的问题，而只有从根本上降低各个股线的温度，才能够充分实现温度均匀分布的目的。因此，在应用换位方式的过程中，研究重点是为了使得线棒中的各个股线温度均匀分布。例如1：经过大量的研究显示：①360°Roebel换位线棒与360°＋空换位线棒股线，其最高温度将会伴随电机容量（s）的增加逐渐升高，而317°换位线棒股线的温度变化并没有上述规律；②伴随励磁电流的逐渐增加，上层线棒股线的温度差异将会出现逐渐增加的趋势，同时可以说明，换位方式的效果十分显著；③50MW和26MW相比较而言，尽管75MW的定子电流相对较大，但是，26MW的股线最高温度与50MW相比较高，足以充分说明，65MW在正常运行的情况下应用全新的换位方式，与50MW运行情况下相比，效果更加显著。例如2：为了能够更加清晰的将313°换位以及360°＋空260mm两种换位方式进行分析和对比，将线棒中股线的最高温度与360°Roebel线棒的相关数据进行对比，能够清晰显示出以下结论：①313°换位以及360°＋空260mm两种换位方式相比，在处于三相和进相稳定电路状态下的试验线棒上，线棒最高温度与360°Rebel换位线棒最高温度差异并不十分显著，因此，能够充分说明，全新的换位方式对于上述两种状态下的线棒作用并不显著；②伴随励磁电流的不但增加，线棒各个股线中的最高温度差值呈现不断增大的趋势，由此所得，伴随励磁电流的不断增加，换位方式在应用过程中具有一定的增强作用。

综上所述，经过大量的研究和讨论所得，发电机定子线棒各个股线中所存在的温度差主要是由转子励磁通所引起的。

三、发电机端部磁场所存在的问题

通过大量的研究资料显示，在以往的研究过程中，存在以下方面的问题：①在测量端部磁场的过程中，需要将所需测量的磁线圈粘贴于定子线棒上，并未在相邻的两个线棒中间位置进行数据测量；②在研究的过程中，主要是将研究的重点指向于定子绕组方向，完全忽视了转子磁极不同的内部结构以及对于发电机所产生的其他影响。因此，在未来的研究过程中，需要尽量准确测量转子磁场在发电机正常运作的情况下对于端部磁场的影响；其次，还需要在研究的过程中，加强对于转子磁场内部结构的研究和试验，与此同时，由于端部漏磁将会在一定程度上随着磁通量的增加，逐渐向定子外径的轴向方向进一步扩展，因此，在研究的过程中需要充分考虑到磁路饱和所带来的影响，只有这样才能够才能够获取十分准确的测量结果。

四、应对端部漏磁问题的解决对策

通过上述的分析和研究，在一定程度上了解有关发电机设计和应用的过程中，大部分采用了端部漏磁通内部结构的特点，因此，需要采取以下的应对措施，如下所示：

（一）定子线棒股线新

这一对策对于目前传统的磁极结构发电机具有十分重要的作用，通过利用全新的换位方式，如：部分换位、空换位等，在大部分试验过程中已经可以得出令人满意的结论：能够极大程度降低线棒中的温度。但是，对于这种方法的应用，通过人工制造主磁通所释放出的电势，进而来消除端部漏磁所释放出的电势，进一步使得线棒中的各个股线电流处于十分均匀的状态下，更好的消除线棒中出现温度急剧升高的情况，并在达到降温效果的同时，并不对端部漏磁通造成影响。

（二）小磁极端部结构

通过利用合理确定叠片长度、磁极线圈结构以及改善磁极压板的形式，能够在一定程度上降低端部漏磁通。同时，还能够从根本上缓解股线中所附加的电势，进而达到降低股线最高温度的积极目的，从根本上提高了线棒的绝缘寿命。通过上述应对措施，加之采用相应的设计技术和制造技术，能够达到更加理想的效果。值得注意的是，对于并未掌握相应技术的生产厂家，则需要谨慎使用。

结语：

经过上述的研究和讨论充分显示：①尽管定转子与大电机端部磁场共同作用、互相影响下所产生的的，但是，造成水轮发电机定子线棒中所产生的高温原因是由于发电机的励磁通所引起的；②采用全新的换位方式能够在一定程度上降低线棒中所产生的极高温度。但是，在应用换位方式的同时，并没有将端部漏磁通所发挥的作用逐渐削弱。这种全新的换位方式，只适用于设计过程中，或者适合用于采用圆头压板的发电机中；③通过采取合理确定叠片长度、改善压板材料以及焊拼式线圈结构的方式，能够在一定程度上降低端部漏次通的发生情况，同时，还能够从根本上消除线棒股线电流分布不均的情况，使得股线之间的温度处于十分稳定、均匀的状态下。

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