一种发电机定子绕组闪络放电路径的确定方法技术

本发明专利技术公开一种发电机定子绕组闪络放电路径的确定方法。发电机定子在耐电压试验时，若绝缘结构设计不合理，会造成定子绕组和周边物体间的闪络放电情况，对定子绝缘造成不可逆转的损伤，严重威胁定子绕组电气试验安全。本发明专利技术方法与发电机定子端部电场有限元计算结果相结合，快速定位闪络放电的危险位置，得到发电机定子闪络放电的路径。本发明专利技术具有原理清晰、建模方便、计算准确和快速有效的优点，能够进行发电机定子绕组的绝缘结构优化设计，提高定子绕组耐电压试验的闪络电压水平，保证发电机试验和运行的稳定性。机试验和运行的稳定性。机试验和运行的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种发电机定子绕组闪络放电路径的确定方法


[0001]本专利技术涉及发电机领域，具体涉及发电机定子绕组闪络放电路径的确定方法。

技术介绍

[0002]发电机定子绕组闪络放电情况，是发电机定子绕组电气试验中的常见问题，严重威胁发电机定子绕组的安全。随着发电机额定电压的提高，定子绕组闪络放电情况愈专利技术显，对于发电机定子绝缘的设计要求越来越高，如何准确预测定子绕组闪络放电的位置和路径，进而优化绝缘结构、提高定子绕组闪络电压，对于提高发电机定子绕组的设计水平、保障机组运行稳定具有重要意义。
[0003]发电机定子绕组的有限元电场计算方法较为成熟，可以得到定子线棒的表面电位分布情况。但是，由于闪络放电过程复杂，涉及到等离子体、流体和电场等多学科综合，因此，确定闪络放电位置和路径的计算方法尚不成熟，计算和分析难度很大。由于发电机定子绕组空间电场复杂，若没有方法得到闪络放电的可能位置，就不能更好地分析绝缘结构的影响，也不能有效的进行发电机定子端部整体结构设计。
[0004]鉴于此，亟需开发一种发电机定子绕组闪络放电路径的确定方法。发电机定子绕组的闪络放电与空间电场分布是紧密相关的，在有限元电场计算结果的基础上，有效确定发电机定子绕组闪络放电路径、放电电压、放电平均电场和放电长度，对于发电机定子绝缘结构设计具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提出一种发电机定子绕组闪络放电路径的确定方法，本专利技术的技术方案包括如下步骤：
[0006]步骤一：发电机定子绕组端部结构包括定子线棒和接地金属件，定子线棒和接地金属件之间存在空气隙，定子线棒的结构从内到外由铜引线、主绝缘、槽部低阻防晕层和端部高阻防晕层组成；
[0007]步骤二：定子线棒铜引线接高电压，接地金属件和槽部低阻防晕层接地，建立发电机定子绕组端部的有限元部电场模型，求解得到定子线棒的表面电位分布；
[0008]步骤三：设定子线棒下表面形状为实体A、接地金属件形状为实体B，记实体A上任一点a到实体B的最短距离为L
a
并与实体B的垂直交点为a'，实体B上任一点b到实体A的最短距离为L
b
并与实体A的垂直交点为b'，根据步骤二的表面电位分布结果，得到定子线棒下表面实体A上点a和点b'的表面电位分别为U
a
和U
b'
；
[0009]步骤四：遍历实体A上的所有点a，根据步骤三对应的L
a
和U
a
，得到|U
a
|/L
a
的最大值E
mA
，此时实体A上的点为a0以及对应的表面电位为U
a0
，遍历实体B上的所有点b，根据步骤三对应的L
b
和U
b'
，得到|U
b'
|/L
b
的最大值E
mB
，此时实体B上的点为b0；
[0010]步骤五：用直线连接a0和b0，得到长度为L
ab
、平均电场强度E
mAB
为|U
a0
|/L
ab
的发电机定子绕组端部最大电场强度路径，改变外接高电压、当平均电场强度E
mAB
与空气闪络放电电
场强度相等时，确定该路径为发电机定子绕组闪络放电路径。
[0011]在上述发电机定子绕组闪络放电路径的确定方法中，所述步骤五中，改变外接高电压，重复步骤二、步骤三、步骤四和步骤五，直至得到平均电场强度E
mAB
等于空气放电电场强度为止。
[0012]在上述发电机定子绕组闪络放电路径的确定方法中，所述步骤五中，随着空气间隙增大，闪络放电电场强度相应降低。
[0013]本专利技术的有益效果是：
[0014]本专利技术提出的一种发电机定子绕组闪络放电路径的确定方法，通过该创新方法，能够取得如下技术效果：
[0015]1.快速进行定子绕组闪络放电路径定位。将有限元电场计算结果与闪络放电路径算法相结合，快速定位定子绕组的闪络放电路径，找到发电机定子绝缘结构设计的薄弱位置。
[0016]2.获得闪络放电的详细信息。通过本专利方法，可以估算得到发电机绕组的闪络放电路径、放电电压、放电平均电场和放电长度等详细信息，有助于闪络放电结果的验证和分析。
[0017]3.辅助发电机定子绝缘结构优化设计。根据定子绕组闪络放电计算结果，对发电机定子部件结构进行优化设计，进一步提高闪络放电水平，提高发电机电气试验和运行的稳定性。
附图说明
[0018]图1为发电机定子绕组端部结构示意图。
[0019]图2为发电机定子绕组闪络放电路径确定方法示意图
[0020]图中标记说明：1
‑
定子线棒，2
‑
接地金属件，3
‑
空气隙，4
‑
铜引线，5
‑
主绝缘，6
‑
槽部低阻防晕层，7
‑
端部高阻防晕层
具体实施方式
[0021]下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
[0022]一种发电机定子绕组闪络放电路径的确定方法包括如下步骤：
[0023]步骤一：如图1所示，发电机定子绕组端部结构包括定子线棒1和接地金属件2，定子线棒1和接地金属件2之间存在空气隙3，定子线棒1的结构从内到外由铜引线4、主绝缘5、槽部低阻防晕层6和端部高阻防晕层7组成；
[0024]步骤二：如图1所示，定子线棒1铜引线4接高电压，接地金属件2和槽部低阻防晕层6接地，建立发电机定子绕组端部的有限元部电场模型，求解得到定子线棒1的表面电位分布；本步骤采用有限元方法的作用是得到定子绕组端部的空间电场分布情况和每一处空间点的表面电位。
[0025]步骤三：如图2所示，设定子线棒1下表面形状为实体A、接地金属件2形状为实体B，记实体A上任一点a到实体B的最短距离为L
a
并与实体B的垂直交点为a'，实体B上任一点b到实体A的最短距离为L
b
并与实体A的垂直交点为b'，根据步骤二的表面电位分布结果，得到
定子线棒1下表面实体A上点a和点b'的表面电位分别为U
a
和U
b'
；本步骤采用最短距离的作用是为了保证对应点位置的电场强度较高。
[0026]步骤四：如图2所示，遍历实体A上的所有点a，根据步骤三对应的L
a
和U
a
，得到|U
a
|/L
a
的最大值E
mA
，此时实体A上的点为a0以及对应的表面电位为U
a0
，遍历实体B上的所有点b，根据步骤三对应的L
b
和U
b'
，得到|U
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发电机定子绕组闪络放电路径的确定方法，其特征包括如下步骤：步骤一：发电机定子绕组端部结构包括定子线棒(1)和接地金属件(2)，定子线棒(1)和接地金属件(2)之间存在空气隙(3)，定子线棒(1)的结构从内到外由铜引线(4)、主绝缘(5)、槽部低阻防晕层(6)和端部高阻防晕层(7)组成；步骤二：定子线棒(1)铜引线(4)接高电压，接地金属件(2)和槽部低阻防晕层(6)接地，建立发电机定子绕组端部的有限元部电场模型，求解得到定子线棒(1)的表面电位分布；步骤三：设定子线棒(1)下表面形状为实体A、接地金属件(2)形状为实体B，记实体A上任一点a到实体B的最短距离为L
a
并与实体B的垂直交点为a'，实体B上任一点b到实体A的最短距离为L
b
并与实体A的垂直交点为b'，根据步骤二的表面电位分布结果，得到定子线棒(1)下表面实体A上点a和点b'的表面电位分别为U
a
和U
b'
；步骤四：遍历实体A上的所有点a，根据步骤三对应的L
a
和U
a
，得到|U
a
|/L
a
的最大值E
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙永鑫，李屹，赵伟，高洪军，冯超，孙铎，
申请(专利权)人：哈尔滨电机厂有限责任公司，
类型：发明
国别省市：