灯泡贯流式水轮发电机定子温度场数值分析与测试方法研究

作     者：马东波 

作者单位：中国计量学院 

学位级别：硕士

导师姓名：陈乐;李桃

授予年度：2015年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：水轮发电机 定子温度场 数值分析 测量方法 

摘      要：水轮发电机的发热问题不仅影响发电机的寿命,且易导致发电机损毁。为此需在发电机中预埋测温元件,以实时监控其温升状况,尤其是水轮机发热的最高温度点的状况。本文应用有限元法分析,研究灯泡贯流式水轮发电机定子的温度场分布特性,得到了一种定子数值计算的温度场分布,以确定其最热点位置,并通过现场测试验证了其可行性。针对现有的埋入式热电偶监控系统抗电磁干扰性能较差,测量分布点数较少等问题,提出了一种利用分布式光纤温度传感器的测量新方法。本文首先研究了灯泡贯流式水轮发电机发热、导热、散热原理及计算方法,分析了定子热损耗主要是绕组铜耗、铁芯轭部损耗、铁芯齿部损耗和通风损耗,导热系数由材料决定,按定子结构各部位的风速,分析计算了水轮机各部位的散热系数。在此基础上,建立了一种灯泡贯流式水轮发电机定子三维温度场计算模型,应用ANSYS软件得到了一种定子温度场分布的数值计算结果。其次利用广西某水电站的灯泡贯流式水轮发电机组及配套热电偶监控系统,实际测量12个关键点温度与数值计算结果进行比对,证明所得数值计算结果基本合理。并对于实际的温升检测监控、结构性能分析有良好的理论意义和实用价值。最后针对埋入式热电偶检测方法存在测量点有限和抗电磁干扰能力较弱等问题,利用分布式光纤温度传感器具备更多的测量分布点和更强的抗电磁干扰能力,提出了一种分布式光纤测量水轮发电机定子铁芯温度检测的新方法。