水輪發電機主接線創新設計研究范文

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摘要:在簡要介紹傳統水輪發電機定子主接線的基礎上，結合實例介紹“首—尾”，“首—首”及“尾—尾”交替接線方法在水輪發電機定子圈式線圈主接線中的應用及其優點。

關鍵詞:水輪發電機;圈式線圈;定子主接線;設計

1概述

一般水輪發電機都采用三相雙層繞組，三相雙層繞組又可繞成疊繞組和波繞組兩種。在整數槽繞組中，每一對極下每相所占相應槽號在磁場下所處的位置完全相同，每一對極就是一個循環，所以無論疊繞或波繞，其接線均較簡單。在分數槽繞組中，每一個極下每相所占的槽數實際上是互不相同的，部分極下多一個或少一個槽，但每一相在不同極下所占總槽數是相同的。由于水輪發電機槽數較多，有些低速大容量水輪發電機的槽數竟多達700槽以上，因此分數槽波繞組的接線是比較復雜的，而分數槽疊繞組的接線方式則和整數槽時基本一樣，只是前者是以單元電機的極對數進行循環的。本文主要討論分數槽疊繞組的接線方式。

2實例分析

柬埔寨馬德望多功能大壩項目是筆者公司設計的中容量立軸、軸流轉槳式水輪發電機組，于2016年10月正式發電，發電機型號為SF6300—24/4250，額定功率6300kW，額定轉速250r/min，飛逸轉速601r/min，額定點效率96.5%。定子裝配外徑5000mm，定子機座高1600mm，定子鐵芯整圓由18拼片組成，每片11槽，全圓共198槽，即定子共有198個線圈。每極每相槽數為23/4，為分數槽，采用3支路并聯，循環序數為3233。

2.1傳統發電機圈式線圈主接線“首—尾”連接方法的原理及其缺點

傳統發電機定子圈式線圈主接線“首—尾”連接方法對于定子并聯支路數為2及以上的繞組接線一般采用順時針或逆時針方式按“首—尾”交替的方式連接。柬埔寨馬德望多功能大壩項目發電機定子的槽數為198槽，每極每相槽數為23/4，為分數槽，采用3支路并聯，循環序數為3233。

2.2“首—尾”，“首—首”，“尾—尾”交替主接線方法的原理及優點

“首—尾”，“首—首”，“尾—尾”交替主接線方法主要針對傳統發電機圈式線圈主接線“首—尾”連接方法中的缺點，在傳統接線方法上作了較大更改，使其圓周方向上的銅環(導電環)長度最短，高度方向上銅環層數最少。與傳統的接線方法相比，新的接線方法主要在原來的基礎上作了以下調整:將每相引出線的主引出線和中性點引出線的其中一個支路的電流進、出方向對調。以圖中的U1相為例，傳統的接線方法中+Y方向左側的U相引出線為第三個支路電流流出方向，應接至U相主引出線所在導電環，對應編號為3U1，而－X下方的U相引出線為第三個支路電流流入方向，應接至中性點引線所在導電環，對應編號為3U2。新的接線方法將上述兩個接頭對調(對調后該支路內部接線順序需要作相應調整)，改進后的接線中U相所在的兩個導電環圓周方向上的跨度均縮小了近一個支路(約120°)。同理，將V相和W相也作相應更改。三相全部更改后，1U1與3U1，1V1與3V1，1W1與3W1三處相鄰兩引出線變成了“首—首”交替;而3U2與2U2，3V2與2V2，3W2與2W2三處相鄰兩引出線則變成了“尾—尾”交替;加上沒調整的兩個支路的“首—尾”交替方式，組成了新的“首—尾”，“首—首”，“尾—尾”交替的主接線方式。新的接線方式大大減少了銅材(導電環)用量和固定導電環線夾的數量，同時可降低定子機座高度，節省材料成本，經濟效果顯著。

2.3方案比選

柬埔寨馬德望多功能大壩項目在做方案時筆者將兩種接線方式的圖都畫好了，但是怎么選擇，筆者跟同事及領導討論了較長的時間。根據業主要求，該項目的交貨期只有8個月，交貨期很緊，如果沿用傳統的接線方式，車間操作工在制作過程中沒任何難題，可以確保在交貨期內順利完成。但如果采用新的接線方式，萬一車間操作工在制作過程中接錯了一個支路，則返工會額外增加許多工作量，不但造成人工成本增加，關鍵是工期可能會被廷誤，從而給公司帶來損失。經過一番思想斗爭，包括筆者在內的幾個年輕人并沒有采用照搬傳統的接線方式，而是決定嘗試著用新的接線方式來替代。經過多方面比較和反復考慮，最終選擇采用“首—尾”，“首—首”，“尾—尾”交替的主接線方法。改進后的接線方法在實際操作中也不復雜，只需要提醒車間操作人員每相有一個支路需要將接至主引出線和接入中性點引出線的引線按圖紙對調下即可。至于每相對調那個支路要根據該項目主引出線及中性點引出線的方位來定，調整的最終目的是為了使高度方向上導電環的層數最少，圓周方向上導電環的周向跨度最小。

3結語

柬埔寨馬德望多功能大壩項目發電機做好已經好幾年了，發電也已經半年多了，經過一段時間的運行考驗，從電站的反饋信息來看，機組的各項性能均達到設計要求;說明“首—尾”，“首—首”，“尾—尾”交替的主接線方法對機組運行沒任何不良影響。此外，據車間操作人員反饋也沒有出現接線過程出錯，或不好接的情況;相反由于改后導電環層數少了，圓周跨度短了，每個環之間基本都錯開了，反而對接線有利。我們之前擔心會因為車間操作人員不小心接錯線進而影響工期的問題幾乎沒有。由于過去傳統的圈式疊繞組定子主接線大都采用“首—尾”交替的接法，而“首—尾”，“首—首”，“尾—尾”交替的主接線方法在筆者公司還是首次使用，還在嘗試階段，在定子出廠之前及電站成功運行之前，筆者的很多同事包括筆者在內都對此存在一定程度的擔憂。通過此次順利生產過程及電站的實際運行效果，使筆者單位的同事及筆者本人對“首—尾”，“首—首”，“尾—尾”交替的主接線方法有了比較深的了解，為以后設計制造同類機組提供了成功的經驗。

作者：劉呂芳；陸松 單位：浙江金輪機電實業有限公司