电磁场数值分析在大型间接氢冷汽轮发电机上的应用

近年来，世界对全球环境的关注明显提高，这推动了电力生产系统更效率化和环保化。提高效率的一个主要方法就是采用高效联合循环电站。目前用于这种电站的间接氢冷汽轮发电机的可用容量已达到550MVA级，降低在这些系统中使用的汽轮发电机的能量损失仍有紧迫的需求。本文主要研究汽轮发电机的铁心损耗和杂散损耗，并辨别各种损耗产生的机理，到目前为止这些也仅仅是模糊的理解。另外，我们定量分析了汽轮发电机每个部件的损耗，并且研究了用来减少这些损耗的防范措施。更进一步地，为了计算这些损耗，我们论述了适合大型系统的电磁场分析技术。在考虑通风沟的情况下，利用三维数值分析方法对有取向和无取向硅钢片的主要铁心损耗进行了计算。通过对通风沟附近进行分析，我们发现使用不导磁的通风槽钢和减小通风沟的宽度，可以将损耗减小到10％。用三维数值方法分析计算了机座端部的涡流损耗，明确了损耗密度的分布，计算结果表明端盖和护环使用非磁性材料可以将为总损耗减小20％。而就铁心端部来说，计算结果表明，损耗主要集中在磁屏蔽和定子边段铁心等端部结构件的内圆上。我们也给出了计算定子线圈股线涡流损耗的场路耦合数值分析方法用以计算环流。这些分析清楚地表明了定子线圈股线中的损耗分布。我们将这些电磁场分析技术应用到一台550MVA级间接氢冷汽轮发电机上，并将计算的损耗结果与铁损和杂损散损耗的测量值进行了比较。这些值之间微小的差异证明了这些分析方法的可行性。另外，我们确定了通过优化定子铁心、通风槽钢和机座端部的材料以及铁心端部的结构设计，总计将这些损耗减少20％。