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摘要：在汽轮发电机中定子槽内布置能影响到汽轮发电机的使用，所以说为了优化汽轮发电机定子槽内的布置以此来获得效率较高的电磁方案，在本文对汽轮发电机冷却水的损耗以及定子绕组上下层温升进行了研究探讨，还利用了公式的关系对各方面的损耗进行了计算。本文利用了660MW级的双水冷发电机作为例子分析了定子槽内布置优化设计中需要考虑的定子导体的高度、定子空心壁厚等方面的问题，并且同时研究了选择定子槽内布置优化的最佳方案。
关键词：汽轮发电机；定子槽内布置优化；设计
在汽轮发电机的设计中定子槽内布置优化是一个需要重视的问题，在汽轮发电机中每个定子槽的形状都是一个尺寸固定不变的模型，在对定子槽内进行布置优化时，可以对定子槽的内部采用不同的布置，这样一来定子槽在损耗方面和温升方面会根据定子槽内布置设计会有很大的不同。在对汽轮发电机的定子槽内布置进行优化的过程中，设计人员希望会找到一个好的方案，这个方案既能使定子温升经过风道风路时能通过空气冷却器冷却温度符合要求，在一定程度上还能使定子绕组直流损耗、定子绕组环流损耗以及定子绕组涡流损耗减小损耗，这样一来汽轮发电机就能获得更高的发电机效率。在以前的汽轮发电机的定子槽内布置优化的设计一般是由人工进行设计的，人工设计出各个方案后，再对各个方案进行对比，选择比较适合的设计，所以说在设计方案的过程中，往往选取的方案不是耗能最小的方案，而是在各方面都较优的可行方案。随着我国科技计算机软件的不断发展，在设计汽轮发电机定子槽内布置的方案时，可以利用计算机软件进行辅助设计，这样就可以选择出既耗能最小又各方面较优的方案。本文就是根据汽轮发电机定子槽内布置设计的理论，采用理论探究法和公式法对定子温升通过空气冷却器冷却温度过程中的损耗计算、定子绕组上下层温升计算以及定子槽内布置优化这几个方面进行了研究探讨。
一、定子槽内布置的优化
（一）假设
先假设设计汽轮发电机的工况就是额定的工况，就是额定的容量、电压以及电流和频率。但是定子槽的形状和尺寸都是不变的，因为受到了定子铁心齿部磁密和轭部磁密的限制，所以说要假设设计定子槽的形状和尺寸是不变的。再者，因为大型的汽轮发电机定子槽的内部一般是两根导线体，所以这时就可以假设定子槽内是由上层线棒和下层线棒进行组成的。
（二）定子冷却水的损耗计算
定子冷却水的损耗主要是由定子铜的损耗和一些附加的损耗组成的，其计算公式如下：
（四）定子槽内布置优化
在汽轮发电机定子槽内选取定子上、下层实心股线高、上层空心股线高、上下层空心股线行数以及上、下层空心股线壁厚等这些因素为优化的变量，但是由于定子槽内部的高度已经确定，所以下层空心股线的高度不作为上述中的优化变量。汽轮机发电机定子槽内布置优化主要分为两个步骤进行实施，其一以0.1mm为步长选出初步定子槽内布置优化的方案，其二以0.01mm为步长再反复进行搜索，然后就能获得定子槽内布置优化的最佳方案。
二、定子槽内布置优化设计的应用实践
先以一台660MW级的发电机作为实验的对象，让0.1mm作为步长来进行定子槽内布置优化实施。从 
个排列组合中自动排列出符合要求的20341个方案。然后，根据这一点自动选出空心铜线壁厚耗损最小的方案，所以说我们就可以知道定子水中带走的损耗比在优化之前损耗降低了210KW，总的幅度高达百分之九，在一定程度上上、下层的水温差也比在优化之前减小了不少。
三、总结
总的来说，汽轮机发电机定子槽内布置优化设计的方案需要从各方面进行研究，通过对损耗和温升这两个方面进行分析后，把分析出来的结论应用到了一台660MW的发电机上进行检测，从而根据结论得到了定子槽内布置优化的方案。我们从文中可以看出，这个得出的方案在本质上损耗小，而且在冷却水速上、空心通水孔尺寸和上、下层出水温升和温差等方案的性能都能达到技术的标准要求，所以说这种方案可以为汽轮发电机内布置优化设计的方案提供相应的参考。
参考文献：
[1]钟后鸿，咸哲龙，梁旭彪.汽轮发电机定子槽内布置优化设计探索[J].电机技术，2015，04：7-11.
[2]孙春梅.大型汽轮发电机定子线圈主绝缘结构优化设计[J].中国新技术新产品，2016，15：42-43.
论文作者:张家洋,黄兴欢,张观栋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/24
标签：定子论文; 汽轮发电机论文; 方案论文; 下层论文; 绕组论文; 步长论文; 优化设计论文; 《电力设备》2017年第15期论文;