一种汽轮发电机定子绕组绝缘寿命的设计方法及其评价方法

摘要

本发明涉及一种汽轮发电机定子绕组绝缘寿命的设计方法及其评价方法，其特征在于，采用C语言编写汽轮发电机定子绕组F级绝缘寿命设计的计算机软件，安装在汽轮发电机制造行业的设计或研究部门的计算机上，进行汽轮发电机定子绕组绝缘寿命的评价，其方法为：确定发电机的运行寿命指标值、计算定子绕组绝缘的热老化寿命、计算定子绕组绝缘的电老化寿命、计算定子绕组绝缘热老化累积寿命损耗、确定发电机定子绕组绝缘累积寿命损耗的界限值D_co、进行绝缘寿命评价及改进设计，本发明的优点是在设计阶段可以定量预测、定量评价和改进提高大功率汽轮发电机定子绕组F级绝缘寿命，可以使汽轮发电机F级绝缘寿命满足用户提出运行40年的技术要求。

主权项

1.一种汽轮发电机定子绕组绝缘寿命的设计方法及其评价方法，其特征在于，采用C语言编写汽轮发电机定子绕组F级绝缘寿命设计的计算机软件，安装在汽轮发电机制造行业的设计或研究部门的计算机上，进行汽轮发电机定子绕组绝缘寿命的评价，其方法为：第一步：确定发电机的运行寿命指标值to 从20世纪90年代起，国内用户要求大功率汽轮发电机的使用寿命为40年，大功率汽轮发电机的年平均运行小时按7500小时计算，大功率汽轮发电机的运行寿命指标值to为to＝7500×40＝3×105小时；第二步：计算定子绕组绝缘的热老化寿命th 大功率汽轮发电机定子绕组F级绝缘的热老化寿命th的计算公式表示为：th＝A×eB/T 式中：T为定子绕组工作温度的上限值，取热力学绝对温度，单位K；A和B为汽轮发电机定子绕组F级绝缘热老化寿命的试验常数，对应可靠度为95％的试验常数A和B的取值表示在表1；[表1] 系数 取值范围 A 1.1735×108～1.7735×108 B 1.131491×104～1.191491×104 第三步：计算定子绕组绝缘的电老化寿命te 大功率汽轮发电机定子绕组F级绝缘的电老化寿命te的计算公式表示为：te＝CUN -n 式中，UN为发电机定子的额定电压，单位kV；C和n为汽轮发电机定子绕组F级绝缘电老化寿命的试验常数，对应的可靠度为95％的试验常数C和n的取值表示在表2；[表2] 系数 取值范围 C 2.52869×1022～3.52869×1022 n 12.511369～13.311369第四步：计算定子绕组绝缘热老化累积寿命损耗Eho 大功率汽轮发电机定子绕组F级绝缘运行40年的热老化累积寿命损耗Eeo的计算公式表示为：Eho＝to/th 式中：to——发电机运行寿命指标值，小时 th——发电机定子绕组F级绝缘热老化寿命，小时第五步：计算定子绕组绝缘电老化累积寿命损耗Eeo 大功率汽轮发电机定子绕组F级绝缘运行40年的电老化累积寿命损耗Eeo的计算公式表示为：Eeo＝to/te 式中：to——发电机运行寿命指标值，小时 te——发电机定子绕组F级绝缘电老化寿命，小时第六步：计算定子绕组累积寿命损耗预测值Eo 大功率汽轮机发电机定子绕组F级绝缘运行40年的累积寿命损耗预测值Eo 的计算公式表示为：Eo＝Eho+Eeo 式中：Eho——定子绕组F级绝缘累积热老化寿命损耗 Eeo——定子绕组F级绝缘累积电老化寿命损耗第七步：确定发电机定子绕组绝缘累积寿命损耗的界限值Dco 定义大功率汽轮发电机F级绝缘累积寿命损耗的界限值Dco为Dco＝0.90；预留寿命损耗(1-Dco)＝0.10分配于汽轮发电机定子绕组F级绝缘的其他寿命损耗，如启停与负荷变动引起的冷热循环寿命损耗等；第八步：绝缘寿命评价大功率汽轮发电机定子绕组F级绝缘的累积寿命损耗预测值Eo≤Dco，大功率汽轮发电机定子绕组F级绝缘的寿命预测值达到预期运行40年的优良值，寿命设计评价结束；第九步：改进设计当大功率汽轮发电机定子绕组F级绝缘的累积寿命损耗预测值Eo＞Dco时，改进大功率汽轮发电机设计参数和冷却方式，即降低额定电压或采用直接冷却来降低发电机温升，并再次进行定子绕组F级绝缘寿命的计算分析与评价，直到大功率汽轮发电机定子绕组F级绝缘的累积寿命损耗预测值Eo≤Dco，达到预期运行40年的优良值为止。