电工电能新技术

作者：黄嘉欣1,2， 邹茂娟3， 陈金秀1， 刘斐辉1， 柏勇3， 曾玉好4

单位：1.高密度电磁动力与系统全国重点实验室， 中国科学院电工研究所， 北京 100190;
2.中国科学院大学， 北京 100049;
3.雅江清洁能源科学技术研究（北京）有限公司， 北京 100080;
4.东方电气集团东方电机有限公司， 四川 德阳 618000

关键词：水轮发电机； 定子线棒； 有限元分析； 防晕性能； 遗传算法

基金：雅江清洁能源科学技术研究（北京）有限公司委托项目（YCED2023/D05B）

大型水轮发电机定子线棒端部是机组绝缘系统中的薄弱环节，其防晕性能限制着机组容量和电压的进一步提升。目前大容量高电压机组的端部常用三段式非线性防晕结构，能够满足常规环境下的机组防晕需求，但高海拔环境使线棒起晕电压要求值升高，需要防晕水平更高的设计方案以保障机组长期安全稳定运行，为此本文研究了防晕层设计参数对防晕水平的影响规律，并提出优化设计方案。本文建立了大型水轮发电机定子线棒端部参数化电磁仿真三维模型，对防晕层电场分布情况进行仿真计算，探究了多项设计参数对防晕水平的影响敏感度，完成了防晕设计关键影响因子分析并根据遗传算法给出优化设计方案。研究结果表明：防晕层非线性系数、低阻防晕层电导率、非线性防晕层固有电导率及防晕层厚度等参数对大型水轮发电机定子线棒防晕水平具有较为显著的影响，通过遗传算法寻优可获得防晕效果更佳的优化设计方案，其防晕层最大电场强度相比初始方案下降34.69%，为线棒端部防晕优化设计提供参考。

来源：2025年第12期

《电工电能新技术》期刊编辑部

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