本发明涉及风力发电机,尤其涉及一种35kv电网直连型双馈风力发电机。
背景技术:
1、采用双馈发电机的风电机组由于具有可以方便的实现变速恒频、灵活地进行有功、无功的独立调节、较小的转子励磁容量等优点而成为当今主流的机型之一。该机组中双馈发电机定子直接与电网相连,转子通过变流器与电网相连,实现能量转换。现有双馈风力发电机系统结构框图如图1所示,现有双馈发电机结构如图2所示,双馈发电机定子接线箱结构如图3、4所示。
2、具体地,如图1所示,该系统中采用是电压等级相对较低的双馈发电机,定子发出的电压一般为低压电,必须通过变压器将电压升高后接入电网,实现能量的传输;转子通过变流器控制发出的低压电能也需通过变压器升压后并入电网。
3、如图2所示,现有双馈风力发电机,它由定子、转子、轴承单元、滑环刷架系统、冷却装置等部分组成。其中轴承单元包括传动端轴承单元和非传动端轴承单元,与定子机座连接对转子起到支撑作用;根据冷却介质的不同,冷却装置一般分为空空冷却器、空水冷却器等,冷却介质只有一种或两种。
4、如图3-4所示,现有双馈发电机定子接线箱,以8mw双馈发电机为例,由于目前定子发出的电压最高为10.5kw,电压相对较低,导致电流很大,可以看出定子三相电缆每相需要8根400mm2的电缆,三相共需要24根400mm2的电缆,电缆数量较多,电缆较粗,成本较高,使得整个风电机组成本相对较高。
5、综上所述,目前该系统中双馈发电机定、转子发出来的低压电需要通过变压器升压后并入电网;而且,目前定子发出的电压最高为10.5kw,电压相对较低,导致电流很大,从发电机定子三相绕组接入变压器等设备使用的电缆数量很多,电缆很粗,成本较高,使得整个风电机组成本相对较高。
6、有鉴于此,本发明提出一种35kv电网直连型双馈风力发电机,以克服现有技术的缺陷。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,本发明提供的一种35kv电网直连型双馈风力发电机,具有单机功率大、输出电压高、电流小、换热效率高、可靠性高等优势,可有效节约升压变压器成本、减少机组电缆数量,有效降低整个机组的设计制造成本。
2、本发明的一种35kv电网直连型双馈风力发电机,其上部设置有冷却装置,包括定子、转子、轴承单元以及滑环刷架系统,所述定子包括定子机座和定子绕组装配,在所述定子机座上安装有转子,通过设置于定子机座两端的轴承单元将转子进行支撑固定,所述定子绕组装配通过定子接线箱与电网直接连接,在所述定子绕组装配的两端定子线圈表面设置有至少一层的冷却管道。
3、进一步地,所述定子绕组装配由定子线圈和定子铁心组成,所述定子铁芯嵌入定子线圈后将定子绕组装配的两端采用灌封胶进行整体灌封。
4、进一步地,所述定子线圈绝缘层采用玻璃布补强的环氧多胶云母带以及多级防电晕材料组合制成,通过模压工艺形成框式定子线圈。
5、进一步地,所述定子接线箱上的电缆采用高压电缆t型连接器连接。
6、进一步地,所述发电机的定子多相电缆中的任一一相仅有2根电缆。
7、进一步地,所述电缆的截面积为70mm2。
8、进一步地,在所述冷却管道内通入冷却工质。
9、进一步地,在所述定子绕组装配端产生的热量由冷却装置产生的冷风和布置于冷却管道中的冷却工质进行冷却,在发电机中部产生的热量通过冷却装置中空水冷却器的冷却水进行冷却。
10、进一步地,所述定子机座的一侧与滑环刷架系统连接。
11、进一步地,所述电网为35kv高压电网。
12、本发明相比现有技术具有以下优点:
13、1、本发明通过采用电网直连的35kv高压双馈风力发电机设计,发电机定子输出电压直接为35kv,与电网直接连接进行能量传输,取消了变压器;
14、2、本发明采用特殊绝缘材料及模压工艺的框式定子线圈,35kv电机定子线圈绝缘层采用特殊的绝缘材料,所述定子线圈绝缘采用玻璃布补强的环氧多胶云母带对地绝缘材料+低阻带+中阻带+高阻带多级防电晕的结构,并通过模压工艺形成框式定子线圈;
15、3、本发明定子线圈嵌入定子铁心以后对定子绕组端部采用高导热的灌封胶进行整体灌封,采用整体灌封的定子绕组装配端部防电晕结构,解决高压带来的电晕放电损伤绝缘问题;
16、4、本发明通过在定子绕组端部采用高效冷却工质冷却散热结构,在定子绕组装配端部布置密集的冷却管道,定子绕组装配端部采用整体灌封的防电晕结构;定子绕组装配端部沿线圈表面根据空间尺寸密集布置一层或多层冷却管道,且管道内通入高效冷却工质,将定子绕组装配端部产生的热量带走,起到冷却端部的作用,冷却管道的间隔距离越小越好;
17、5、本发明通过采用多介质的冷却方式,发电机产生的热量通过空气、水、高效冷却工质三种冷却介质进行冷却,冷却效率高;
18、6、本发明的发电机内部产生热量在不同的区域采用不同的冷却介质进行冷却,在整个通风冷却回路中,发电机两侧定子绕组装配端部产生的热量由冷却装置产生的空气和布置在定子绕组装配端部布置密集的冷却管道中的冷却介质进行冷却;发电机中部产生的热量通过冷却装置中空水冷却器的冷却水进行冷却;
19、7、本发明采用高压电缆t型连接器连接的定子接线箱,该结构可大大缩小接线箱尺寸,例如:35kv高压双馈风力发电机的定子三相电缆每相仅仅需要2根70mm2的电缆,三相共需要6根70mm2的电缆,电缆数量较少,成本较原来大幅降低。
1.一种35kv电网直连型双馈风力发电机,其上部设置有冷却装置(8),其特征在于,包括定子、转子、轴承单元以及滑环刷架系统(4),
2.根据权利要求1所述的35kv电网直连型双馈风力发电机,其特征在于,所述定子绕组装配(2)由定子线圈和定子铁心组成,所述定子铁心嵌入定子线圈后将定子绕组装配(2)的两端采用灌封胶进行整体灌封。
3.根据权利要求2所述的35kv电网直连型双馈风力发电机,其特征在于,所述定子线圈绝缘层采用玻璃布补强的环氧多胶云母带以及多级防电晕材料组合制成,通过模压工艺形成框式定子线圈。
4.根据权利要求1所述的35kv电网直连型双馈风力发电机,其特征在于,所述定子接线箱(12)上的电缆(122)采用t型连接器(121)连接。
5.根据权利要求4所述的35kv电网直连型双馈风力发电机,其特征在于,所述发电机的定子多相电缆中的任一一相仅有2根电缆(122)。
6.根据权利要求5所述的35kv电网直连型双馈风力发电机,其特征在于,所述电缆(122)的截面积为70mm2。
7.根据权利要求1所述的35kv电网直连型双馈风力发电机,其特征在于,在所述冷却管道(21)内通入冷却工质。
8.根据权利要求1所述的35kv电网直连型双馈风力发电机,其特征在于,在所述定子绕组装配(2)端产生的热量由冷却装置(8)产生的冷风和布置于冷却管道(21)中的冷却工质进行冷却,在发电机中部产生的热量通过所述冷却装置(8)中空水冷却器中的冷却水进行冷却。
9.根据权利要求1所述的35kv电网直连型双馈风力发电机,其特征在于,所述定子机座(5)的一侧与所述滑环刷架系统(4)连接。
10.根据权利要求1-9任一项所述的35kv电网直连型双馈风力发电机,其特征在于,所述电网(1)为35kv高压电网。
