为了优化和改进大型空冷水轮发电机设计,提高电机效率,首先要考虑定子线棒换位技术。最佳的定子线棒换位方式可以十分有效的减小绕组之间的环流损耗,达到防止绕组局部过热以及提高水轮发电机效率的效果。由于水轮发电机单机容量越来越大,电磁负荷也相应增大,这严重影响电机的运行寿命和可靠性。在正常情况下,很难计算换位股线结构的损耗和测量换位股线的温度。因此,准确的计算换位股线的局部过热点,将为准确预测绝缘寿命和提高发电机容量提供一个合理的依据。所以对水轮发电机定子换位股线过热点位置以及每根股线之间温差的研究就成为关键问题。本文以一台250MW水轮发电机为例,对其流体场和温度场进行数值计算。首先,根据250MW水轮发电机结构和通风冷却方式,建立定子通风沟流体场三维求解模型,计算和分析通风沟内流体流动特性以及分布情况,分析风速入射角度对流体速度分布以及散热系数的变化情况和影响,得出流体在通风沟内的速度和散热系数的分布规律。然后,建立了水轮发电机三维定子绕组换位股线温度场求解模型,将基于流体场的计算结果而得到的定子各部分的表面散热系数,并将其作为边界条件代入定子温度场,应用有限体积法(FVM)对额定工况下的电机定子温度场进行计算。将计算得到的温度值与实测值和未考虑股线换位模型的计算结果进行对比。最后,研究了换位方式对定子温度场的影响,以360°全换位和360°不足换位两种换位方式为研究对象,采用FVM对电机定子各部分温度进行分析计算。