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随着大型发电机单机容量的不断增大和额定电压等级的不断提高，对于大型发电机主绝缘结构的要求也越来越高，除了要求能满足正常工作时电气和机械性能方面的要求，还希望能尽可能的减薄主绝缘厚度，从而不仅有益于发电机运行过程中散热，同时也减小了整个发电机的体积。因此，对于大型发电机定子线棒主绝缘结构的优化分析、改善定子线棒槽部电场分布成为大型发电机设计和制造过程中必须进行重点研究的问题。 本文以15.75kV大型水轮发电机为例，以均化大型发电机定子线棒槽部电场分布、改善定子线棒换位窄面电场集中现象进而抑制局部放电发生、降低线棒附加损耗、避免局部过热、延长主绝缘使用寿命为目标;采用三维建模软件Unigraphics NX8.0建立了无内屏蔽结构以及含有半导体层压板结构、半导体帽子结构、半导体腻子结构、全屏蔽结构四种不同内屏蔽结构的二维定子线棒模型;建立了无内屏蔽结构以及含有半导体层压板结构、半导体帽子结构、半导体腻子结构、全屏蔽结构四种不同内屏蔽结构的罗贝尔线棒和不足360°换位的定子线棒三维模型，利用多物理场耦合的有限元分析软件COMSOL Multiphysics对所建立的无内屏蔽结构的以及采用不同内屏蔽结构的定子线棒二维和三维模型分别进行数值仿真计算。分别分析比较大型发电机定子线棒二维模型以及在同一种换位方式下采用不同内屏蔽结构时的三维模型电场分布云图;分析比较不同换位方式的定子线棒采用同一种内屏蔽结构时的三维电场分布云图。 分析结果表明:由于采用不同的内屏蔽结构，大型发电机定子线棒截面电场分布得到很大改善，尤其是定子线棒换位窄面电场集中现象得到很大改善，最大电场出现在定子线棒横截面45°方向射线上。在采用半导体层压板结构、半导体帽子结构、半导体腻子结构、全屏蔽结构四种不同内屏蔽结构的定子线棒电场分布云图中，采用全屏蔽结构和半导体腻子结构的改善效果最好，在二维模型中定子线棒截面电场最大值都为5.51 kV/mm，不均匀系数都为1.53;三维模型中，采用全屏蔽结构内屏蔽层的定子线棒截面电场分布最均匀，横截面最大电场强度最小，最大电场强度为6.01 kV/mm。在采用同一种内屏蔽层的定子线棒中内屏蔽层厚度在1～2mm、内屏蔽层角部曲率半径在2.0～2.5mm时，场强均化效果较好。