Система охлаждения СГ

Синхронные генераторы.

Общие сведения

Для выработки э.э. на электростанциях применяют трехфазные СГ переменного тока.

Различают турбогенераторы (первичный двигатель – паровая или газовая турбина) и гидрогенераторы (первичный двигатель – гидротурбина).

Между скоростью вращения ротора СГ и частотой тока в сети существует связь

, об/мин. (1)

где р – число пар полюсов обмотки ротора СГ .

ТГ – быстроходны: на ТЭС n = 3000 об/мин ; n = об/мин ;

на АЭС иногда р = 2; n= об/мин.

СГ состоит из статора и ротора. В наиболее распространенных конструкциях на неподвижном статоре располагается трехфазная обмотка переменного тока. Эта обмотка закладывается в пазы статора, набранного из пластин электротехнической стали. На вращающемся роторе располагается обмотка возбуждения (ОВ), питаемая постоянным током от системы возбуждения. Передача постоянного тока на вращающуюся ОВ осуществляется с помощью колец и щёток, рис.3. Конструкция ротора может быть неявнополюсной ( ) и явно полюсной . рис.4. Быстроходные машины являются неявнополюсными.

Ротор быстроходных ТГ (и СД)

представляет собой цельнокованый

цилиндр из высокопрочной стали.

В бочке ротора вдоль цилиндра

профрезерованы пазы, в которые

заложена ОВ из профилированной

меди. Витки изолируются друг

от друга микалентой. От стали ротора ОВ изолируется миканитовыми пластинами. Для удержания от центробежных сил ОВ укрепляется в пазах немагнитными металлическими клиньями. Лобовые части обмоток укрепляются с помощью массивных бандажей из высокопрочной немагнитной стали. Диаметр ротора не превышает 1250 мм. Ограничение размеров ротора (рис.2.) обусловлено недопустимостью прогиба ротора и борьбой с механическим резонансом (собственная частота колебаний приближается к вынужденной). Для исключения прогиба ротора при отключенном СГ используется валоповорот.

Рис.2

щ щ

Гидрогенераторы, СК, тихоходные СД имеют ротор с явновыраженными полюсами. ОВ выполняются в виде катушек прямоугольного сечения , размещаемых на сердечниках полюсов и удерживаемых от центробежных сил полюсными наконечниками. Явнополюсные машины тихоходны: n = 60-600 об/мин. Размещение в основном вертикальное, рис.4. Диаметр ротора достигает 16 м.

Рис.4

Номинальные параметры СГ (характеризуют возможность длительной работы при расчетных условиях охлаждения); указываются в справочниках, на щитках СГ:

1. тип СГ (ТВВ, ТВФ, ТВС, ТГВ, ТВМ);

2. число фаз;

3. ;

4. ;

5. ;

6. статора, кВ;

7. статора, кА;

8. схема соединения фаз ( или );

9.

10.

11.

12.

13. классы изоляции обмоток статора и ротора;

14. КПД, %;

15. давление в системе охлаждения.

Система охлаждения СГ

При работе СГ его обмотки и сталь за счет потерь мощности нагреваются. Допустимая t нагрева обмоток зависит от применяемых изоляционных материалов и t охлаждающей среды. Для изоляции на асфальтобитумных лаках ( класс В) допустимая t обмоток статора – 105 С , ротора – 130 С . Превышение допустимой t - главная причина старения изоляции. Для отвода тепла от активных материалов используют системы охлаждения.

По способу отвода тепла различают косвенное и непосредственное охлаждение .

При косвенном – газ ( воздух, Н₂ ) с помощью вентиляторов , установленных на валу ротора, прогоняется через воздушный зазор и вентиляционные каналы. Газ не соприкасается с проводниками обмоток, отдача тепла осуществляется через изоляцию (барьер), что ограничивает увеличение мощности СГ.

При непосредственном – газ или жидкость контактируют с проводником, что улучшает теплоотвод и позволяет увеличить мощность.

Турбогенераторы изготавливают с воздушным , Н₂ и жидкостным охлаждением; гидрогенераторы – с воздушным и жидкостным.

Применение Н₂ по сравнению с воздухом дает преимущества, обусловленные тем, что его удельная теплоемкость по массе в 14,35 раза выше, чем у воздуха. Это улучшает теплоотвод, уменьшает расход охлаждающего газа и потери на вентиляцию, позволяет поместить газоохладители в корпусе СГ, отказавшись от громоздких охлаждающих камер под СГ, снижает старение изоляции. Н₂ не поддерживает горение, поэтому при к.з. в СГ разрушения уменьшаются. Во избежание возникновения гремучей смеси давление Н₂ в СГ поддерживается выше атмосферного ( 1,03-4 атм). Повышение давления улучшает охлаждение СГ, но повышение > 4 атм экономически нецелесообразно.Применение систем непосредственного охлаждения позволило создать СГ мощностью 300-1200 МВт.

СГ нижеуказанных серий имеют следующее охлаждение:

ТВФ, ТВС– косвенное статора Н₂, непосредственное ротора Н₂;

ТВВ – непосредственное статора Н₂О, непосредственное ротора Н₂ или Н₂О ;

ТГВ - непосредственное статора и ротора Н₂ (до 300 МВт), Н₂О – до 500 МВт;

ТВМ - непосредственное стали и обмоток статора маслом, непосредственное ротора Н₂О;