Основные определения: электрические и энергетические сис-мы, электрические станции. Харак-ка энергетической и электрической сис-м. Потребители электроэнергии. Номинальный ряд напряжений (стр. 2 )

Если пренебречь потерями в сопротивлениях обмоток автотрансформатopa, можно записать следующее выражение:

Преобразуя правую часть выражении, получаем:

Где -трансформаторная мощность передаваемая магнитным путем из первичной обмотки во вторичную ; - электрическая мощность, передаваемая из первичной обмотки во вторичную, за счет их гальванической связи без трансформации.

В номинальном режиме проходная мощность является номинальной мощностью автотрансформатора S=Sном, а трансформаторная мощность - типовой мощностью

Размеры магнитопровода, а следовательно, его масса определяются трансформаторной (типовой) мощностью, которая составляет лишь часть номинальной мощности:

,

где =/-коэффициент трансформации,

Kвыг - коэффициент выгодности или коэффициент типовой мощности

Из уравнения следует, что чем ближе к , тем меньше Квыг и меньшую долю номинальной составляет типовая мощность. Это означает, что размеры авто­трансформатора, его масса, расход активных материалов уменьшаются по сравнению с трансформатором одинаковой номинальной мощности.

Таким образом, еще раз можно подчеркнуть, что обмотки и магнитопровод АТ рассчитываются на типовую мощность, которую иногда называют расчетной мощностью.

7. Режимы трехобмоточных автотранс­форматоров. При выборе мощности ав­тотрансформатора, при решении вопроса о допустимости того или иного режима, при подсчете потерь мощности и энергии в автотрансформаторе необходимо знать нагрузку каждой его обмотки, в осо­бенности наиболее нагруженной.

Режимы, в которых мощность пере­дается из системы высшего напряжения в систему среднего напряжения или в обратном направлении (третичная об­мотка не нагружена), являются авто­трансформаторными. При этих режимах

передаваемая мощность не должна пре­вышать номинальную мощность авто­трансформатора.

Если третичная обмотка также нагру­жена (такой режим принято называть комбинированным), то токи в последо­вательной и общей обмотках можно представить состоящими из двух слагае­мых, а именно: а) тока, соответствующего мощности, передаваемой в автотранс­форматорном режиме из системы выс­шего напряжения в систему среднего напряжения (или в обратном направле­нии); б) тока, соответствующего мощ­ности, передаваемой в трансформатор­ном режиме через третичную обмотку в том или ином направлении. Слагаемые токов в последовательной и общей об­мотках должны быть суммированы геометрически с учетом направления передачи мощности. Комбинированные режимы трехобмоточных автотрансфор­маторов наиболее часты. Характерными являются следующие два.

Режим 1. Мощность передается в направлении ВН -» СН и одновременно ВН->НН (рис. 22.7, а) или в обратном направлении: СН-+ВН и одновременно НН -» ВН. Слагаемые токов автотранс­форматорного режима в последователь­ной и общей обмотках обозначены на схемах соответственно /Пат и /Оат. Они находятся в противофазе. Слагаемая тока трансформаторного режима в общей и последовательной обмотках обозначена /тр (см. пунктирную стрелку).

Рис. 22.7. Схемы, поясняющие распределение тока в обмотках трехобмоточного автотранс­форматора в комбинированных режимах:

а — режим 1; б — режим 2

В рассматриваемом режиме состав­ляющие тока автотрансформаторного и трансформаторного режимов в последо­вательной обмотке направлены согласно, поэтому

причем , .

где Рс — jQc - мощность у выводов среднего напряжения, а Рн — jQh — мощ­ность у выводов низшего напряжения. Нагрузка последовательной обмотки

В общей обмотке составляющие тока автотрансформаторного и трансформа­торного режимов направлены встречно, поэтому

Iо = Iоат —Iтр

Принимая во внимание, что сумма МДС последовательной и общей обмо­ток (как от полных токов, так и от состав­ляющих) равна нулю, имеем

IoaтW2 =Iпaт(W1- W2), откуда

Нагрузка общей обмотки равна:

Активная и реактивная составляющие нагрузки общей обмотки могут быть положительными или отрицательными в зависимости от значений составляю­щих автотрансформаторного и транс­форматорного режимов. Кажущаяся мощность не зависит от знака составляющих. В рассматриваемом режиме ток в общей обмотке меньше, чем в транс­форматорном режиме НН ↔ ВН или в автотрансформаторном режиме СН ↔ВН. Рассматриваемый комбинирован­ный режим ограничен мощностью по­следовательной обмотки.

Режим 2. Мощность передается в направлении ВН →СН и одновременно НН →СН (рис. 22.7, б) или в обратном направлении СН→ВН и СН→ НН.

7.

В последовательной обмотке состав­ляющая тока трансформаторного ре­жима отсутствует, поэтому

где где Рв - jQB — мощность у выводов выс­шего напряжения. Нагрузка последовательной обмотки

В общей обмотке составляющие тока автотрансформаторного и трансфор­маторного режимов направлены соглас­но, поэтому

Io=Ioат+Iтр, причем

где Рн — jQH — мощность у выводов низ­шего напряжения.

Нагрузка общей обмотки может быть определена из следующего выражения:

Составляющие тока (мощности) автотрансформаторного и трансформа­торного режимов суммируются в общей обмотке. Рассматриваемый режим огра­ничен мощностью общей обмотки.

Заметим, что расчет по приведенным выше формулам необходимо в том случае, когда токи в обмотках значительно различаются по фазе. При не значительной разнице в фазных углах кажущиеся мощности в обмотках могут быть суммированы алгебраически:

в режиме 1:

в режиме 2:

8. ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ. УСЛОВИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЫ АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ.

Сумма трансформаторной и электромагнитной мощностей равна проходной мощности АТ:

.

Отношение трансформаторной мощности к проходной называется коэффициентом типовой мощности (коэффициент выгодности):

.

Под номинальной мощностью АТ понимают его проходную мощность при номинальных условиях. Соответствующую номинальной мощности трансформаторную (электромагнитную) называют типовой мощностью. Размеры и масса АТ определяется не проходной, а трансформаторной мощностью. Чем ближе к единице UС/UВ, тем меньше трансформаторная мощность при заданной проходной мощности. Следовательно, замена трансформатора соответствующим АТ выгодна.

Преимущества АТ перед трансформаторами той же проходной мощности:

1) для изготовления АТ требуется меньше меди, стали и изоляционных материалов, поэтому стоимость АТ меньше;

2) потери мощности в АТ меньше, КПД выше;

3) габариты АТ меньше, что позволяет строить его с большой проходной мощностью и облегчает транспортировку.

Перечисленные преимущества тем значительнее, чем меньше разность ВН и СН.

Силовые АТ снаряжены третичными обмотками НН (6–35 кВ), соединенными в треугольник, предназначены эти обмотки для компенсации гармонических составляющих напряжения, кратных трем, и уменьшения сопротивления нулевой последовательности АТ. Обмотка НН также используется для электроснабжения местных потребителей или для присоединения генераторов (синхронных компенсаторов). Обмотка НН увеличивает размеры, массу и стоимость АТ, поэтому если эта обмотка служит только для компенсации гармонических составляющих напряжения, кратных трем, и уменьшения сопротивления нулевой последовательности АТ, то мощность ее определяется требованиями термической и электродинамической стойкости при КЗ и составляет около 1/3 типовой мощности АТ. Если же обмотка НН служит для присоединения генератора или синхронного компенсатора, то её мощность должна быть увеличена до типовой мощности. Затраты материала и стоимости АТ при этом увеличатся.

Трехобмоточный АТ приблизительно эквивалентен трансформатору, мощность которого равна:

,

где – мощности соответственно общей, последовательной и третичной обмоток (обмотка НН).

Недостатки АТ:

1) относительно низкое напряжение КЗ и связанное с этим большие токи КЗ и электродинамические силы в обмотках при КЗ. Этот недостаток устраняется увеличением сопротивления рассеивания путем уменьшения диаметра стержней и увеличения промежутков м/у обмотками, несмотря на то, что увеличение полей рассеивания приводит к увеличению потерь мощности и местным нагревам.

2) АТ с ВН 220 – 500 кВ имеют напряжения КЗ в режиме ВН–СН в пределах от 8 до 11,5%, а напряжение КЗ в режиме ВН–НН, отнесенной к номинальной мощности АТ, значительно больше 20 – 35%. Это объясняется значительным расстоянием м/у обмотками НН, общей и последовательной обмотками.

3) изменение напряжения проводов относительно земли в сети СН при замыкании на землю в сети ВН, которое тем больше, чем больше отношение напряжения высокого UВ к напряжению среднему UС UВ/UС. В незаземленных системах эти напряжения достигают недопустимых значений.

4) перенапряжения в сети ВН вызывают на выводах СН АТ более значительные перенапряжения, чем у трансформаторов. Это необходимо учитывать при конструировании изоляции.

5) со стороны ВН и СН АТ защищают разрядниками. Разрядники должны быть присоединены без разъединителей м/у АТ и ближайшим разъединителем с тем, чтобы разрядники оставались включенными при отключении АТ с одной из сторон.

Условия параллельной работы АТ.

При параллельной работе АТ (или трехобмоточных трансформаторов с автотрансформаторным соединением обмоток ВН и СН) нагрузка м/у ними будет распределяться пропорционально их номинальной мощности, также как и для двухобмоточных трансформаторов лишь при соблюдении следующих условий:

1) номинальные напряжения ВН, СН и НН должны быть соответственно равны;

2) напряжения КЗ каждой пары обмоток ВН–СН, ВН–НН и СН–НН параллельно работающих АТ должны быть соответственно равны;

8.

3) группы соединений соответствующих обмоток должны быть тождественны.

Следовательно, параллельная работа с распределением нагрузки м/у АТ, пропорциональной их номинальной (проходной, транзитной) мощности, возможно при условии равенства номинального первичного и вторичного напряжений, напряжений КЗ и тождественности групп соединений обмоток.

Отклонение коэффициента трансформации не должно быть больше ± 5%, а измерение при испытании напряжений КЗ не более ± 10% от их среднего значения.

Если будут точно соблюдаться эти условия, то в замкнутых контурах не будут циркулировать уравнительные токи.

23. РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Для нормальной работы потребителей необходимо поддерживать определенный уровень напряжения на шинах подстанций. В электри­ческих сетях предусматриваются способы регулирования напряжения, одним из которых является изменение коэффициента трансформации трансформаторов.

Известно, что коэффициент трансформации определяется как отношение первичного напряжения ко вторичному, или

где w1, w2 — число витков первичной и вторичной обмоток соответственно.

Отсюда U2 = U1w2/w1.

Обмотки трансформаторов снабжаются дополнительными ответ­влениями, с помощью которых можно изменять коэффициент трансфор­мации. Переключение ответвлений может происходить без возбуждения (ПБВ), т. е. после отключения всех обмоток от сети или под нагрузкой (РПН).

Устройство ПБВ позволяет регулировать напряжение в пределах ±5 %, для чего трансформаторы небольшой мощности кроме основного вывода имеют два ответвления от обмотки высшего напряжения: +5% и —5% (рис. 2.39, а). Если трансформатор работал на основном выводе 0 и необ­ходимо повысить напряжение на вторичной стороне U2, то, отключив трансформатор, производят переключение на ответвление -5%, уменьшая тем самым число витков wt.

На трансформаторах средних и больших мощностей предусматриваются четыре ответвления ±2 х 2,5%, переключение которых производится спе­циальными переключателями барабанного типа, установленными отдельно для каждой фазы (рис. 2.39, б). Рукоятка привода переключателя выведена на крышку трансформатора.

Положения А4-А5 и А2-А3 соответствуют увеличению коэффициента трансформации на 2,5 и 5%, а положения А5-А6 и А6-А7 — уменьшению на 2,5 и 5%.

Устройство ПБВ не позволяет регулировать напряжение в течение суток, так как это потребовало бы частого отключения трансформатора для производства переключений, что по условиям эксплуатации практически недопустимо. Обычно ПБВ используется только для сезонного регулирова­ния напряжения.

Регулирование под нагрузкой (РПН) позволяет переключать ответвле­ния обмотки трансформатора без разрыва цепи. Устройство РПН преду­сматривает регулирование напряжения в различных пределах в зависимости от мощности и напряжения трансформатора (от ±10 до ±16% ступенями приблизительно по 1,5%)

Регулировочные ступени выполняются на стороне ВН, так как меньший по значению ток позволяет облегчить переключающее устройство. Для расширения диапазона регулирования без увеличения числа ответвлений применяют ступени грубой и тонкой регулировки (рис. 2.40).

Наибольший коэффициент трансформации получается, если переключатель П нахо­дится в положении //, а избиратель И — на ответвлении 6. Наименьший коэффициент трансформации будет при положении переключателя /, а избирателя — на ответвлении 1.

рис. 2.40

Переход с одного ответвления регулировочной обмотки на другое осу­ществляется так, чтобы не разрывать ток нагрузки и не замыкать накоротко витки этой обмотки. Это достигается в специальных переключающих уст­ройствах с реакторами или 23.

23.

резисторами. Схема с резисторами (рис. 2.41). обладает рядом преимуществ перед схемой с реакторами. Допустим, что необходимо уменьшить число витков в регулировочной обмотке, т. е. перейти на ответвление 4. Последовательность работы элементов РПН в этом случае будет следующей: обесточенный избиратель И2 переводится в поло­жение 4, затем отключается К1 и ток нагрузки кратковременно проходит по R1 и К2 при третьей операции замыкается КЗ, при этом половина тока нагрузки проходит по R1 и К2, а половина — по R2 и КЗ, кроме того, витки регулировочной обмотки 5 — 4 оказываются замкнутыми через R1

и R2 и по ним проходит ограниченный по значению циркулирующий ток; при следующих операциях (4 и 5) размыкается К2 и замыкается К4, при этом ток нагрузки проходит по регулировочной обмотке на ответвление 4, избиратель И2, контакты К4 к выводу 0.

Управление РПН может осуществляться дистанционно со щита управления вручную или автома­тически.

Дальнейшим совершенствованием РПН является применение тиристорных переключателей. Тиристоры срабатывают в моменты переходов тока нагрузки через нуль и последовательно включают необходимую комбина­цию вторичных обмоток.

Регулирование напряжения в автотрансформаторах имеет некоторую особенность. Если ответвления выполнить в нейтральной точке (рис. 2.42, а). то это позволяет облегчить изоляцию переключающего устройства и рас­считать его на меньший ток, так как в общей обмотке автотрансформатора проходит разность токов. Такое регулирование называется связанным, т. е. при переключении ответвлений одновременно меняется количество витков ВН и СН. Это приводит к резким изменениям индукции в сердечнике и коле­баниям напряжения на обмотке НН.

Независимое регулирование в автотрансформаторе можно осуществить с помощью регулировочной обмотки на линейном конце среднего напряжения (рис. 2.42, б). В этом случае переключающее устройство должно быть рас­считано на полный номинальный ток, а изоляция его — на полное напряже­ние средней обмотки.

Для регулирования напряжения под нагрузкой на мощных трансфор­маторах и автотрансформаторах применяются также последователь­ные регулировочные трансформаторы. Они состоят из последовательного трансформатора, который вводит добавочную ЭДС в основную обмотку автотрансформатора, и регулировочного автотрансформатора, который меняет эту ЭДС. С помощью таких трансформаторов можно изменять не только напряжение (продольное регу­лирование), но и его фазу (поперечное регулирование). Устройство таких трансформаторов значительно сложнее, чем РПН, поэтому они дороже и применение их ограничено.

9. СИНХРОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

а) Технические характеристики и конструкции современных генераторов

Для выработки электроэнергии на электростанциях применяют синх­ронные генераторы трехфазного переменного тока. Различают турбоге­нераторы (первичный двигатель — паровая или газовая турбина) и гидрогенераторы (первичный двигатель — гидротурбина).

Для синхронных электрических машин в установившемся режиме ра­боты имеется строгое соответствие между частотой вращения агрегата и, об/мин, и частотой сети /, Гц:

(2.1)

n = 60f/р,

где р — число пар полюсов обмотки статора генератора.

Паровые и газовые турбины выпускают на большие частоты вращения (3000 и 1500 об/мин), так как при этом турбоагрегаты имеют наилучшие технико-экономические показатели. На тепловых электростанциях (ТЭС), сжигающих обычное топливо, частота вращения агрегатов, как правило, составляет 3000 об/мин, а синхронные турбогенераторы имеют два полюса. На АЭС применяют агрегаты с частотой вращения 1500 и 3000 об/мин.

Быстроходность турбогенератора определяет особенности его кон­струкции. Эти генераторы выполняются с горизонтальным валом. Ротор турбогенератора, работающий при больших механических и тепловых на­грузках, изготовляется из цельной поковки специальной стали (хромонике-левой или хромоникельмолибденовой), обладающей высокими магнитны­ми и механическими свойствами.

Ротор выполняется неявнополюсным. Вследствие значительной ча­стоты вращения диаметр ротора ограничивается по соображениям механи­ческой прочности 1,1 — 1,2 м при 3000 об/мин. Длина бочки ротора также имеет предельное значение, равное 6 — 6,5 м. Определяется оно из условий допустимого статического прогиба вала и получения приемлемых вибрационных характеристик.

В активной части ротора, по которой проходит основной магнитный поток, фрезеруются пазы, заполняемые катушками обмотки возбуждения (рис. 2.1). В пазовой части обмотки закрепляются немагнитными легкими, но прочными клиньями из дюралюминия. Лобовая часть обмотки, не ле­жащая в пазах, предохраняется от смещения под действием центробежных сил с помощью бандажа. Бандажи являются наиболее напряже2нными в механическом отношении частями ротора и обычно выполняются из не­магнитной высокопрочной стали. По обеим сторонам ротора на его валу устанавливаются вентиляторы (чаще всего пропеллерного типа), обеспечи­вающие циркуляцию охлаждающего газа в машине.

Статор турбогенератора состоит из корпуса и сердечника. Корпус изго­товляется сварным, с торцов он закрывается щитами с уплотнениями в ме­стах стыка с другими частями (рис. 2.1). Сердечник статора набирается из изолированных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Листы набирают пакетами, между которыми оставляют вентиляционные каналы. В пазы, имеющиеся во внутренней расточке сердечника, укладывается трехфазная обмотка, обычно двухслойная.

Гидравлические турбины имеют обычно относительно малую частоту вращения (60 — 600 об/мин). Частота вращения тем меньше, чем меньше напор воды и чем больше мощность турбины. Гидрогенераторы поэтому являются тихоходными машинами и имеют большие размеры и массы, а также большое число полюсов.

Гидрогенераторы выполняют с явнополюсными роторами и преимуще­ственно с вертикальным расположением вала. Диаметры роторов мощных гидрогенераторов достигают 14— 16 м, а диаметры статоров — 20 — 22 м.

В машинах с большим диаметром ротора сердечником служит обод, собираемый на спицах, которые крепятся на втулке ротора. Полюсы, как и обод, делают наборными из стальных листов и монтируют на ободе ро­тора с помощью Т-образных выступов (рис. 2.2). На полюсах помимо об­мотки возбуждения размещается еще так называемая демпферная обмотка, которая образуется из медных стержней, закладываемых в пазы на полюсных наконечниках и замыкаемых с торцов ротора кольцами. Эта об­мотка предназначена для успокоения колебаний ротора агрегата, которые возникают при всяком возмущении, связанном с резким изменением на­грузки генератора.

В турбогенераторах роль успокоительной обмотки выполняют массив­ная бочка ротора и металлические клинья, закрывающие обмотку возбуж­дения в пазах.

Статор гидрогенератора имеет принципиально такую же конструкцию, как и статор турбогенератора, но в отличие от последнего выполняется разъемным. Он делится по окружности на две — шесть равных частей, что значительно облегчает его транспортировку и монтаж.

В последние годы начинают находить применение так называемые капсульные гидрогенераторы, имеющие горизонтальный вал. Такие генера­торы заключаются в водонепроницаемую оболочку (капсулу), которая с внешней стороны обтекается потоком воды, проходящим через турбину. Капсульные генераторы изготовляют на мощность несколько десятков мегавольт-ампер. Это сравнительно

9.

тихоходные генераторы (п = = 60 — 150 об/мин) с явнополюсным ротором.

Среди других типов синхронных генераторов, применяемых на электро­станциях, надо отметить так называемые дизель-генераторы, соединяемые с дизельным двигателем внутреннего сгорания. Это явнополюсные ма­шины с горизонтальным валом. Дизель как поршневая машина имеет неравномерный крутящий момент, поэтому дизель-генератор снабжается ма­ховиком или его ротор выполняется с повышенным маховым моментом.

Номинальные параметры генераторов. Завод-изготовитель предназна­чает генератор для определенного длительно допустимого режима работы, который называют номинальным. Этот режим работы характеризует­ся параметрами, которые носят название номинальных данных генератора и указываются на его табличке, а также в паспорте машины.

Номинальное напряже2ние генератора — это линейное (междуфазное) напряжение обмотки статора в номинальном режиме (см. гл. 1).

Номинальным током статора генератора называется то значе­ние тока, при котором допускается длительная нормальная работа генера­тора при нормальных параметрах охлаждения (температура, давление и расход охлаждающего газа и жидкости) и номинальных значениях мощ­ности и напряжения, указанных в паспорте генератора.

Номинальная полная мощность генератора определяется по следующей формуле, кВ-А:

(2-2)

Номинальная активная мощность генератора — это наибольшая активная мощность, для длительной работы с которой он предназначен в комплекте с турбиной.

Номинальная активная мощность генератора определяется следующим выражением:

(2.3)

Номинальные мощности тур2богенераторов должны соответствовать ряду мощностей согласно ГОСТ 533 — 85Е. Шкала номинальных мощно­стей крупных гидрогенераторов не стандартизирована.

Номинальный ток ротора — это наибольший ток возбуждения генератора, при котором обеспечивается отдача генератором его номи­нальной мощности при отклонении напряжения статора в пределах ± 5 % номинального значения и при номинальном коэффициенте мощности.

Номинальный коэффициент мощности согласно ГОСТ принимается равным 0,8 для генераторов мощностью до 125 MB-А, 0,85 для турбогенераторов мощностью до 588 MB-А и гидрогенераторов до 360 MB-А, 0,9 для более мощных машин. Для капсульных гидрогенерато­ров обычно cosφ≈ 1.

Каждый генератор характеризуется также КПД при номинальной на­грузке и номинальном коэффициенте мощности. Для современных генера­торов номинальный коэффициент полезного действия колеблется в пределах 96,3-98,8%.

Основные технические данные и характеристики турбогенераторов при­ведены в табл. П2.1.

В табл. П2.1 приведены характеристики наиболее крупных гидрогенера­торов, установленных на отечественных ГЭС.

10. КОСВЕННЫЕ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ

Система охлаждения предназначена для отвода выделяемого в машине тепла с целью поддержания температуры меди обмоток, а также стали статора и ротора в допустимых пределах. При использовании изоляции класса В пре­дельные допустимые температуры зави­сят от системы охлаждения (косвенная или непосредственная), давления водо­рода и других причин и составляют для обмотки ротора 100-130 °С (при измерении методом сопротивления), для обмотки статора 120—140 °С (при изме­рении методом термопреобразователей сопротивления) и для активной стали 120 °С (при измерении методом термо­преобразователей сопротивления).

Все системы охлаждения можно под­разделить на косвенные (или поверх­ностные) и непосредственные (или внутрипроводниковые). Некоторые машины выполняют со смешанной системой охлаждения. В качестве охлаждающих сред используют воздух, водород, воду и масло.

Косвенные системы охлаждения

При косвенной системе охлаждения газ (воздух или водород) циркулирует в зазоре между ротором и статором, а также в вентиляционных каналах сер­дечника статора. Поэтому тепло, выде­ляемое в проводниках обмоток ротора и статора, поглощается охлаждающим газом лишь после того, как оно пройдет через пазовую изоляцию и сталь ротора или статора. При этом в изоляции, активной стали и на поверхности кана­лов имеют место перепады температур, сумма которых 0 равна превышению температуры меди обмотки над темпера­турой охлаждающей среды: 9 — &0- Наи­большие допустимые потери мощности в машине и соответственно ее номи­нальная мощность пропорциональны допустимому превышению температур. При косвенной системе охлаждения основная доля превышения температур приходится на изоляцию, поэтому номи­нальная мощность генератора заданных размеров в значительной мере ограни­чена тепловыми характеристиками изо­ляции.

Косвенная воздушная система охлаж­дения может быть проточной и замк­нутой. При проточной системе воздух, поступает в закрытую машину, охлаждает е и затем выбрасывается наружу. Такая вентиляция применяется генераторов небольшой мощности, так как с воздухом, несмотря на наличие фильтров, в машину попадает и пыль Для более крупных генераторов, требующих большого количества воздуха, во избежание их загрязнения применяют замкнутую вентиляцию, при которой в машине циркулирует одно и то же ко­личество воздуха; нагретый воздух охлаждается в воздухоохладителях и снова поступает к активным частям машины. Отсутствие притока воздуха извне облегчает ликвидацию пожара в машине. Косвенная воздушная система применяется для охлаждения большин­ства гидрогенераторов, турбогенерато­ров мощностью до 12 МВт включитель­но и синхронных компенсаторов мощ­ностью до 16 MB А включительно.

Косвенная водородная система ох­лаждения может быть только замкнутой. Увеличение мощности генераторов в единице требует такого повышения электромагнитных нагрузок, при кото­рых воздух не обеспечивает необходи­мый отвод тепла. Поэтому в системах охлаждения крупных турбогенераторов и синхронных компенсаторов воздух был заменен водородом. Большие размеры гидрогенераторов усложняют создание надежных уплотнений, поэтому для охлаждения гидрогенераторов водород не применяется. Это позволяет увеличить превышение температур в изо­ляции и стали, а следовательно, и мощность генератора в единице. За счет меньшей плотности водорода по срав­нению с воздухом в машине с водо­родным охлаждением снижены потери на трение ротора о водород и потери на вентиляцию, в результате чего КПД машины на 0,7 — 1% выше. Изоляция машин с водородным охлаждением ока­зывается более долговечной, так как исключается образование озона, оказы­вающего разрушающее воздействие на изоляцию. Водород не поддерживает горения, поэтому уменьшается опасность развития пожара в генераторах.

Водородное охлаждение создает так­же и ряд трудностей, обусловленных возможностью образования взрывоопас­ной смеси при определенном содержа­нии водорода и кислорода и наличии высокой температуры. Для устранения опасности взрыва содержание водорода должно быть более 70%; обычно оно равно 97-99%. Кроме того, во избе­жание проникновения воздуха внутрь машины давление водорода должно быть выше атмосферного - не менее 0,103-0,107 МПа. Корпус машины должен быть механически более проч­ным, чем при воздушном охлаждении, а также газонепроницаемым; это по­вышает требования к качеству сварки.

При косвенной системе охлаждения, даже в случае использования среды с высокими охлаждающими свойствами, такой как водород, повышение мощ­ности генераторов ограничено превыше­ниями температуры в изоляции и стали. Поэтому в настоящее время косвенное водородное охлаждение имеют турбо­генераторы мощностью лишь от 32 До ПО МВт и синхронные компенса­торы мощностью 32 MB-А и более.

11. НЕПОСРЕДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ СИНХР. ГЕНЕРАТОРОВ.

В этих системах охлаждающая среда непосредственно соприкасается с медью обмоток, благодаря чему основная часть тепла, выделяемого в меди, отводится непосредственно к охлаждающей среде, минуя изоляцию и сталь.

Непосредственное водородное охлаждение в генераторах типа ТГВ производит охлаждение непосредственно обмотки ротора. В генераторах ТГВ 200МВт или 300МВт также выполнено непоср. охлаждение обмоток статора. Водород подаётся в тонкостенные трубки из немагнитной стали, заложенные внутри стержневой обмотки и открытые в лобовых частях. В обоих типах генератора водород поддерживается под давлением 0,2-0,4 МПа.

Генераторы с непосредственным водородным охлаждением совместно с воздушным охл. работать не могут, так как обмотка рассчитанная на форсированное охлаждение водородом при работе с воздушным охл. перегревается и откажет. Поэтому при появлении больших утечек водорода из генератора - срабатывает защита, давление водорода резко падает, генератор подлежит дальнейшей разгрузке и аварийному отключению от сети. Дальнейшее включение генератора возможно лишь после проверки, отыскания и устранения утечек путём заполнения генератора воздухом, и заполнения его водородом под давлением.

Непоср. жидкостное охлаждение генераторов.

При выполнении непоср. жид. охл. ген. в качестве охлаждающей жидкости применяется масло или дистиллированная вода, которые обладают более высокой теплоотводящей способностью по сравнению с водородом и позволяют больше увеличить единицы мощности при сохранении размеров генератора. Дистил. вода по сравнению с маслом имеет значительно больше достоинств: 1) Более высокие теплоотводящие св-ва. 2) Пожаробезопасность.

Охлаждение обмотки статора водой в сочетании с неп. охл. водородом обмотки ротора и статора применияются в ТВВ на 160 – 800 МВт. Опыт эспл. ТВВ показал, что они имеют значительно больше резерва в системе охлаждения. Выполнение непоср. охл. ротора связанно с большими трудностями, особенно в отношении подвода воды вращающемуся ротору. В процессе эксплуатации ведётся постоянный контроль за нагревом активных частей генератора. Всё это контролируется темп. датчиками(терморезисторами), которые укладываются непоср. на дно паза, для изм. темп. стали и между стержнями для изм. темп. меди.- в местах предполог. наиб. нагрева машины.

Темп. обм. ротора изм. косвенно, то есть при изменении омического сопротивления обмотки. Типы ТГ с такими охлаждениями:

Марка	Система охлаждения	Мощности генераторов S, МВА
Т	Косв. замкнутая воздушная	2.5; 4; 6; 12
ТВ	Косв. замк. водор. Pдавл=0.105-0.2 МПа	30; 50; 60; 100; 150
ТВФ	Косв. стат/ и неп. ротора водор. P=0.3МПа	60; 100; 120; 200
ТГВ	Неп. стат. и ротор. Водор. P=0.4 МПа	200; 300
ТВВ	Неп. стат. водой, рот. водор. P=0.4 МПа	150; 200; 300; 500; 800
ТВМ	Неп. стат. маслом, ротора водой	60; 300

СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ