Эксплуатация генераторов. Системы возбуждения генераторов и синхронных компенсаторов

5.  эксплуатация генераторов

5.1.  Элементы конструкции генераторов

Краткие сведения о типах и конструкциях генераторов v Системы охлаждения v Конструкции статора и ротора v Системы уплотнения вала v Системы маслоснабжения v Системы охлаждения статорной обмотки водой v Газовая схема генераторов

5.1.1.  системы охлаждения

Турбогенераторы могут быть с воздушным, водородным, водородно-жидкостным или жидкостным охлаждением. Гидрогенераторы – с воздушным или воздушно-жидкостным. При этом охлаждением может быть косвенным, когда охлаждающая среда не касается непосредственно меди обмоток, и непосредственным, когда охлаждающие газ или жидкость подаются в полые проводники обмотки.

Турбогенераторы с воздушным охлаждением выпускаются на небольшие мощности (до 12 МВт). При этом охлаждение может быть проточным и замкнутым. При проточной системе охлаждающий воздух подается прямо из машзала. При мощностях 30 МВт и более применяется косвенное водородное охлаждение. Водородное охлаждение эффективнее воздушного, т.к. водород имеет в 7 раз больший коэффициент теплопередачи. Т.к. он имеет значительно меньшую плотность, уменьшаются вентиляционные потери. В среде водорода отсутствует окисление обмоток. В машинах 60 МВт и выше применяется непосредственное водородное охлаждение. При непосредственном охлаждении водород подается внутрь полых витков обмотки. При непосредственном жидкостном охлаждении генераторов в качестве охлаждающей среды применяют дистиллированную воду или масло

В эксплуатации имеются следующие типы генераторов:

ТВ – с косвенным водородным охлаждением;

ТВФ – с непосредственным (форсированным) водородным охлаждением обмотки ротора и косвенным статора;

У ТГ типа ТВФ на боковых поверхностях проводников обмотки ротора фрезерованы косые вентиляционные каналы. При вращении ротора водород из зазора попадает в заборное отверстие и, дойдя до дна паза, выходит через выпускное отверстие в зазор.

ТГВ – с непосредственным водородным охлаждением обмоток ротора и статора;

ТВВ – с непосредственным охлаждением обмотки ротора водородом, статора – водой;

ТГВ (500 МВт) – с непосредственным охлаждением обмоток ротора и статора водой;

ТВМ – обмотка ротора охлаждается водой, статора – маслом.

5.1.2.  статор генератора

Статор состоит из корпуса, стального сердечника и обмотки.

Корпус выполняется газоплотным. С торцов закрывается торцевыми щитами, которые выполнены из двух половин.

Повреждения корпуса – трещины в сварочных швах.

Сердечник набирается из листов электротехнической стали толщиной 0,35, 0,5 мм. Из листов набираются пакеты, а из пакетов – сегменты сердечника. Между пакетами устанавливаются распорки из немагнитной стали для создания вентиляционных каналов. Опресованный сердечник закрепляется нажимными кольцами и стяжными болтами (шпильками). Сердечник может быть жестко прикреплен к корпусу или, для уменьшения вибраций, может применяться эластичная подвеска. Для той же цели в ТГВ-500 средняя часть корпуса крепится к фундаменту через эластичные лапы.

Повреждения сердечника: ослабление прессовки приводит к вибрации листов, истирается изоляция между листами, что приводит к появлению местных нагревов стали и даже к «пожару стали». Истирание изоляции стержней вибрирующими листами может привести к замыканию обмотки на корпус.

Обмотки статора выполняются двухслойными корзиночного типа. В каждом пазу укладываются два стержня, принадлежащие разным секциям. Лобовые части испытывают большие механические усилия при протекании токов КЗ, поэтому их крепят бандажными кольцами к кронштейну. Изоляция обмоток выполняется микалентой. Затем производится компаундирование – сушка изолируемого стержня в вакууме при 150°С и пропитка компаундом под давлением. Для мощных генераторов применяется термореактивная изоляция из стекломикаленты, изготовленной из лепестков слюды с подложкой из стеклоткани. Обмотка статора в генераторах ТГВ охлаждается при циркуляции водорода по трубкам из нержавеющей стали (рис.5.1 б); в генераторах ТВВ – при циркуляции воды по полым проводникам (рис.5.1 в). Стержни в пазах крепятся клиньями из гетинакса (рис.5.1 а). Заклиновка должна быть достаточно плотной во избежание вибрации. Соединение стержней между собой выполняется твердым припоем встык с применением медной обоймы (рис.5.2 а); внахлест (рис.5.2 б) или при помощи медных щек. Подвод и отвод воды к стержням в ТВВ выполняется при помощи эластичных фторопластовых шлангов. Выводы генераторов охлаждаются водой или водородом в зависимости от системы охлаждения.

5.1.3.  ротор генератора

Диаметр роторов турбогенераторов не превышают 1 м при длине бочки 4 – 5 м. Это обусловлено высокой скоростью ротора ТГ (3000 об/мин). Ротора более тихоходных гидрогенераторов имеют большой диаметр (до 10 м и выше) при небольшой длине (не более 2 м).