Системы, обеспечивающие работу генератора:

ин-тенсивный отвод теплоты и поддержание температуры генераторов в допустимых пре-делах

во время их работы.

Ги­дрогенераторы имеют воздушное или воздушно-жидкостное охлаж­дение.
По способу отвода теплоты от

меди обмоток системы охлажде­ния подразделяются на косвенные (поверхностные) и непосред­ственные.
Температура охлаждающей среды установлена стандартами и равна 40°С

воздушного охлаждения, когда циркуляция воздуха в машине осуществляется вентиляторами, насаженными

на вал с обоих ее торцов.

Нагретый в машине воздух выбрасы­вается через горячие камеры в воздухоохладитель, расположен­ный под генератором, а оттуда через общие камеры холодного воздуха поступает обратно в генератор (рис. 1.8).

вода или масло циркулируют по внутрипроводниковым каналам и, соприкасаясь непосредственно

с нагретой медью, отводят от нее теплоту при максимальной эффективности теплопередачи, так как нет никаких барьеров­каких барьеров.
На рис. 1.14 показана схема вентиляции ТГ серии ТВВ с непосредственное охлажде­ние сердечника статора и обмотки ротора водородом и непо­средственное охлаждение обмотки ста­тора водой.

по водоро-ду, небольшая тепловая нагрузка изоляции, увеличение плотности тока в

обмотках с позволяет при тех же размерах чем в более 3 разаповысить мощность турбогенератора.

Недостатки: полые проводники, по которым циркулирует водород, должны быть относи-тельно большого сечения, что существенно снижает общее сечение меди обмотки.

дешевой бумажной изоля­ции. Кроме того, хорошие изоляцион­ные свойства масла облегчают

подвод и отвод его из обмотки.

Недостатки:
для требуемой скорости движения масла необ-ходимо большое давление, что сопряжено с дополни­тельными затратами энергии;
масло является горючей средой;
по сравнению с водой имеет меньшую тепло-отводящую способность.

водяное охлажде­ние.
На электрических станциях для охлажде­ния гене-раторов обычно используют

отработанный кон-денсат турбин либо дистиллированную воду, они не только обла­дают достаточно высокими изоли-рую­щими свойствами, но и негорючи.
Обмотка статора и вся си­стема охлаждения запол-няются конденсатом с содержани­ем соли не более 1 мг/л и электрическим сопротивлением не ниже 200 кОм-см. При работе генератора допускается повышение содержания соли до 5 мг/л и снижение электри­ческого сопротивления до 75 кОм-см.

со стороны турби­ны в зоне головок лобовых частей с помощью

фторопластовых шлангов, обладающих хорошей механической и электрической проч-ностью и необходи­мой эластичностью (рис. 1.16).
Для предотвращения скапливания в водяной сис-теме воздуха или иных газов производится их контроль с помощью газовой ловушки (рис.1.17) , подключенной к сливному коллектору.
Через газовую ловушку постоянно течет вода, выходящая из системы охлаждения генератора.

1 – коллектор нагретой воды;
2 – коллектор холодной воды;

3 – изолирующие трубки-вставки;
4 – переходники;
5 и 7 – стержни обмотки;
6 – спайка стержней

охлаждения (про-течки в трубках, напорном или сливном коллек-торе), определяет указатель

жидкости - УЖИ, подключенный к самой нижней точке корпуса генератора. Он состоит из сосуда с поплавком, который при накоплении жидкости всплывает и замыкает сигнальные контакты. Если вода скап-ливается вновь, следует отключая по очереди с интервалом в 2-3 часа проверить все газоохла-дители. При появлении в корпусе генератора воды в небольшом количестве - до 500 см3 за смену нужно проверить, не было ли отпотевания газоохладителей и обмотки.

замкнутой системы охлаждения зависит от надежности систем масля-ных уплотнений. Так,

турбогенератор с водород-ным охлаждением полностью герметизирован, кроме выходов вращающегося вала. Вал уплотнен специаль­ными масляными уплотнениями, разде-ляющими водород и воздух потоком масла с дав-лением выше давления водорода, и не выпуска-ющими водород из корпуса генератора.
При частоте вращения генератора 3000 об/мин окружная скорость в месте уплотнения достигает 300-400 км/час.

пре-кращении подачи масла они, как правило, не повреждаются. Если и

случается подплавление их вкладышей, то, обычно оно не вызывает повреж-дения рабочей поверхности вала.
Основным преимуществом торцевого уплотнения по сравне­нию с кольцевым, является незначи-тельный расход масла в сторону водорода (3÷5 л/мин) вследствие малого зазора между вклады-шем и диском (он определяется только толщи­ной масляной пленки). Это позволяет отказаться от необходимости маслоочистительной установки.

это комплекс оборудования, устройств, аппара-тов и сборочных единиц, предназначенных для

создания автоматически регулируемым постоян-ным током электромагнитного поля в обмотке ро-тора генератора и поддержания заданного напря-жения на выводах генератора в нормальном и аварийных режимах сети.
Системы возбуждения относятся к числу наибо-лее ответствен­ных элементов генератора, хотя их относительная мощность невелика и составляет всего 0,4÷0,6 % мощности СГ.

требованиям:
обеспечивать надежное питание обмотки возбуж-де­ния СГ в нормальных и

аварийных режимах;
обеспечивать регулирование напряжения возбуж-дения в заданных пределах во всех нормальных режимах;
обеспечивать быстродействующее автоматичес-кое регу­лирование возбуждения с высокой крат-ностью форсирования в аварийных режимах;
осуществлять быстрое развозбуждение СГ и в случае необходимости – аварийное гашение поля

/ Uв ном
(отношение максимального напря­жения возбуж-дения к его номинальному

значению) и скоростью нарастания напряжения возбудителя (с-1) при форсировании
duв /dτ = υU = 0,632(Uв mах - Uв ном)/Uв ном·τ1
где τ1 - время нарастания напряжения возбу-дителя от номи­нального значения Uв н до
Uв ном + 0,632 (Uв max - Uв ном).

2 Uв ном в се­кунду.
Допустимая длительность форсировочного режи-ма с

пре­дельным током возбуждения зависит от системы охлаждения генератора и должна быть не меньше:
50с при косвенной системе охлаждения,
30с при непосредственном охлаждении ротора и косвенном охлаждении статора,
20с - при непосредственном охлаж­дении рото-ра и статора.
Системы возбуждения подразделяются на электромашинные и вентильные.

- возбудитель, непосредственно связанный с валом главного СГ или с

приводом от незави-симого двигателя. Предельная мощность элект-ромашин­ных возбудителей при частоте враще-ния 3000 об/мин составляет 500 кВт. Этого до-статочно для возбуждения ТГ с косвенным ох-лаждением мощностью только до 150 МВт и ТГ с непосредственным охлаждением до 100 МВт.
Умень­шение частоты вращения до 750 об/мин позволяет повысить пре­дельную мощность возбу-дителей до 3 МВт, но требуется редук­тор, что снижает общую надежность и увеличивает габа-риты машин­ного зала.

- с самовозбуждением возбудителя; б - с подвозбудителем:
1 - синхронный

генератор; 2 - обмотка возбуждения СГ; 3 - автомат гаше­ния поля; 4 - дугогасительная решетка; 5 - возбудитель; 6 - обмотка возбуждения возбудителя; 7 - подвозбудитель.

нас применение лишь на нескольких турбогенераторах мощностью 300 МВт (ТГВ-300

и ТВМ-300).
Электромашинные системы возбуждения снаб-жаются автома­тическим регулятором в виде устройства компаундирования с кор­ректором напряжения, что позволяет получить прием-лемую кратность форсировки, но быстродей-ствие их по сравнению с дру­гими системами является невысоким (kф ≈ 2, постоянная време-ни возбудителя Тв = 0,3÷6,0 с). Поэтому такие системы могут применяться лишь для возбуж-дения ТГ, к которым не предъявляют повышен-ных требований в отношении устой­чивости.

до 100 МВт, на гидроге­нераторах неболь-шой мощности и в качестве

резервных возбу­дителей, в том числе и для генераторов с вен-тильными системами возбуждения.
Для генераторов больших мощностей применяю-тся только вентиль­ные системы возбуждения с неуправляемыми или управляемыми вентилями (см. рис. 1.23). Первые, например, используются для турбогенераторов серии ТВВ мощностью 165, 200, 300 и 500 МВт (рис. 1.22)

- синхронный генератор; 2 - обмотка возбужде-ния генератора (ОВГ); 3

- автомат гашения поля (АГП); 4 - выпрямительное устройство; 5 – высо-кочастотный возбуди­тель; 6,7 – последовательная (ОПВ) и независимые (ОНВ) обмотки возбуждения высо­кочастотного возбудителя (ВЧВ); 8 – высо-кочастотный подвозбудитель (ПВ); 9 — выпря-митель (В); 10, 11 — магнитные усилители (МУ) бесконтактной форсировки и автоматического регулятора возбуждения (АРВ); Р - разрядник.

синхронный генератор;
2 — обмотка возбуждения;
3 — возбудитель (вспомога­тельный

генератор с двумя обмотками на статоре);
4 — обмотка возбуждения возбудителя;
5 — подвозбудитель;
6 — обмотка возбуждения подвозбудителя;
7, 8 — форсировочная и рабочая группы управля-емых вентилей

получающие питание от вспомога-тель­ного или главного синхронного генератора

Высокочастотный возбудитель представляет

со-бой сильно компаундированную индукторную машину, возбуждение которой определяется в основном обмоткой самовозбуждения, включен-ной последовательно с обмоткой ро­тора СГ.

разделяются на системы независимого возбуждения и системы самовозбуждения.
Преимущественное применение

нашли схемы не-зависимого возбуждения, в которых используется механическая энергия на валу возбуждаемой син-хронной машины и возбудитель не связан с сетью системы, т.е. и возбужде­ние осуществляется не-зависимо от режима ее работы.
Обычно это ГПТ (рис. 1.21) или СГ в сочетании с вентильными выпрямителями (рис. 1.22 - 1.23).

из связанной с ним сети.
В качестве воз­будителя используется генератор

постоянного тока или вентиль­ные выпрямители (рис. 1-23).
Рассмотренные выше системы возбуждения назы-вают традиционными, щеточными или кон­тактными, так как обмотка возбуждения СГ соединяется с возбудителем посредством контакт-ных колец и щеток. Мощные СГ требуют большой ток возбуждения, недопустимый для скользящего щеточного контакта.

или бесщеточные системы возбуждения с непосредственным соединением возбу­дителя и обмотки

возбуждаемой машины.

Схема, поясняющая работу бесщеточной системы возбуждения приведена на рис. 1.24, где:
а — принципиальная схема;
б — схема взаимного расположения оборудования на валу генератора

на валу генератора
Рис. 1.24

с частотой 50 Гц особой конструкции - его обмотка возбуждения

LE расположена неподвижно на статоре, а трехфаз­ная обмотка переменного тока вра­щается с ротором.
Обмотка LE полу­чает питание через выпрямители VDE от подвозбудителя GEA индукторного типа с постоянными магнитами. Пере­менный ток трех-фазной обмотки якоря возбудителя выпрямляется с помощью вращающихся вместе с валом выпря-мителей, в качестве кото­рых используют неуправ-ляемые полу­проводниковые (кремниевые) выпря-ми­тели - диоды и управляемые - тиристо­ры.

Д1, рас­положены на валу между возбудите­лем и соединительной муфтой Y.

В том же месте на других дисках Д2 располо­жены делители напряжения, выравнива­ющие распреде-ление напряжения на ти­ристорах, и плавкие предо-хранители, отключающие пробитые тиристоры.
Ко­личество тиристоров выбирается с таким рас-четом, чтобы при выходе из работы некоторых из них (до 20%) оставшиеся в ра­боте могли обеспе-чить возбуждение в режиме форсировки. Регули-рова­ние тока возбуждения возбуждаемой машины осуществляется путем воздействия АРВ на тирис-торы через им­пульсное устройство А и вращаю-щийся трансформатор ТА.

сохранению устойчивости параллельной работы генераторов с сетью.
Быстродействующее регулирование и

фор-сировка возбуждения (быстрое увеличение тока и напряжения возбуждения генератора при глубо-ких снижениях напряжения) повышают надеж-ность работы релейной защиты и облегчают условия самозапуска электродвигателей с.н.
Жесткое соединение элементов между собой без применения контактных колец и щеток, значительно повыша­ет надежность работы и облегча­ет эксплуатацию СГ.

мощностью от 50 MB А и более 1200 МВт. Особенно

она перспективна для генераторов большой мощности с токами возбуждения 3 кА и выше. Так, бесще-точная система установлена на крупнейшем в стране генера­торе 1200 МВт, имеющем ток воз-буждения более 7,5 кА (Костром­ская ГРЭС).
Недостатки: из-за отсутствия размыкающих кон-тактов в цепи обмотки возбуждения гашение поля происходит сравни­тельно медленно через АГП возбудителя, кроме того, необхо­дим останов маши-ны для ввода резервного возбуждения и замены вышедших из строя выпрямителей и перегоревших предохранителей.