тора - двухслойная, стержневая, волновая с двумя параллельными ветвями на фазу. Изоляция обмотки - термореактивная.

Остов ротора - барабанного типа, цельносварной, состоит из втулки дисков обода и ребер жесткости. Полюсы ротора, изготовленные из листов электротехнической стали толщиной 1 мм, стягивают массивными щеками и шпильками. Полюсы крепят к ободу с помощью болтов. Изоляцию полюсов осуществляют с помощью стеклоткани на эпоксидных связующих. Демпферная обмотка - продольно-поперечная.

Вентиляция гидрогенератора - радиальная, осуществляется по замкнутому циклу внутри капсулы при нормальном атмосферном давлении.

Генератор имеет систему торможения, выполненную в виде пневматических поршневых тормозов и трубопроводов. При подаче в тормоза воздуха при давлении 0,7 МПа агрегат тормозится от 15% номинальной частоты вращения.

Система возбуждения - статическая тиристорная параллельного самовозбуждения.

Параметры системы возбуждения

Номинальное выпрямленное напряжение, В........... 370

Номинальный выпрямленный ток, А 1600

Кратность форсировки по напряжению ............ 2,5

Кратность форсировки по току ... 2

8.3.11. Системы возбуждения гидрогенераторон

В настоящее время наиболее широкое распространение получили системы возбуждения с тиристорными преобразователями. При этом используются системы как независимого возбуждения, так и самовозбуждения. И в тех и в других системах применяются трехфазные мостовые схемы выпрямления. Схемы преобразования могут быть одноком-плектными и двухкомплектными. В двухкомплектных схемах один выпрямитель включается на полное напряжение источника питания, а второй - на отпайки его обмотки. При этом выпрямители работают с различными углами управления. В нормальных режимах ток возбуждения идет главным образом через рабочий комплект вентилей, в режимах форсирования - через форси-ровочный комплект вентилей. На стороне постоянного тока оба выпрямителя соединяются параллельно. Схема с одним комплектом вентилей применяется при кратно-

(7>----

К5>

Рис. 8.9. Схема независимого возбуждения

сти форсирования к < 2,5, а схема с двумя комплектами вентилей - при = 3 4.

При независимом возбуждении (рис. 8.9) в качестве источника питания используется вспомогательный генератор ВГ, который устанавливается в зоне между ротором генератора и верхней крестовиной. Благодаря достаточно большому диаметру ВГ увеличения высоты генератора не требуется. Вспомогательный генератор представляет собой обычную явнополюсную синхронную машину, рассчитанную для работы на выпрямительную нагрузку. Обмотка статора ВГ при двухмостовой схеме выпрямителя выполнена с отпайками: рабочий мост подключен к отпайкам, форсировочный мост - на полное фазное напряжение. Отдельные части обмотки могут выполняться с различным числом параллельных ветвей - большим в более нагруженной рабочей части и меньшим в остальной части обмотки.

Обмотка возбуждения гидрогенератора получает питание от тиристорного выпрямителя VI. Возбуждение вспомогательного синхронного генератора ВГ осуществляется тиристорным выпрямителем VI, получающим питание от выводов ВГ через трансформатор Т. В некоторых генераторах применяются также системы самовозбуждения с последовательно включенными вольтодо-бавочными трансформаторами.

Гашение поля в нормальных эксплуатационных режимах осуществляется инвертированием, а в аварийных режимах - автоматом гашения.

Системы возбуждения должны обеспечивать в продолжительном режиме работы ток и напряжение гидрогенераторов, превышающие номинальные значения не менее чем на 10%. Кратности форсирования напряжения и тока возбуждения должны быть не менее 2, а скорость нарастания напряжения возбуждения при заданном снижении напряжения на входе автоматического регулятора возбуждения (АРВ) и при внезапных коротких замы-

каниях в сети - не менее двух относительных единиц в секунду

Для гидрогенераторов мощностью 100 МВт и более рекомендуется применять быстродействующие системы возбуждения, обеспечивающие нарастание напряжения от номинального до 95 % предельного значения за время не более 0,08 с. Предельное напряжение возбуждения должно достигаться при снижении напряжения на входе АРВ на 5% при кратности форсирования до 3 и на 7,5 % при большей кратности форсирования.

Для систем параллельного самовозбуждения без последовательных вольтодобавоч-ных трансформаторов требования по кратности форсирования и быстродействию должны выполняться при следующих условиях: 1) напряжение прямой последовательности на выводах генератора при любом коротком замыкании должно быть больше 0,8 номинального; 2) напряжение прямой последовательности должно быть меньше 0,8 номинального при длительности короткого замыкания не более 0,18 с для сети напряжением НО кВ и выше и не более 0,3 с для сети 35 кВ и ниже, причем после отключения короткого замыкания напряжение должно превышать 0,8 номинального. Если второе из этих условий не выполняется, то допускается снижение кратности форсирования до значения, равного произведению напряжения прямой последовательности в относительных единицах на коэффициент 2,5. Требования к скорости нарастания напряжения возбуждения в этом случае не предъявляются. Для удовлетворения указанным требованиям система параллельного самовозбуждения должна выполняться с кратностью форсирования 2,5 вместо 2 при номинальном напряжении питания.

Полупроводниковая система возбуждения должна обладать внутренним резервированием. Если число параллельных ветвей или число фаз не более трех, то при выходе из строя одной ветви или фазы должна обеспечиваться работа с номинальной нагрузкой при номинальном напряжении и запасе по статической устойчивости 20% (без учета АРВ). При этом ток возбуждения не должен быть менее тока холостого хода.

Если число параллельных ветвей или фаз равно четырем и более, то выход из строя одной ветви или фазы не должен приводить ни к каким ограничениям, включая форсирование возбуждения. При выходе из строя двух параллельных ветвей или фаз осуществляется автоматическое ограничение или запрещение форсирования и обеспечиваются рассмотренные выше режимы при

числе параллельных ветвей или фаз не более трех

В отечественной практике системы возбуждения рассчитываются на двукратный номинальный ток возбуждения в течение не менее 50 с для гидрогенераторов с косвенной системой охлаждения и не менее 20 с для гидрогенераторов с непосредственным водяным и форсированным воздушным охлаждением.

Гашение поля гидрогенератора может осуществляться включением обмотки возбуждения на разрядное устройство, переводом преобразователя в инверторный режим. Возможно также гашение поля гидрогенератора посредством гашения поля возбудителя или сочетанием обоих способов.

8.3.12. Режимы работы гидрогенераторов

Изменение напряжения. Обычно гидрогенераторы рассчитывают так, чтобы при изменении действующего значения напряжения на выводах обмотки статора в пределах ± 5 % номинального они развивали номинальную мощность при номинальном коэффициенте мощности. При 105% напряжения ток статора должен быть понижен до 95% номинального, а при 95% напряжения он может быть повышен до 105%. При снижении напряжения ниже 95% номинального увеличение тока свыше 105% обычно не допускается даже в том случае, когда температура обмотки статора остается в допустимых пределах. Это объясняется тем, что перепад температуры в изоляции от потерь в меди возрастает пропорционально квадрату тока, а чрезмерное увеличение перепада температуры приводит к значительным относительным перемешениям слоев изоляции, к необратимым деформациям в ней и в результате - к снижению срока службы изоляции.

Гидрогенераторы допускают также продолжительную работу при повышении напряжения до 110%. Однако ввиду увеличения потерь в стали и вызываемых ими местных нагревов, а также роста тока и нагрева обмотки возбуждения сохранить при этом номинальную мощность не удается. Обычно при повышении напряжения свыше 105% номинального полная мощность снижается примерно на 2% с каждым процентом повышения напряжения. Работа при напряжении свыше 110% номинального не допускается.

Изменения температуры воды и воздуха. Работа гидрогенератора с температурой охлаждающего воздуха свыше 35 С при замк-

Нутом цикле вентиляции и свыше 40 С при разомкнутом не предусматривается, за исключением режимов сушки. Воздухоохладители обеспечивают номинальную нагрузку гидрогенераторов и возбудителей при температуре поступающей в воздухоохладители и теплообменники воды не выше 28 °С.

В отдельных случаях, - при установке в районах с жарким тропическим климатом, гидрогенераторы рассчитывают для условий работы при более высокой температуре входящего охлаждающего воздуха, которая превышает температуру поступающей в воздухоохладители волы обычно на 7 10°С.

В зимнее время снижение температуры охлаждающей воды позволяет уменьшить температуру воздуха, что в свою очередь дает возможность в известных пределах повысить мошность гидрогенератора, сохранив температуру его обмотки статора неизменной.

Однако увеличение мошности ограничивается и в этом случае перепадом температуры в изоляции.

При понижении температуры охлаждающего воздуха с 35 до 30 °С допустимо увеличение мощности гидрогенератора на 0,75% на каждый градус повышения температуры. При понижении температуры охлаждающего воздуха с 30 до 25 С мощность может быть увеличена на 0,25 % на каждый градус понижения температуры воздуха. При понижении температуры охлаждающего воздуха ниже 25 °С дальнейшее повышение нагрузки не допускается.

Работа гидрогенератора при температуре охлаждающего воздуха ниже 4-15 °С не рекомендуется, а ниже -1-10 °С не допускается, так как при этом возможно нарушение изоляции обмотки статора. В зимнее время не следует также переохлаждать воздухоохладители во избежание конденсации на них влаги (отпотевания). Обычно осуществляется сезонное регулирование расхода охлаждающей воды через воздухоохладители.

Изменения частоты. При изменении частоты в пределах + 2,5 % номинальной (48,75 - 51,25 Гц) гидрогенератор сохраняет номинальную мощность. Однако при уменьшении частоты относительно номинальной повьлпение напряжения гидрогенератора сверх номинального не допускается. Это обусловлено тем, что при снижении частоты для поддержания постоянного напряжения приходится увеличивать магнитный поток, а также ток ротора. При одновременном повышении напряжения местные нагревы сердечника и обмотки статора, а также тем-

пература обмотки ротора могут превысить допустимые пределы.

В отдельных случаях могут иметь место также ограничения при работе гидрогенератора с повышенной против номинальной частотой и с большим напряжением. При повышении частоты увеличиваются добавочные потери в меди обмотки статора и на поверхности полюсных наконечников, а потери Б сердечнике статора изменяются незначительно. В результате нагрев обмотки статора не выходит из допустимых пределов. При повышении напряжения из-за роста потерь в стали статора в напряженных в тепловом отношении гидрогенераторах может иметь место возрастание температуры обмотки статора выше допустимой. По этой причине для отдельных типов гидрогенераторов не допускается работа при повышенной частоте и увеличенном напряжении по сравнению с номинальным.

Допустимые перегрузки по току статора и ротора. Условия нагрева обмоток при кратковременных перегрузках близки к условиям адиабатического процесса, так как количество тепла, успевающего за короткий промежуток времени рассеяться во внешнюю среду, незначительно. Во избежание нарушений изоляции, вызванных тепловыми деформациями при удлинении обмотки из-за ее нагрева, обычно ограничивают кратковременное повышение температуры обмотки 15 °С.

Обмотки с непосредственным водяным охлаждением обладают большей перегрузочной способностью по сравнению с обмотками с косвенным воздушным охлаждением при малых кратностях перегрузок, но из-за высокой номинальной плотности тока допускают меньшую длительность перегрузок большой кратности. Допустимые длительности перегрузок обмоток гидрогенераторов приведены в табл. 8.9.

Таблица 8.9. Допустимые длительности перегрузок обмоток по току, мин