Файл: Глебов, И. А. Научные проблемы турбогенераторостроения.pdf

вания новых методов крепления проводились на специальной модели, представляющей собой натурную машину укороченной длины без ротора.

В первом варианте модель обмотки статора имела обычное охлаждение и обычное «веревочное» крепление лобовых частей с одной стороны и прототип системы крепления «тетралок» с дру­

гой стороны. Обмотка статора, оснащенная тензодатчиками и дат­ чиками смещения, была подвергнута воздействию ударного тока к. з. в лаборатории разрывных мощностей. Испытания, повторяв­

шиеся 15 раз, показали, что «веревочное» крепление не обеспечи­ вает необходимой жесткости, а смещения лобовых частей при «веревочном» креплении во время к. з. в 3 раза больше аналогич­ ных смещений при использовании системы «тетралок».

В 1962 г. на основе первого варианта с учетом результатов ис­ пытаний был создан второй вариант модели, в котором была уста­ новлена обмотка статора с водяным охлаждением и усовершенство­ ванная система крепления типа «тетралок» с обеих сторон. Об­ мотка 28 раз подвергалась ударным к. з. Результаты испытаний подтвердили целесообразность выполненных усовершенствований системы «тетралок», а также показали, что гидравлические соеди­

нения и водяные шланги могут выдержать ударные к. з. После

испытаний не было обнаружено течей в водяных соединениях.

Как и при испытаниях первого варианта модели, перемещения лобовых частей определялись также с помощью кинокамеры с ча­ стотой 4000 кадров в секунду.

Для оптимизации крепления лобовой части обмотки был раз­ работан третий вариант модели. В этом варианте также была уста­ новлена обмотка с водяным охлаждением. Лобовые части с одной стороны модели закреплены по системе «тетралок», применяемой

всерийных машинах; с другой стороны — по новой усовершен­ ствованной системе. Модель допускает проведение исследований

вустановившемся режиме. Для компенсации реактивного сопро­

тивления обмотки была использована батарея конденсаторов ем­ костью 141 MBA. На обмотку статора подается ток 11 кА, 60 Гц от специального трансформатора. В 1967 г. испытания на модели

начались исследованием частотных характеристик и форм колеба­ ний лобовых частей обмотки. Усилия, имевшие место в обмотке, модели, соответствовали натурному турбогенератору мощностью

1800 МВт. До настоящего времени не было замечено ни истирания, ни износа изоляции обмотки.

Виюле 1970 г. обмотка модели несколько раз подвергалась действию ударного к. з. в лаборатории разрывных мощностей.

Врезультате было выявлено, что примерно при тех же максималь­

ных усилиях перемещение лобовых частей обмотки составляло всего лишь 1/10 соответствующих перемещений, наблюдавшихся при испытаниях второго варианта модели. Было обнаружено

также несколько трещин толщиной в волос на крашеной поверх­

90

ности тангенциальных распорок в межфазной зоне. После испыта­

ний на ударное к. з. лобовые части обмотки вновь подвергались воздействию установившегося тока,но увеличения уровня вибра­

ций обнаружено не было.

По данным испытаний, максимальный размах вибросмещений лобовых частей обмотки составил 50—70 мкм. Частотная харак­

теристика лобовых частей имеет сложный характер с несколькими резонансными частотами. Резо­ нансные максимумы имеют раз­ мытый характер, что объясня­ ется монолитностью обмотки

в лобовой части.

Измерений вибраций лобо­

вых частей обмотки статора на натурных машинах не произво­ дилось.

Фирма «Альстом» в основу крепления лобовых частей обмотки

статора также положила применение формующегося материала.

Лобовая часть обмотки крепится на кольцах, устанавливаемых на кронштейнах. Для повышения жесткости лобовой части с вну­ тренней стороны корпуса обмотки размещается кольцо. На об­ мотку и кольцо вдоль внутреннего конуса укладываются ребра, которые распираются изнутри кольцом, расположенным около середины ребер. Групповые вязки выполняются стекловолокном.

В связи с использованием формующихся материалов трижды проводится запекание обмотки статора при температуре НО— 120o G — после укладки слоев обмотки и закрепления лобовых частей.

91

В генераторах «Дженерал Электрик» (Англия) предусматри­ вается крепление лобовых частей обмотки статора с помощью пластмассовых внутренних колец, планок и внешних бандажных колец, укрепляемых на кронштейнах. Лобовые части бандажируются к кольцам и смежным прокладкам с помощью стеклошнура. Между каждым третьим стержнем помещается плоская трубка из пластика, в которую под давлением подается термореактив­ ная смола для увеличения жесткости конструкции лобовых частей.

Английской фирмой «Парсонс» крепление лобовых частей об-

обмотки амплитуда вибрации является наибольшей; стержни

верхнего слоя обмотки имеют большее тангенциальное смещение, чем стержни нижнего слоя; тангенциальное смещение нижнего

слоя стержней лобовых частей обмотки, крепящихся кронштейном с помощью шнура, может быть ограничено.

Для турбогенераторов с водяным охлаждением фирмы «Броун

Бовери», а также «Крафтверкунион» применяют разборные методы крепления обмотки статора с помощью системы планок и накладок,

изготовленных из стеклопластика.

Втурбогенераторах фирмы «Броун Бовери» обмотка крепится

спомощью системы накладок, соединенных между собой радиаль­

ными болтами из стеклопластика (рис. 4-11). Go стороны расточки статора планки удерживаются кольцом также из стеклопластика. G наружной стороны планки поджимаются с помощью клиньев, устанавливаемых между планками и кронштейнами. Для обес­ печения аксиальных смещений используются радиальные эластич­ ные пружины, выполненные из стеклопластика, с прорезями.

92

ГЛАВА ПЯТАЯ

НОВЫЕ ТИПЫ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК СТАТОРА И РОТОРА

15-. ИЗОЛЯЦИЯ ОБМОТКИ СТАТОРА

В настоящее время для обмоток статоров турбогенераторов повсеместно используется высоковольтная изоляция на основе стеклослюдинитовых или стекломикалентных лент и термореак­ тивных связующих. Широкое применение находят следующие типы термореактивной непрерывной изоляции: термоластик («Вестин­

гауз», США), майкапел («Дженерал Электрик», США), изотенакс

(«Альстом», Франция), микаластик («Крафтверкунион», ФРГ),

микадур («Броун Бовери»), слюдотерм (ЛЭО «Электросила»),

монолит («Сибэлектротяжмаш», «Уралэлектротяжмаш») и др.

При изготовлении лент в качестве связующих применяются эпо­ ксидные составы. Помимо них могут быть использованы поли­

эфирные или кремнийорганические смолы. Изоляция элементар­ ных проводников производится с помощью стеклопряжи с про­ питкой также эпоксидными смолами.

После формовки конфигурация стержней большинством фирм проверяется на шаблонах, воспроизводящих паз и опорную контрукцию для лобовых частей; перед наложением первого слоя производится промазка стержня.

Подробные исследования по сопоставлению свойств изоляции при использовании эпоксидных или полиэфирных смол в качестве

связующих были проведены фирмой «Хитачи», Япония [41].

В результате исследований было выявлено следующее: а) при

температуре нагрева свыше 100° C изоляция на основе эпоксидных

смол обладает лучшими диэлектрическими свойствами; б) в ре­ зультате испытаний на тепловое старение, которые проводились при температуре до 150° C в течение 10 дней и при температуре до 130—180° G в течение одного года, было установлено, что электри­

ческие и механические свойства изоляции на основе эпоксидной смолы менее подвержены изменению;

в) испытания на тепловые циклы (1000 циклов нагрев—охла­ ждение) показали, что изоляция с эпоксидной смолой в качестве связующего сохраняет более высокую прочность на разрыв и прочность склеивания. Расслоения и образования трещин в ней

94

не наблюдается. Все это позволит в будущем использовать этот вид изоляции при изготовлении стержней длиной до 10 м для статоров турбогенераторов повышенной мощности;

г) изоляция на основе эпоксидной смолы более однородна, что позволяет уменьшить толщину изоляционного слоя, а следова­

Сравнительные характеристики связующих на эпоксидных и

полиэфирных смолах приведены в табл. 5-1.

Кремнийорганические связующие имеют высокую нагревостойкость, обеспечивают влагонепроницаемость обмотки. Однако, как показали исследования, при их применении значительно повышаются температуры и необходимое время изготовления стержней. Кроме того, эти связующие более дорогие по сравнению

сэпоксидными. Поэтому в настоящее время они не находят при­ менения при создании изоляции турбогенераторов.

Получили распространение два основных метода изготовления обмотки статора при применении термореактивных связующих —

сиспользованием пропитанных смолами лент и сухих лент.

При использовании пропитанных лент стержень обмотки ста­ тора изолируется стеклослюдинитовой лентой или стекломикалентой, содержащей необходимое количество термореактивного связующего; изготовление стержня производится без добавления

связующего. Качество изоляции улучшается, если в процессе изготовления стержней производится их вакуумирование. Это позволяет удалить газовые включения и, благодаря этому, повы­

сить диэлектрические свойства изоляции.

При применении сухих лент стержень после наложения изо­

ляции подвергается вакуумной обработке с последующей пропит­ кой термореактивными связующими и выпечкой.

95