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

Ниже приводится зависимость допустимой перегрузки по току

В генераторах с непосредственным водяным или водородным

охлаждением мощностью 150 МВт и выше по ГОСТу 533-68 допу­ скается полуторная перегрузка по току в течение 1 мин.

При нарушениях режимов в энергосистеме, связанных с посад­ кой напряжения, турбина сохраняет свою мощность, что приво­

дит к повышению тока статора. В этом случае обычно действует форсирование возбуждения, приводящее к дальнейшему повыше­ нию тока статора. Допустимая предельная длительность работы

в таком режиме для турбогенератора 300 МВт приведена р табл. 15-1.

Таблица 15-1

Допустимая длительность работы турбогенератора по условиям нагрева (сек.)

15-3. КАЧАНИЯ В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ

Качания в системах обычно происходят с частотой 0.5—2 Гц

с максимальной величиной тока статора, достигающей двойного

номинального тока. Время качаний, как правило, не превышает

2—3 сек. Поэтому обычно допускаемые перегрузки по току ста­ тора и используемое форсирование тока возбуждения обеспечи­ вают работу турбогенератора в этих режимах.

Большинство стран не имеет ограничения в отношении работы

генератора при качаниях в энергосистеме. В Швеции не допуска­ ется длительная работа турбогенератора при качаниях, если ам­ плитуда колебаний тока статора превосходит 10%. Для ограниче­

ния качаний фирма «АСЕА» (Швеция) вводит в регулятор генератора

сигнал, пропорциональный отклонению активной мощности ма­ шины. В Швейцарии работа турбогенератора при качаниях допу­

245

154. - НАПРЯЖЕНИЯ, ОТЛИЧНЫЕ ОТ НОМИНАЛЬНОГО

В большинстве стран турбогенераторы рассчитаны на работу с изменением напряжения от номинального в пределах +5%. В Индии и Голландии изменение напряжения предусматривается

до +10%. Однако это является неоправданным, так как вместе с тем увеличивается стоимость оборудования собственных нужд, которое в этом случае должно быть рассчитано на работу с изме­ нением напряжения в тех же пределах. По данным фирмы «Аль­ стом», увеличение допустимого изменения напряжения с +5% до +10% приводит к увеличению стоимости собственно турбоге­ нераторов на 3% для машин с непосредственным охлаждением

и6 % — для машин с косвенным охлаждением.

Впрактике, принятой на заводах в Англии, турбогенератор выполняется таким образом, чтобы при увеличении изменения на­

пряжения на +5% генератор мог работать с номинальной полной мощностью (в кВА), при уменьшении напряжения на 5% — при

В случае, когда напряжение статора уменьшается на 5% или более, ток статора не должен превосходить 1.05 номинального во

избежание нагрева обмотки статора.

Повышения напряжения в течение 1—30 мин. при работе тур­ богенератора в блоке с трансформатором в режиме холостого хода не должны превышать 8—10%, что определяется перегревом транс­ форматоров в этом режиме.

В большинстве стран устанавливается специальная защита, отключающая блок, если напряжение на зажимах трансформатора в этом режиме превышает 110%. В США, Англии и некоторых других странах случались повреждения мощных трансформаторов при напряжениях свыше 115% от номинального.

15. - ЗНАЧИТЕЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ НАГРУЗКИ, ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ПУСКИ И ОСТАНОВКИ

В большинстве стран турбогенераторы большой мощности имеют, как правило, стабильную нагрузку с изменениями на 40% в ноч­ ное время.

В Англии турбогенераторы мощностью 500 МВт каждую ночь останавливаются на 6 час. и пускаются утром без регулирова­

246

ния температуры охлаждающей воды. При этом уменьшение на­

грузки от номинальной до холостого хода производится в течение

30 мин., пуск с доведением скорости до синхронной — в течение 10 мин., повышение нагрузки до номинальной — за 20 мин.

В некоторых странах (Швеция, ФРГ, Франция) при значитель­ ных изменениях нагрузки для предотвращения конденсации и влаги в элементах системы водяного охлаждения применяется ре­

гулирование температуры охлаждающей воды.

Для обеспечения надежной работы турбогенераторов в режимах изменения нагрузки для обмотки ротора применяется медь с при­ садкой серебра, термореактивная изоляция обмотки статора,

а также обеспечивается возможность перемещения обмотки статора.

156. - РЕЖИМ НЕДОВОЗБУЖДЕНИЯ

В большинстве стран в ночное время в течение нескольких часов турбогенераторы работают в режиме недовозбуждения.

Переход генератора в режим недовозбуждения сопровождается увеличением магнитной индукции в торцовой зоне и повышением

нагрева активных и конструктивных элементов этой зоны. Для оп­ ределения допустимой предельной величины недовозбуждения по условиям нагрева элементов торцовой зоны на станциях были про­

ведены исследования турбогенераторов мощностью 200—300 МВт [81]. В процессе исследований устанавливались нагрузки НО, 100, 95, 90, 80, 60 и 40% номинальной. Каждый из опытов прово­

дился при различных коэффициентах мощности от 0.85 (инд.) до 1 и далее в емкостном режиме до получения предельно допу­ стимой по условиям нагрева температуры (105—120°) или достиже­ ния границы устойчивости с принятым запасом; всего проводилось 6—7 опытов при каждой активной нагрузке. Температура крайних пакетов статора и конструктивных элементов торцовой зоны кон­ тролировалась при помощи термопар, установленных при изго­ товлении генератора. В результате обобщения экспериментальных исследований ряда турбогенераторов одного типа получена гра­

247

По данным исследований фирмы «Альстом», на турбогенераторе мощностью 250 МВт при нагрузке 245 МВт, 103 MBA и угле на­ грузки 83 эл. град, превышение температуры экрана составило 82°, зубцов 26°, нажимной плиты 44° С. Работу генератора в ре­ жиме нѳдовозбуждения ограничивает статическая устойчивость генератора. По мнению фирмы, относительно низкая температура зубцов крайнего пакета достигнута за счет большого скоса торцо­

вых пакетов сердечника статора. В турбогенераторах мощностью 600 МВт этой же фирмы максимальное превышение темпера­

туры зубцов составило 66°, допустимая температура нагрева зубцов крайнего пакета равна 120° (превышение 80°), экрана

150° C

Исследования фирмы «Крафтверкунион», выполненные на че­ тырехполюсном турбогенераторе мощностью 780 MBA при номи­ нальной активной мощности и коэффициенте мощности 0.98 (не-

довозбуждение), показали, что при этом превышение температуры зубцов составило 82°. Специалисты фирмы считают допустимой

максимальную температуру 150° С. '

По данным исследований завода «Шкода» (ЧССР), при коэф­ фициенте мощности 0.9 (недовозбуждение) — 1.0 мощность турбо­ генератора должна быть уменьшена до 0.8—0.9 номинальной, соответственно; максимально допустимая температура зубцов

должна быть равна 150° С.

Существенный интерес вызывают работы, ведущиеся специали­ стами Англии в области режимов турбогенераторов с повышенным потреблением реактивной мощности [77 ]. Фирма «Парсонс» создала турбогенератор мощностью 500 МВт с двумя обмотками на роторе. Для этой цели в пазы ротора, выполняемые, как и у обычных турбо­ генераторов, приблизительно на 2/3 поверхности, укладываются

две обмотки, смещенные относительно друг друга примерно на 60 эл. град. Намотаны они аналогично двум фазам трехфазной

обмотки. Суммарная мдс двух обмоток такая же, как и у обычной

однослойной обмотки. Ток в опережающей (по направлению вращения ротора) обмотке регулируется с таким расчетом, чтобы ее ось при всех режимах опережала ось результирующего магнит­ ного потока в зазоре машины приблизительно на 60 эл. град. В этом случае ось второй обмотки будет совпадать с осью резуль­

тирующего магнитного потока. Поэтому в создании электромагнит­ ного момента будет участвовать только первая обмотка, что с по­ мощью APB позволяет обеспечить устойчивую работу турбогене­

ратора даже при значительных отрицательных токах во второй обмотке. В результате этого имеется возможность регулировать потребление реактивной мощности в наиболее широких пределах, сохраняя высокий уровень устойчивости, тогда как в обычных тур­ богенераторах работа с малыми токами возбуждения и некоторой

активной нагрузкой сопряжена с низким уровнем статической и, особенно, динамической устойчивости.

248

Во Франции, ФРГ, Англии, Швеции, Швейцарии и в других

странах самосинхронизация и АПВ с возбужденным турбогенера­ тором практически не используется.

В СССР и ЧССР применение самосинхронизации для мощных турбогенераторов в блоке с трансформатором допускается в аварий­

ных режимах. При этом амплитуда сверхпереходной периодической составляющей тока обмотки статора современных турбогенераторов большой мощности не более, чем в 3 раза, превышает номинальное значение тока этой обмотки; скольжение может быть любого знака, однако его величина не должна быть выше нескольких процентов.

Несинхронное АПВ в СССР применяется при условии, что в худ­ шем случае величина тока статора не превышает 0.6 тока при вне­

запном коротком замыкании на зажимах машины. Имеющийся опыт показывает, что число АПВ турбогенераторов 200 МВт и

выше не превышает единицы на одну машину в год. В ФРГ и Шве­

ции АПВ допускается при ограниченном сдвиге по фазе между

напряжениями разделившихся частей энергосистемы.

Асинхронный режим турбогенераторов без возбуждения допу­ скается с определенными допущениями в СССР, Англии, Швейца­ рии, ЧССР, ФРГ. Во Франции потеря возбуждения практически связана с отключением турбогенераторов. Следует отметить, что хотя заводы-изготовители во Франции и Англии предусматривают работу турбогенераторов в асинхронных режимах при определен­ ных ограничениях, эксплуатационники не считают использование

таких режимов целесообразным из-за потребления реактивной мощ­ ности и возможного снижения напряжения.

Ограничения асинхронного режима сводятся к следующему.

В Англии работа турбогенераторов в асинхронном режиме допу­ скается в случае необходимости не более 10 мин., но не более 10 раз в год; при этом ток статора не должен превышать номиналь­ ного; в ЧССР — ток статора не должен превышать номинальный,

активная нагрузка не может быть больше 40%, а максимальная длительность 15 мин.; в ФРГ — асинхронный режим допуска­

ется в крайних случаях при активной нагрузке до 25% с током

в Швейцарии — при нагрузке 80% допустимое время 10 мин., при нагрузке 50% оно составляет 20 мин.

Исследования, выполненные в СССР [81 ] на турбогенераторах мощностью 200 и 300 МВт, показали, что при потере возбуждения происходит быстрое нарастание температуры крайних пакетов

249