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

в режим работы с недов озбуждением. При этом уровни нагревов и скорости нарастания темпратуры элементов торцовых зон ока­ зываются значительно большими, и практически они, а не на­ гревы обмотки статора и бочки ротора определяют допустимые длительности работы и нагрузку генераторов.

Постоянные времени нагрева элементов торцовых зорі малы и для генераторов 300 МВт составляют 6—6.5 мин. для крайних пакетов активной стали и 6.5—8.5 мин. для нажимных колец. Скорости нарастания температуры тех же элементов при выходе машин в асинхронный режим без возбуждения с нагрузкой порядка 40% номинальной достигают 7—9 и 12—130 C в мин., соответственно. Результаты исследований турбогенераторов мощностью 200 и 300 МВт показали, что по условиям нагрева крайние пакеты стали

в случае потери возбуждения допускают работу в асинхронном ре­

жиме в течение 15—20 мин. при снижении средней величины актив­ ной нагрузки до 40% номинальной. При этом потери в роторе не превышают 30—45% потерь на возбуждение в номинальном ре­ жиме.

Исследования завода «Шкода» на турбогенераторе мощностью 110 МВт в асинхронном режиме также показали, что в этом ре­ жиме работу генераторов ограничивает также нагрев крайних пакетов статора. При мощности, равной 0.55 номинальной, и

токе статора 0.8 Ig +10% превышение температуры на внутрен­ нем диаметре нажимной плиты составляет 60°, превышение темпе­ ратуры ротора по центру полюса не превышает 60° С.

По данным определения частотных характеристик на неподвиж­ ной машине для турбогенератора 800 МВт, проведенных ВНИИ-

электромашем, следует, что при замкнутой обмотке ротора значе­ ние максимального асинхронного момента при критическом сколь­

жении 0.35% снижается на 8—10% по сравнению со значением этого момента для генератора мощностью 300 МВт; при замкнутой обмотке возбуждения значение максимального асинхронного мо­

мента при критическом скольжении 4.5% уменьшается на 28% и относительная реактивная мощность — на 20% по сравнению

с теми же значениями для машин мощностью 300 МВт.

15-8. НЕСИММЕТРИЧНЫЕ РЕЖИМЫ

Опыт работы энергосистем большинства стран, показывает, что токи обратной последовательности могут достигать 4—6%,

а в отдельных случаях при питании тяговой нагрузки на перемен­ ном токе частотой 50 Гц даже 7—10%. Для снижения величин несимметричных нагрузок в энергосистемах необходимо примене­

ние специальных мер, а следовательно, и капитальных вложений.

В практике турбогенераторостроения допустимые для турбоге­ нераторов токи обратной последовательности составляют:

в ЧССР — 8% от номинальных; в Англии — 30% для турбогснера-

250

торов с воздушным охлаждением и 10% — для мощных высокоиспользованных машин; во Франции — до 6—8% от номинальных для турбогенераторов мощностью 600 МВт и выше и 8—12% — для меньших машин; в ФРГ — 20% для турбогенераторов мощ­ ностью 150 MBA и ниже при наличии демпферной обмотки, 6— 8% для турбогенераторов мощностью 300—400 MBA без демпфер­ ной обмотки на роторе и 4—6% для турбогенераторов больших

мощностей; в Швейцарии — 8%, при этом допускается повышение температуры обмотки ротора на 5o C по сравнению с симметрич­ ной нагрузкой.

ВСССР наибольшая разность фазных токов не должна превы­ шать 10%, что соответствует в большинстве случаев токам обрат­ ной последовательности, не превышающим 5—6%.

Вряде стран используется защита от токов обратной последова­ тельности. Во Франции, например, при токе обратной последова­ тельности, равном 8%, релейная защита включает сигнал, а при 20% отключает машину. В Англии — релейная защита применя­ ется для турбогенераторов мощностью с 60 МВт и выше, имеющих

водородное охлаждение. При I2=10% защита включает сигнал,

апри большем токе — отключает турбогенератор.

Кратковременно несимметричные нагрузки наблюдаются при

несимметричных коротких замыканиях, однофазных АПВ и т. п. режимах. Является общепринятым характеризовать работу в не­ симметричных режимах с помощью критерия 7 Z, где T2 — ток

обратной последовательности в долях номинального тока статора; t — время в сек.

Как уже указывалось выше, значение Ilt для турбогенераторов с косвенным охлаждением равно 30 и 10—3 — для мощных турбоге­ нераторов с непосредственным охлаждением.

В 1967 г. в Риме на заседании комитета № 11 «Вращающиеся

электрические машины» СИГРЭ [25] во время дискуссии было вы­

сказано мнение, что если используется однофазное АПВ, вели­

чина Ilt, равная 3, недостаточна для эксплуатации.

15-9. ВНЕЗАПНЫЕ КОРОТКИЕ ЗАМЫКАНИЯ

В большинстве стран при разработке турбогенераторов учиты­ вается необходимость того, чтобы они выдерживали внезапные 1-, 2- и 3-фазные короткие замыкания на землю.

По мнению специалистов фирмы «Парсонс» (Англия), внезапные короткие замыкания на зажимах генераторов большой мощности являются маловероятными, и обмотка статора должна выдержи­

вать лишь внезапные короткие замыкания за трансформатором,

в то же время соединение генератора с турбиной должно быть рас­ считано на короткое замыкание на зажимах генератора.

По опыту энергосистем Англии вероятность внезапных корот­

ких замыканий на зажимах генераторов большой мощности со-

251

•I

ГЛАВА ШЕСТНАДЦАТАЯ

ВОПРОСЫ ИСПЫТАНИИ

16. - ИСПЫТАНИЯ В ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА

В процессе производства турбогенераторы в целом и их основ­ ные узлы подвергаются комплексу испытаний. Наиболее важными для качества машин являются испытания стержней обмотки и сер­

дечника статора, поковок и бандажных колец ротора. Турбогенераторы большой мощности, как правило, имеют об­

мотку статора с непосредственным водяным охлаждением, что и определяет характер испытаний стержней обмотки статора в про­ цессе производства.

На первой стадии производства стержней производится про­ верка герметичности полых проводников. На отечественных заво­

дах эти испытания производятся при давлении воды до 30 ата, при

толщине стенок полых проводников 1 мм в течение 40 мин. После обрезки проводников, их изолировки проводится проверка нали­ чия металлургических дефектов с помощью дефектоскопа.

После опрессовки стержней производится их испытание на пред­

мет отсутствия витковых коротких замыканий. Как правило, испы­

тание проводится напряжением переменного тока 220 В с исполь­ зованием лампочки 15 Вт. Место замыканий определяют следу­ ющим образом. На концы замкнутых проводников подается импульсное напряжение 400 В от импульсного генератора. Место короткого замыкания устанавливается по показаниям индика­ тора, перемещаемого вдоль стержня.

После припайки наконечника и запекания стержней в течение

10 мин. производится проверка их гидроплотности и качества пайки наконечника водой при давлении 15—20 ата. Дополни­

наконечников окончательно проверяется с помощью ультразвуко­ вого детектора.

Как указывалось выше, сердечники статора турбогенераторов изготовляются из сегментов толщиной 0.5 мм и в большинстве слу­

чаев выполняются с лаковой изоляцией. Как правило, производится лишь выборочный контроль качества лакового покрытия сегментов.

253

■I

Из каждых 4000—5000 сегментов испытываются два пакета по 2Ó

сегментов, которые помещаются между двумя медными электро­

дами, при этом создается удельное давление порядка 10 кГ/см2. Изоляция сегментов считается удовлетворительной, если сопро­ тивление пакета по измерениям в трех точках оказывается не ниже

120-150 Ом.

После сборки сердечника производится испытание качества сборки с помощью намагничивающей обмотки, охватывающей ярмо

сердечника. Мдс обмотки выбирается таким образом, чтобы индук­ ция в сердечнике была не ниже 1.4 Тл. Во время испытаний (45 мин.) местные нагревы температур, измеряемые с помощью термопар, не должны превышать 6—9° С.

Поковки ротора и бандажных колец ротора подвергаются уль­

тразвуковой дефектоскопии. При этом регистрируются размеры, количество, глубина залегания и расположение металлургических дефектов. Для определения наличия микротрещин в бандажных кольцах ротора производится их цветная дефектоскопия.

На заводе «Электросила» проводятся гидростатические испы­ тания предварительно обработанных бандажных колец. При дав­ лении 800—1000 кГ/см2 в материале колец создаются напряжения,

несколько превосходящие максимальные напряжения при испыта­ нии на разгон. При этом деформация бандажного кольца должна

быть упругой.

162. - КОНТРОЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ

Большинство фирм проводит контрольные испытания каждого

турбогенератора.

Фирма «Дженерал Электрик» (США) производит контрольные испытания, как правило, по требованию заказчика (примерно 20% машин). Остальные машины на заводе не собираются и не испытываются. Сокращенная программа включает испытания установившегося короткого замыкания и холостого хода с опре­ делением потерь, сопротивления обмоток и измерением величины

остаточного напряжения. При полной программе контрольных испытаний проводятся также тепловые испытания, измерения

радиопомех, разложение кривой напряжения на составляющие. В СССР в соответстии с действующими стандартами в программу контрольных испытаний включается: измерение сопротивления изоляции, сопротивления обмоток генератора, испытание ротора на разгон (120% номинальной скорости вращения), высоковольт­ ные испытания изоляции, определение характеристик холостого хода и короткого замыкания, проверка состояния масляных уплот­ нений вала, измерения вибраций подшипников и контактных колец, гидравлические испытания обмоток с жидкостным охлаждением, определение потерь и нагрева в режимах холостого хода и корот­

кого замыкания.

254