Техническая эксплуатация и ремонт гидрогенераторов (стр. 2 из 4)

От обычных машин АС-гидрогенераторы Иовской ГЭС отличаются конструкцией ротора, выполненного неявнополюсным и снабженного двумя распределнными обмотками, сдвинутыми относительно друг друга на 90 электрических градусов. Быстродействующая система регулирования тока возбуждения в каждой из обмоток по определенным законом автоматически обеспечивает равенство частоты вращения поля ротора относительно самого ротора (с учетом ее направления) разности синхронной частоты и частоты вращения ротора.

По сравнению с обычными машинами, имеющими те же номинальные данные, АС – генераторы характеризуются несколько большими размерами и стоимостью, меньшим КПД и затрудненными условиями обслуживания, так как требуют для замены стержней любой обмотки выема ротора или подъема статора, но обладают и значительными преимуществами в отношении устойчивости их работы в сети. Асинхронизированные генераторы могут найти применение в системах, где требуется особо высокая точность поддержания частоты.

На выбор основных размеров гидрогенераторов влияет большое число факторов: требования к параметрам и режимам работы, условия охлаждения, размещения и компоновки генератора, характеристики используемых материалов и т.д. Но наиболее важными, определяющими ограничениями при проектировании каждого нового типа гидрогенератора являются следующие:

1. Уровень нагрева активных частей, и в первую очередь обмотки статора, являющейся, как правило, лимитирующей в тепловом отношении, не должен превышать допустимых значений. При системе косвенного воздушного охлаждения это требование практически сводится к тому, что градиент перепада температуры в изоляции обмотки статора должен находиться в известных пределах, определяемых характеристиками самой изоляции.

В отдельных случаях при повышенных требованиях в отношении значения синхронного индуктивного сопротивления по продольной оси, а также в ряде мощных быстроходных гидрогенераторов лимитирующей в тепловом отношении может оказаться обмотка возбуждения.

2. Гидрогенератор должен быть рассчитан на заданную угонную частоту вращения

( – коэффициент угона). При этом средние механические напряжения во всех элементах ротора, в том числе и в его обычно наиболее напряженном узле-ободе, не должен превосходить предела текучести материалов (принимаемый запас составляет, как правило, не менее 10-20%), а упругая радиальная деформация не должна достигать определенной доли размера воздушного зазора.

3. По условиям статической и динамической устойчивости работы генераторов на линию электропередачи их основные индуктивные сопротивления – синхронное

и переходное -не должны превышать заданных значений. Величина определяется в значительной мере линейной нагрузкой статора А и поэтому оказывает большое влияние на размеры машин. Синхронное индуктивное сопротивление, будучи функцией размера воздушного зазора, влияет на требуемую мощность возбуждения и нагрев обмотки ротора и потому также может сказываться на выборе основных размеров гидрогенератора.

4. По условиям регулирования гидравлической турбины, прочности напорного турбопровода и ограничения максимального повышения частоты вращения при сбросах нагрузки динамический момент инерции гидрогенератора

должен быть не менее определенного значения. Одной из задач конструктора является достижение последнего соответствующим выбором размеров генератора без искусственного утяжеления ротора.

1.2 Основные зависимости между размерами и параметрами

Постоянные

и получены из условий постоянства перепада температуры в изоляции обмотки статора и пропорциональности индуктивного сопротивления пазового рассеяния обмотки переходному индуктивному сопротивлению.

В отличие от постоянной Арнольда или коэффициента Эссона, изменяющихся в широком диапазоне в функции основных данных машины 9мощность и частота вращения), постоянные

и не зависят не только от них, но и от переходного индуктивного сопртивления и типа изоляции обмотки статора.

“Естественный” динамический момент инерции, достигаемый без искусственного утяжеления обода ротора, в килограммах-метрах в квадрате может быть рассчитан по следующей эмпирической зависимости:

Анализ взаимосвязей уровня механических напряжений в ободе ротора и значения махового момента в функции размеров машины и угонной частоты вращения позволяет получить следующие приближенные выражения: для динамического момента инерции

и механической постоянной ротора

Здесь

-ширина обода ротора, см; -коэффициент ослабления обода ротора (в среднем 1,6 для шихтованных роторов); б-среднее механическое напряжение в ободе ротора при угоне, МПа; -высота сердечника полюса с полюсными башмаком см; -коэффициент Эссона, кВ·А/ ( ·об/мин).

Одним из важнейших размеров электрических машин является размер воздушного зазора, который в конечном итоге определяет синхронное индуктивное сопротивление и статическую перегружаемость генераторов, мощность возбуждения и плотность потерь на поверхности полюса ротора.

В крупных быстроходных гидрогенераторах, когда по режимным условиям требуется пониженное значение синхронного индуктивного сопротивления, необходимо электромагнитное использование машин для сохранения МДС ротора

в допустимых пределах, определяемых возможностями охлаждения обмотки возбуждения.

МДС ротора на пару полюсов может быть с некоторым приближением рассчитана по формуле

Если плотность тока в обмотке возбуждения не обеспечивает требуемого уровня ее температуры, необходимо либо снизить МДС ротора, либо изыскать возможности по размещению на полюсах дополнительного объема меди обмотки, либо перейти на более эффективную систему охлаждения ротора.

Размер воздушного зазора существенно влияет и на ряд других характеристик генераторов: на значения торцевых магнитных потоков и вызываемых ими потерь в крайних пакетах сердечников и нажимных плитах статора, на значение и распределение потерь на поверхности полюсов ротора. Таким образом, тепловое состояние генератора в целом и уровень местных нагревов в значительной мере определяются размером воздушного зазора.

Кроме того, области допустимых режимов работы генераторов (по условиям устойчивости, при недовозбуждении, при зарядке линии электропередачи) определяются также размером воздушного зазора.

2. ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ГИДРОГЕНЕРАТОРОВ

2.1 Система планово-предупредительного ремонта, планирование подготовка и проведение технического обслуживания и ремонта

На ГЭС в соответствии с [1, 2] проводится комплекс работ по планово-предупредительному ремонту (ППР) оборудования, в том числе и гидрогене-раторов. Этот комплекс включает планирование, подготовку и проведение технического обслуживания и ремонта (ТОНР) с заданной последовательностью и периодичностью, направленных на обеспечение надежной эксплуатации и дове-дение технико-экономических показателей гидрогенераторов до уровня утверж-денных нормативных характеристик, Система ППР базируется на изучении и анализе ресурса деталей и сборочных единиц гидрогенераторов с определением на этой основе технически и экономически обоснованных норм и нормативов их использования. Составными частями ППР оборудования ГЭС являются его техническое обслуживание, капитальный и текущий ремонты.

При техническом обслуживании гидрогенераторов выполняется комплекс работ (операций) по поддержанию работоспособности или исправности гидро-генераторов в период их эксплуатации и нахождения в резерве

При капитальном ремонте проводятся полная или частичная разборка гид-рогенератора, осмотр, измерения, устранение обнаруженных дефектов, восста-новление и замена изношенных деталей и составных частей, выполнение пла-новых мероприятий по модернизации и реконструкции, обеспечивающих повы-шение надежности, экономичности, ремонтопригодности и мощности гидрогенератора, сборку, наладку и испытания до и после ремонта, а также при сдаче гидрогенератора в эксплуатацию.