Форсированного охлаждения

1 - станина круглая; 2 - станина квадратная, улучшенная вентиляция; 3 ~ форсированное охлаждение

квадратная станина, изоляция класса нагревостойкости F и форсированное охлаждение.

Для всех трансформаторов в зависимости от условий эксплуатации, определяемых резервом мощности, графиком нагрузки и температурой окружающей среды, могут быть допущены перегрузки. При необходимости допущения длительных перегрузок и, следовательно, перегревов рекомендуется применять форсированное охлаждение трансформатора (обдув с помощью вентиляторов).

6. Какие преимущества дает форсированное охлаждение электрических машин?

Непосредственное водяное охлаждение обмотки статора водой и форсированное охлаждение обмотки ротора было впервые в мировой практике применено в 1961 г. на генераторе 160 МВт для Волжской ГЭС им. XXII съезда КПСС. Впоследствии на базе опыта эксплуатации этого генератора были изготовлены крупнейшие в мире гидрогенераторы для Красноярской ГЭС мощностью 500 МВт и для Сая-но-Шушенской ГЭС мощностью 640 МВт.

в) Трансформатор с дутьевым охлаждением. В настоящее время применяется форсированное охлаждение радиаторов с помощью небольших вентиляторов, установленных на каждом радиаторе. По сравнению с естественным охлаждением бака обдув увеличивает теплорассеяние на 50—60%; следовательно, К3 •-= 15ч-

Выше было показано, что. теплоотдача путем излучения и конвекции с единицы внешней поверхности бака находится в зависимости от превышения температуры поверхности стенки бака вв.в над окружающим воздухом. Поскольку предельные превышения температуры обмоток и масла над воздухом даны в ГОСТ независимо от мощности трансформатора, разность температур вв.в, а следовательно, и теплоотдача с единицы поверхности бака для трансформаторов разной мощности будут примерно равными. Для того чтобы с ростом мощности трансформатора сохранить удельную тепловую нагрузку поверхности q и разность вб.в неизменным (§ 3-4), приходится прибегать к искусственному увеличению внешней поверхности бака путем применения стенок, выгнутых в виде волн, или установки охлаждающих труб, или подвески к баку радиаторов. При очень больших мощностях и в некоторых особых случаях применяется форсированное охлаждение путем обдувания охладителей б.ака вентиляторами, перекачки масла трансформатора через спе-цчальные охладители и т. д.

На 9-4 показано форсированное охлаждение бака с радиаторами при помощи обдувания небольшими вентиляторами, установленными на каждом радиаторе. При этом способе можно увеличить теплоотдачу бака на 50—60% по сравнению с теплоотдачей при естественном охлаждении.

Форсированное охлаждение во всех случаях требует постоянной дополнительной затраты энергии на перекачку масла и подачу воздуха или воды, чем снижается общий к. п. д. трансформатора.

В генераторах серии ТВФ применяется косвенное охлаждение обмоток статора водородом и непосредственное (форсированное) охлаждение обмотки ротора. Система вентиляции роторов генераторов серии ТВФ представлена на 2.7.

Генераторы с непосредственным водородным охлаждением на воздушном охлаждении работать не могут, так как обмотка, рассчитанная на форсированное охлаждение водородом, при работе на воздушном охлаждении перегреется и выйдет из строя. Поэтому при появлении больших утечек водорода из генератора, сопровождающихся глубоким и быстрым снижением давления водорода, генератор с непосредственным охлаждением должен быть аварийно разгружен и отключен от сети. Включение в сеть отключенного генератора может быть произведено лишь после устранения утечек и перевода его на водород, если для отыскания утечек он был переведен на воздух.

За счет улучшения конструкции, форсированного охлаждения и применения изоляционных материалов, допускающих более высокие превышения температуры, удалось в течение 50 лет снизить расход материалов в 3 раза ( 1.2).

Повышение мощности машины связано с увеличением ее диаметра и длины. При современном состоянии металлургии генераторы мощностью 100 тыс. кет с обычным поверхностным охлаждением воздухом при скорости вращения 3000 об/мин имеют предельные габариты по условию механической прочности. Дальнейшее повышение мощности машины при сохранении габаритов возможно лишь за счет увеличения электромагнитных нагрузок, что в свою очередь осуществимо путем форсированного охлаждения обмоток ротора и статора. Использование водорода с повышенным давлением вместо охлаждающего воздуха для крупных быстроходных синхронных машин позволяет значительно увеличить их мощность, поэтому в настоящее время наблюдается тенденция к форсированному охлаждению крупных электрических машин. Для большей эффективности применяют непосредственное охлаждение, при котором проводники обмоток находятся в соприкосновении с охлаждающим агентом — водородом или водой. Это позволяет повысить мощность единичного генератора до 800 тыс. кет и более.

Мощность турбогенераторов за последние 30—40 лет практически в тех же габаритах увеличилась в 10 раз. Это одно из самых крупных научных достижений второй половины XX в. Это увеличение мощности было достигнуто за счет форсированного охлаждения машин. Применение внутреннего водяного охлаждения обмоток статора и ротора позволяет довести мощность турбогенераторов до 2000 МВт.

жений. Большой эффект в деле экономии конструктивных материалов дает также применение новых систем форсированного охлаждения трансформаторов с направленной форсированной циркуляцией масла в каналах обмоток Е эффективных охладителях.

Опыт эксплуатации турбогенераторов серии ТВВ показал, что они имеют значительные резервы в системе охлаждения. В результате была предложена новая единая серия генераторов ТВВ и одновременно ТВФ, которые также используют систему форсированного охлаждения ротора. Новые машины за сче~ использования более высоких электромагнитных

Сокращение расхода изоляционных материалов, трансформаторного масла и металла, употребляемого на изготовление баков и систем охлаждения трансформаторов, может быть достигнуто путем снижения испытательных напряжений и уменьшения изоляционных расстояний при улучшении изоляционных конструкций на основе совершенствования технологии обработки изоляции и применения новых средств защиты трансформаторов от перенапряжений. Большой эффект в деле экономии конструктивных материалов дает также применение новых систем форсированного охлаждения

В условиях, когда 60,В>-350С, номинальная мощность трансформатора дополнительно снижается на 1% на каждый градус повышения температуры окружающего воздуха в пределе до 60.В = = 45° С. При дальнейшем повышении 80,в обязательно применение форсированного охлаждения.

В условиях, когда 60 с > 35°С, номинальная мощность трансформатора дополнительно снижается на 1 % на каждый градус повышения температуры окружающего воздуха до 60, с = 45°С. При дальнейшем повышении • 80i c обязательно применение форсированного охлаждения.

Увеличение единичной мощности турбогенераторов сверх 150 тыс. кет было достигнуто применением форсированного охлаждения обмотки ротора водородом при давлении 1,5—2 атм и поверхностным охлаждением обмотки статора. Это дало возможность заводу «Электросила» построить в 1957 г. турбогенератор мощностью 200 тыс. кет.

За счет улучшения конструкции, форсированного охлаждения и применения изоляционных материалов, допускающих более высокие превышения температуры, удалось в течение 50 лет снизить расход материалов в 3 раза ( 1.2).

Работа с включенной системой форсированного охлаждения используется в основном в послеаварийных режимах, когда отключена часть трансформаторов подстанции, а оставшиеся работают с повышенной нагрузкой. Длительная работа с нагрузкой, превышающей проектную мощность трансформатора, как правило, нецелесообразна из-за возрастания нагрузочных потерь. Допустимость таких режимов должна быть подтверждена технико-экономическими расчетами.