Охлаждением мощностью

С ростом единичной мощности электрических машин возрастают удельные потери в объеме машины, поэтому воздушные системы охлаждения становятся неэффективными и для охлаждения турбо- и гидрогенераторов и синхронных компенсаторов применяют схемы косвенного охлаждения водородом совместно со схемами непосредственного жидкостного охлаждения. В качестве хладагента в этих случаях используют воду, которая обеспечивает самую высокую по сравнению с другими жидкостями эффективность охлаждения. Схема непосредственного водяного охлаждения обмоток статора и ротора находит применение в конструкциях мощных турбо- и гидрогенераторов.

типа ТВ — с косвенной замкнутой системой охлаждения водородом давлением 0,105— 0,2 МПа, нагнетаемым вентиляторами в воздушный зазор машины и далее проходящим через радиальные каналы статора к водяным газоохладителям (генераторы мощностью 30, 50, 60, 100 и 150 МВт);

Синхронные компенсаторы мощностью 5; 7,5; 15 и 30 MB-А имеют косвенную воздушную систему охлаждения, а компенсаторы мощностью 37,5; 50; 75; 100 и 160 MB-А — косвенную замкнутую систему охлаждения водородом давлением 0,2 МПа,

серии ТВ — с косвенной замкнутой системой охлаждения водородом давлением 0,105—0,2 МПа, нагнетаемым вентиляторами в воздушный зазор машины и далее проходящим через радиальные каналы статора к водяным газоохладителяи (генераторы мощностью 30, 50, 60, 100 и 150 МВт);

Синхронные компенсаторы мощностью 5; 7,5; 15 и 30 MB-А имеют косвенную воздушную систему охлаждения, а компенсаторы мощностью 37,5; 50; 75; 100 и 160 MB-А — косвенную замкнутую систему охлаждения водородом давлением 0,2 МПа.

В области производства электроэнергии новая ступень развития связана с установкой на электростанциях в начале текущего столетия синхронных генераторов, непосредственно соединенных с высокоскоростными паровыми турбинами. Основные звенья этого развития — повышение надежности работы турбоагрегатов, увеличение их мощности, совершенствование системы охлаждения. Важным этапом было применение водорода в качестве охлаждающего агента: с 1928 г. для синхронных компенсаторов и с 1937 г. .для генераторов большой мощности. Такие машины выполнялись закрытыми с поверхностным охлаждением обмоток, а также сердечников статора и ротора водородом при небольшом избыточном давлении. В настоящее время для крупных двух- и четырехполюсных синхронных генераторов применяется непосредственное охлаждение проводников обмотки ротора водородом и обмотки статора водой при сохранении поверхностного охлаждения водородом сердечника ротора.

С ростом единичной мощности электрических машин возрастают удельные потери в объеме машины, поэтому воздушные системы охлаждения становятся неэффективными и для охлаждения турбо- и гидрогенераторов и синхронных компенсаторов применяют схемы косвенного охлаждения водородом совместно со схемами непосредственного жидкостного охлаждения. В качестве хладагента в этих случаях используют воду, которая обеспечивает самую высокую по сравнению с другими жидкостями эффективность охлаждения. Схема непосредственного водяного охлаждения обмоток статора и ротора находит применение в конструкциях мощных турбо- и гидрогенераторов.

серии ТВ — с косвенной замкнутой системой охлаждения водородом давлением 0,105—0,2 МПа, нагнетаемым вентиляторами в воздушный зазор машины и далее проходящим через радиальные каналы статора к водяным газоохладителям (генераторы мощностью 30, 50, 60, 100 и 150 МВт);

Синхронные компенсаторы мощностью 5; 7,5; 15 и 30 MB-А имеют косвенную воздушную систему охлаждения, а компенсаторы мощностью 37,5; 50; 75; 100 и 160 MB-А — косвенную замкнутую систему охлаждения водородом давлением 0,2 МПа.

Создание турбогенераторов с Ри > 150 МВт требует дальнейшей интенсификации методов охлаждения. При этом идут по пути увеличения давления водорода в корпусе до 3—5 атм. При дальнейшем увеличении мощности (Рп ^ 300 МВт) необходимо перейти к наиболее эффективному способу съема тепла — к внутреннему охлаждению проводников обмоток водородом или водой. Для этой цели применяются полые проводники или в случае охлаждения водородом также проводники с боковыми вырезами для образования вентиляционных каналов (см. 19-17). Водород для охлаждения проводников ротора в турбогенераторах завода «Электро-

8.8. Каналы для охлаждения водородом

8.8. Каналы для охлаждения водородом

Особенно наглядно влияние КПД и условий нагревания можно проследить на истории развития крупных турбогенераторов. Генератор с воздушным охлаждением мощностью 100 тыс. кВт при высоте 3 м и длине 10 м имел КПД Г = 0,97.

Машинные преобразователи серии ВПЧ имеют мощность от 12 до 100 кВт, серии ВЭП — 60 и 100 кВт и час-тоту 2400 и 8000 Гц; преобразователи серии ОПЧ имеют мощность 250, 320, 500 кВт и частоту 2400, 4000, 8000 и 10 000 Гц. Эти преобразователи имеют однокорпусное вертикальное исполнение. Преобразователи большей мощности серии ОПЧ — двухкорпусные, горизонтального исполнения, с водяным охлаждением, мощностью 1000, 1500 и 2500 кВт и частотой 500 и 1000 Гц. Тиристорные преобразователи имеют мощность от 100 до 3200 кВт (например, СЧИ-100/3 и ТПЧ-800-1 мощностью 100 кВт, 3 кГц и 800 кВт, 1 кГц соответственно).

ностью от 14 до 75 квар и напряжением от 0,22 до 1,05 кВ, а для средних частот —типов ЭМВ и ЭСВ с водяным охлаждением мощностью от 70 до 400 квар, напряжением 0,375—2,0 кВ и со стандартными частотами среднечастотного диапазона.

Для трансформаторов с естественным воздушным охлаждением мощностью от 10 до 160 кВ-А класса напряжения 0,5 кВ при медных обмотках можно принять соответственно а» 1,74-1,6 для алюминиевых а«1,оЧ-1,7. Для трансформаторов мощностью 160—1600 кВ-А класса напряжения 10 кВ при медных обмотках а« да 1,7-f- 1,6; при алюминиевых а ж 1,8ч- 1,7.

Для трансформаторов с естественным воздушным охлаждением мощностью от 10 до 160 кВ-А класса напряжения 0,5 кВ при медных обмотках можно принять соответственно а» 1,7-ь 1,6, при алюминиевых а« 1,8-^1,7. Для трансформаторов мощностью 160—1600 кВ-А класса напряжения 10 кВ при медных обмотках а« 1,7-:-1,6, при алюминиевых ««1,8-4-1,7.

В триодах с воздушным охлаждением мощностью до 100 кВт катод и сетка располагаются внутри полого анода. Анод, выполняемый обычно из меди, конструктивно объединен со стеклянным или керамическим баллоном и составляет его часть. Для увеличения теплоотвода поверхность анода увеличивают за счет ребристого радиатора и лампу помещают в герметизированный объем, через который принудительно прогоняют с помощью вентилятора очищенный воздух, охлаждающий помимо анода также баллон и другие элементы конструкции.

генераторы с непосредственным охлаждением мощностью 60 и 100 МВт. Для них по данным ТЭП целесообразно иметь трехступенчатую защиту с параметрами, примерные значения которых приведены ниже:

В первой пятилетке заводами «Электросила» и «ХЭМЗ» была разработана и освоена производством серия синхронных компенсаторов с воздушным охлаждением мощностью до 30 тыс. ква и построены опытные машины с водородным охлаждением.

В области строительства турбогенераторов рекордной машиной в двухполюсном исполнении являлся турбогенератор с воздушным охлаждением мощностью 100 тыс. кет, 3000 об/мин, изготовленный в 1937 г. заводом «Электросила» для Ново-Московской Г Отметим, что за рубежом одновальный турбогенератор мощностью 100 тыс. кет, 3600 об/мин был установлен впервые 1ишь в 1940 г. в Бурлингтоне.

Первые трансформаторы для напряжения 400 кв изготовлены в 1955 г. Запорожским трансформаторным заводом (ЗТЗ). Это была группа однофазных трехобмоточных трансформаторов мощностью 3 х 90 000 = 270 000 ква, напряжением 41J/115/11 кв для Ногинской подстанции и группа двухобмо-точных однофазных трансформаторов с водяным охлаждением мощностью 3X123500 = 370500 ква, напряжением 13,8/420 кв для Волжской ГЭС имени Ленина.

До недавнего времени у генераторов всех типов наибольшее распространение имела электромашинная система возбуждения с генератором постоянного тока, непосредственно соединенным с валом основной машины. Предельная мощность электромашинных возбудителей при частоте вращения 3000 об/мин составляет 500 кВт. Этого достаточно лишь для возбуждения турбогенераторов с косвенным охлаждением мощностью до 150 МВт и турбогенераторов с непосредственным охлаждением до 100 МВт. Уменьшение частоты вращения до 750 об/мин позволяет повысить предельную мощность возбудителей до 3 МВт, но требует редуктора, что снижает надежность и увеличивает габариты машинного зала. По этой причине электромашинная система возбуждения с редуктором нашла у нас применение лишь на нескольких турбогенераторах мощностью 300 МВт (ТГВ-300 и ТВМ-300).