Синхронные генераторы

Синхронные генераторы. РассматриваемаяТЭС имеет блочную структуру котел- турбина- генератор. Длявыработки электроэнергии на каждом блоке установлен турбогенератор ТГВ-300,мощностью 353 МВА.Техническиеданные турбогенератора 1 частота вращения - 3000 об мин 2 номинальные значения мощности - 353 МВ 8729 А cos 966 - 0,85 тока статора - 10,2 кА напряжения статора - 20 кВ КПД - 98,8 3 система возбуждения - бесщ точная 4 охлаждение обмоток статора -непосредственное водородом ротора - непосредственное водородом 5 масса общая - 321,8 т ротора - 55,8 т Быстроходностьгенератора определяет особенности его конструкции.

Турбогенератор выполнен сгоризонтальным валом. Ротор, работающий при больших механических и тепловыхнагрузках, изготовлен из цельной поковки специальной стали, обладающей высокимимагнитными и механическими свойствами. Ротор выполнен неявнополюсным. В его активнойчасти, по которой проходит основной магнитный поток, фрезерованы пазы, заполненныекатушками обмотки возбуждения.

В пазовой части обмотки закреплены немагнитнымиклиньями из дюралюминия. Лобовая часть обмотки, не лежащая в пазах, предохраняется от смещения поддействием центробежных сил с помощью бандажа. Бандажи выполнены из немагнитнойвысокопрочной стали. По обеим сторонам ротора на его валу установленывентиляторы, обеспечивающие циркуляцию охлаждающего газа в машине. Статортурбогенератора состоит из корпуса и сердечника.

Корпус изготовлен сварным, сторцов он закрывается щитами с уплотнениями в местах стыка с другими частями. Сердечник статора набран из листов электротехнической стали, которые набраныпакетами, между которыми оставлены вентиляционные каналы. В пазы, имеющиеся вовнутренней расточке сердечника, уложена трехфазная обмотка. 14.Система охлаждения генератора. Вовремя работы генератора его обмотки и активная сталь нагреваются, что являетсяглавной причиной старения изоляции обмоток.

Поэтому для нормальной длительнойработы все генераторы выполнены с искусственным охлаждением. На генераторахТГВ-300 применено непосредственное водородное охлаждение статора и ротора. Роторохлаждается водородом, циркулирующим в аксиальных прямоугольных каналах, которыеобразуются корытообразными проводниками обмотки возбуждения. В статоре водородподается в тонкостенные трубки из немагнитной стали, заложенные внутри стержнейобмотки и открытые в лобовых частях. Давление водорода в корпусе генератора поддерживаетсяв пределах 0,2 0,4 МПа. Генераторы с непосредственным охлаждением водородомна воздушном охлаждении работать не могут, так как обмотка, рассчитанная наохлаждение водородом, при работе на воздушном охлаждении перегреется и выйдетиз строя.

Поэтому при появлении больших утечек водорода из генератора, ондолжен быть аварийно разгружен и отключен от сети. Водородиспользуется для охлаждения вследствие его высокой, по сравнению с воздухом, теплопроводности.

Источником водорода на ТЭС являются электролизные установки, в которых водород получают путем электролиза воды. 15.Системы возбуждения и гашения поля генератора. Турбогенераторы, установленные на ТЭС, оснащены системой бесщ точного возбуждения, в которой нетподвижных контактных соединений. Принципиальная схема бесщ точного возбуждения Источником энергии дляпитания обмотки ротора LG являетсявспомогательный синхронный генератор GЕ . Этот генератор выполнен по типу обратимых машин, т.е. обмотка переменного токарасположена на вращающейся части, аобмотка возбуждения неподвижна.

Возбуждение генератора GE осуществляется от возбудителя GEA . Ток от вращающейся обмотки переменного токавспомогательного генератора подводится через проводники, закрепленные на валу, к вращающемуся полупроводниковому выпрямителю. Выпрямленный ток подводитсянепосредственно к обмотке возбуждения основного генератора. Регулированиетока возбуждения в обмотке ротора LG производитсяизменением тока в обмотке возбуждения вспомогательного генератора LGE . Вращающийся полупроводниковый преобразователь VD снаружи закрывается звукопоглощающим кожухом. Гашением поля называется процесс, заключающийся в быстром уменьшении магнитногопотока возбуждения генератора до величины, близкой к нулю. При этомсоответственно уменьшается ЭДС генератора.

Гашение магнитного поля особенноважно при аварийных режимах, вызванных повреждениями внутри самого генератораили на его выводах. Короткие замыкания внутри генератора обычно происходятчерез электрическую дугу, что вызывает сильные повреждения обмоток и активнойстали.

В таком случае быстрое гашение поля генератора необходимо, чтобыоградить размеры аварии и предотвратить выгорание обмоток и стали. Для гашенияполя необходимо отключить обмотку ротора генератора от возбудителя. Взависимости от мощности генератора и систем возбуждения используется триспособа гашения магнитного поля -замыканиеобмотки ротора на гасительное активное сопротивление -включениев цепь обмотки ротора дугогасительной решетки быстродействующего автомата -противовключениевозбудителя. В первых двух способах необходимыепереключения в цепях возбуждения осуществляется автоматами гашения поля. Неотъемлемым элементом системвозбуждения является устройства автоматического регулирования возбуждения АРВ . Различают АРВ пропорционального и сильного действия.

Первые реагируют назначения и знак отклонения параметров режима ток, напряжение от заданныхзначений. Вторые, кроме того, реагируют и на скорость изменения параметров. Наличие устройств АРВ позволяет обеспечить оптимальный режим работы синхронныхгенераторов при изменениях нагрузки. 16.Силовые трансформаторы.

Силовые трансформаторы, установленные на станции, предназначены для преобразования электроэнергии содного напряжения на другое. На первом, втором и третьем энергоблоках, выдающихэнергию в линию напряжением 500кВ, установлены по одному трехфазномудвухобмоточному повышающему трансформатору типа ТДК-40 500, номинальноймощностью 400 МВ 903 А, номинальным напряжением ВН 525кВ, НН 20кВ, ссистемой охлаждения ДЦ масляное охлаждение с дутьем и принудительнойциркуляцией масла через воздушные охладители.

На четвертом энергоблоке, связывающим шины 500кВ и 200кВ, установлено трехфазная группа из однофазныхтрехобмоточных повышающих автотрансформаторов связи типа АОДЦТН 167000 500 220, номинальная мощность каждого 167МВ 903 А, номинальное напряжениеВН 500 8730 3кВ, СН 230 8730 3кВ, НН 20кВ с системой охлаждения ДЦ, срегулированием напряжения под нагрузкой. На пятом и шестом блоках, вырабатывающих энергию в линию напряжением 220кВ, установлены соответственнодва двухобмоточных трехфазных повышающих трансформатора типа ТДЦ 40 220номинальной мощностью 400МВ А, номинальнымнапряжением ВН 242кВ, НН 20кВ, с системой охлаждения ДЦ.Для собственных нужд накаждом блоке установлено по одному трехфазному трехобмоточному понижающемутрансформатору типа ТРДНС 25000 35, номинальной мощностью 25МВ А, номинальноенапряжение ВН 20кВ, НН 6,3кВ.Кроме того, два резервныхтрансформатора собственных нужд ТРДН 32000 220, номинальной мощностью32МВ А, номинальным напряжением ВН 230кВ, НН 6,3кВ и не присоединенныйтрансформатор ТРДНС 25000 35. 17.Схема электрических соединений ТЭС.Главнаясхема электрических соединений электростанции это совокупность основногоэлектрооборудования генераторы, трансформаторы, линии, сборных шин, коммутационной и другой первичной аппаратуры со всеми выполненными между нимисоединениями.

На чертеже главной схемой изображаются в однолинейном исполнениипри отключенном положении всех элементов установки.

Структурная схема электрических соединений ТЭС Основное электрическоеоборудование ТЭС и аппараты в этих цепях выключатели, разъединители и др. соединены между собой проводниками разного типа, которые образуют токоведущиечасти электроустановки. Вблоке генератор-трансформатор участок от генератора до трансформатора иотпайка к трансформатору собственных нужд ТСН выполненыпофазно-экранированными токопроводами типа ТЭН токопровод экранированныйнепрерывный с принудительной вентиляцией. Для уменьшения потерь энергии вкожухах токопроводы снабжены специальными нелинейными токоограничивающимиустройствами.

Научастке от ТСН до распределительного устройства собственных нужд применен закрытыйтокопровод 6кВ. Цепь резервного ТСН выполнена гибким проводом. Распределительноеустройство РУ это электроустановка, предназначенная для при ма ираспределения электроэнергии, содержащая электрические аппараты, шины и вспомогательныеустройства. Длялинии 220кВ на ТЭС использована открытая распределительная установка ОРУ220кВ, с двумя рабочими системами сборных шин и с обходной системой, выполненная с использованием унифицированных железобетонных конструкций.

В ОРУдве рабочие системы шин примыкают друг к другу, а обходная система шин отнесеназа линейные порталы.

Выводы к трансформаторам пересекают обе рабочие системышин, что снижает надежность работы ОРУ. Выключатели установлены в один ряд, перед которыми имеется автодорога для проезда ремонтных механизмов и т.п. Соединение между выключателями и трансформаторами тока над проездом выполненожесткой ошиновкой.

Во всех цепях установлены однополюсные двухколонковыеразъединители. Под внутренней рабочейсистемой шин принято асимметричное расположение разъединителей. Длялинии 500кВ применена ОРУ 500кВ с двумя системами шин и тремя выключателями надве цепи, которая имеет чередующиеся подключения линий и трансформаторов, что потребоваловвести в середине РУ дополнительный портал.

Шунтирующие реакторы установлены вдоль железнодорожного пути для силовыхтрансформаторов. Выключатели это коммутационные аппараты, предназначенные для включения и отключения цепипри любых режимах. В ОРУ использованы высоковольтные воздушные выключатели, оборудованные гасительными камерами газового дутья. В сетях 6кВ примененымаломасляные горшковые выключатели ВМГ 10.Разъединители этокоммутационные аппараты, предназначенные для отключения и включенияэлектрической цепи без тока или с незначительным током и создающие видимыйразрыв.

В ОРУ 220кВ применены двухколонковые разъединители с заземляющиминожами типа РДЗ. В ОРУ 500кВ применены подвесные разъединители типа РПД. Влиниях 6кВ использованы разъединители внутренней установки типа РВК.Измерительныетрансформаторы тока предназначены для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле 5А, 1А , а также для отделенияцепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.

На линиях500кВ использованы каскадные трансформаторы тока ТФРМ с рымовидной обмоткой, расположенной внутри фарфорового изолятора, заполненного трансформаторныммаслом. На линиях 220кВ установлены трансформаторы тока опорного типа вфарфоровом корпусе с бумажно-масляной изоляцией типа ТФЗМ. На линиях 6кВ длявнутренней установки применены трансформаторы тока с литой эпоксидной изоляциейтипа ТПЛ 10.Измерительныетрансформаторы напряжения служат для преобразования напряжения первичных цепейв стандартные 100В или 100 8730 3В для измерительных приборов, устройстврелейной защиты и автоматики напряжения.

Нормально трансформаторы напряжения работаютв режиме, близком к режиму холостого хода вторичной обмотки. Режим К.З. для нихнедопустим. Налиниях 500кВ и 220кВ применены трансформаторы напряжения каскадного типа НТФ.На линиях 6кВ применены трехфазные масляные трансформаторы напряжения типаНТМИ. Токоограничивающиереакторы служат для ограничения токов К.З. в электрических сетях.

Реакторпредставляет собой индуктивную катушку, не имеющую сердечника из магнитногоматериала. Благодаря этому, он обладает постоянным индуктивным сопротивлением, не зависящим от протекающего тока. 18.Электроснабжениесобственных нужд ТЭС.Производствоэлектроэнергии на станции полностью механизировано. Нормальная работаэлектростанции возможна только при над жной работе всех механизмов собственныхнужд, что возможно лишь при их над жном электроснабжении. Электропри мникисобственных нужд по их влиянию на технологический режим электроустановки делятна ответственные и неответственные.

К первым относятся электропри мники, выходиз строя которых может привести к нарушению нормального технологического режимаработы или к аварии на станции питательные, конденсатные, циркуляционныенасосы, дымососы и др К неответственным относятся электропри мники, выход изстроя которых не сказывается непосредственно на технологическом режиме работы механизмы топливоподачи, золошлакоудаления и др. .Основнымприводом механизмов собственных нужд являются асинхронные короткозамкнутыеэлектродвигатели различного исполнения.

Для тихоходных, например ШБМ, а такжеочень мощных механизмов применяются синхронные электродвигатели. Длямеханизмов, требующих регулирования частоты вращения в широких пределах, применены электродвигатели постоянного тока. Расходэлектроэнергии на ТЭС -хранениеи подача топлива 1,5 -топливоприготовление 3 -тяга идуть 20 -питаниекотлов 8,5 -циркуляционныенасосы 45 -прочиепотребители 22 .На ТЭСпринято две ступени напряжения собственных нужд высшее 6кВ и низшее 380 220В.Собственныенужды 6кВ блоков получают питание от блочных трансформаторов собственных нужд, подключенных к отпайке между генератором и силовым трансформатором. Каждыйэнергоблок имеет две секции шин собственных нужд 6кВ. Резервирование питаниясекций осуществляется от спаренных резервных магистралей 6кВ, связанных срезервными трансформаторами собственных нужд. Так как в схемах энергоблоковустановлены генераторные выключатели, то установлены два резервныхтрансформатора собственных нужд один присоедин н к источнику питания 220кВ,второй не присоедин нный трансформатор генераторного напряжения, готовый кзамене. Схемасобственных нужд 6кВ ТЭС На каждый блок предусмотрено две секции собственных нужд0,4кВ. Каждая секция 0,4кВ также имеет рабочее и резервное питание, котороепода тся автоматически.

Рабочее питание секции 0,4кВ блока осуществляется отсекции 6кВ своего блока, резервное от секций 6кВ соседнего энергоблока. Многочисленныепотребители собственных нужд 0,4кВ на один энергоблок ТЭС приходится более 600электродвигателей 0,4кВ присоединены к секциям 0,4кВ, получающим питание оттрансформаторов 6 0,4кВ. Расход на собственные нужды 0,4кВ равно 10 общегорасхода.

Трансформаторы 6 0,4кВ расположены в центрах нагрузки в ТО, КО и т.д. 19.