Стартовая >> Архив >> Генерация >> Эксплуатация генераторов

Сверхпроводниковые турбогенераторы - Эксплуатация генераторов

Оглавление
Эксплуатация синхронных генераторов
Элементы конструкции гидрогенераторов
Охлаждение гидрогенераторов
Системы возбуждения
Режимы работы гидрогенераторов
Развитие методов электромагнитного расчета гидрогенераторов
Вспомогательные устройства гидрогенератора
Дефекты статора гидрогенератора
Дефекты ротора гидрогенератора
Техническое обслуживание генераторного оборудования
Остановка агрегата, оборудование в резерве
Ремонты генераторного оборудования
Эксплуатация турбогенераторов
Конструктивные особенности турбогенераторов, вероятные повреждения
Конструктивные особенности ротора турбогенераторов
Система уплотнений вала турбогенераторов
Повреждения ротора турбогенераторов
Системы охлаждения турбогенераторов
Особенности пуска и набора нагрузки турбогенераторов
Нормальные режимы работы турбогенераторов
Турбогенераторы серии ТФ
Турбогенераторы серии ТВМ
Сверхпроводниковые турбогенераторы
Асинхронизированные синхронные генераторы
Турбогенераторы с воздушным охлаждением за рубежом
Диагностическое обслуживание генераторов электростанций
Оценка технического состояния гидрогенераторов
Новые отечественные методы диагностики гидрогенераторов
Новые направления и совершенствование систем диагностики турбогенераторов
Новые методы диагностики турбогенераторов
Экспертные системы диагностики генераторов

Предельные диаметры ротора по условиям механической прочности стальной поковки и его длины по допустимым уровням вибраций привели к необходимости использовать все более интенсивные способы охлаждения. В качестве хладоагентов использовались воздух, водород и вода. Стремление к дальнейшему увеличению КПД и уменьшению удельных весовых показателей генераторов приводит к наиболее эффективному хладоагенту - криогенным жидкостям (жидкие гелий и азот).
Общее количество выполненных и проектируемых сверхпроводниковых ТГ и синхронных компенсаторов в мире составляет около 40 единиц в диапазоне мощностей от 0,01 до 1000 MBA.
Многие конструктивные элементы и узлы обычных генераторов сохраняются и для сверхпроводниковых машин. К ним, в частности, относятся: корпус, торцевые щиты, подшипники и система циркуляции масла, щеточно-контактный аппарат, высоковольтные вводы, автоматические регуляторы возбуждения, аппаратура защиты и управления и др. Кроме того, используются многие технологические процессы, успешно применяемые при производстве ТГ традиционного исполнения.
Однако активная зона сверхпроводниковых ТГ имеет большие отличия от генераторов традиционного исполнения. Это обусловлено:
высокой плотностью тока в сверхпроводящей обмотке ротора, при которой отпадает необходимость в использовании ферромагнитных материалов для уменьшения магнитного сопротивления;
вакуумной тепловой защитой криогенной зоны с расположенной в ней сверхпроводящей обмоткой и системой подвода криоагента;
возможностью иметь бес пазовую конструкцию обмотки статора, что приводит к радикальному повышению мощности;
наличием внешнего экрана для сведения к минимуму магнитных полей в пространстве, окружающем генератор.
Конструкция ротора сверхпроводникового ТГ должна отвечать противоречивым требованиям: осуществлять передачу вращающего момента через элементы низкотемпературной зоны; компенсировать тепловые деформации, возникающие при захолаживании и отеплении в процессе работы машины; обеспечивать минимальные теплопритоки к криогенной зоне и поддерживать вакуум.
Криогенная зона со сверхпроводящей обмоткой возбуждения со всех сторон окружена вакуумной изоляцией, В отечественных машинах вакуумные полости не заварены полностью, поэтому окончательно герметизируются с помощью специальных кольцевых уплотнений, что облегчает разборку ротора при необходимости ремонтных работ.
В генераторе немецкой фирмы центральная часть с обмоткой и гелиевой ванной отделена от остальной части ротора вакуумноплотными сварными швами. Вакуумирование достигается за счет постоянной откачки вакуума с помощью насоса. Данная система рассчитана на непрерывную работу ТГ в течение нескольких лет без внеплановых отключений от сети.
Потери в роторе сверхпроводникового ТГ существенно меньше, чем в машине традиционной конструкции, за счет уменьшения механических потерь и отсутствия потерь в обмотке возбуждения на постоянном токе. Потери в статоре несколько ниже, в основном за счет пониженных потерь в наружном экране из ферромагнитного материала.
Обмотка статора может быть традиционной и нетрадиционной геометрии. Особенностью традиционной петлевой обмотки является увеличенная длина лобовых частей, что обусловлено повышенным заполнением активной зоны медью. Такие обмотки применены в созданных сверхпроводниковых ТГ.
Обмотки нетрадиционной геометрии (спиральные, седлообразные и др.) уменьшают время изготовления обмотки и статора в целом, потому что можно параллельно с обмоткой выполнять корпус с ферромагнитным экраном.
Для охлаждения статора применяется система непосредственного масляного охлаждения, аналогичная серии ТВМ.
Достижения в области создания сверхпроводников на переменном токе промышленной частоты делают возможной разработку полностью сверхпроводниковых генераторов. Исследования показывают, что предпочтительнее конструкции с единым криостатом, в которой низкотемпературные зоны ротора и статора разделены на промежуточном температурном уровне.
По режимам работы в энергосистеме сверхпроводниковые ТГ делятся на машины с медленной и высокой скоростью регулирования возбуждения. К первой группе относятся генераторы средней мощности, работающие на небольшом расстоянии от потребителя. Ко второй - ТГ большой мощности, способные быстро реагировать на изменение нагрузки.
Преимущества сверхпроводниковых машин станут еще более существенными при переходе от низкотемпературных сверхпроводников к высокотемпературным и увеличении рабочих температур до 77 К. Это будет связано с упрощением конструкции ротора за счет упрощения вакуумной изоляции, более высокого температурного запаса для обмотки возбуждения, а также преимуществами, обусловленными применением азота как хладоагента и изоляционной среды.



 
« Эксплуатационные режимы водо-водяных энергетических реакторов   Эксплуатация электростанций, работающих при сверхкритических параметрах »
электрические сети