Генератор представляет собой трехфазную неявнополюсную электрическую машину. Он состоит из неподвижной части (статор), включающий в себя сердечник и обмотку, присоединяемую к внешней сети и вращающейся части (ротор), на которой размещена обмотка возбуждения, питаемая постоянным током.
Механическая энергия, передаваемая от вала турбины на вал ротора генератора, преобразуется в электрическую электромагнитным путем: в обмотке ротора под действием электрического тока создается магнитный поток, который пересекая обмотку статора наводит в ней ЭДС.
5.1.08. Общий вид турбогенератора
Тепловые потери, выделяющиеся в обмотках ротора и статора, в магнитопроводах (сердечник статора, в валу ротора), а также механические потери от трения ротора в газовой среде (вентиляционные потери) и трения в подшипниках и уплотнениях вала, отводятся: дистиллятом (из обмотки статора),
водородом (из обмотки и вала ротора, из сердечника статора), маслом (из подшипников и уплотнений вала).
Конструктивное исполнение генератора - закрытое, герметичное.
5.1.09. Поперечное сечение турбогенератора
- - ротор
- - обмотка ротора
- - обмотка статора
- - сердечник статора
- - корпус статора, центральная часть
- - корпус статора, концевая часть
- - вывода и трансформаторы нейтрали
- - кожух нейтральных выводов
- - газоохладитель
- - рым-лапа центральной части статора
- - рым-лапа концевой части статора
- - фундаментные плиты
- - закладные части фундаментных плит
- - фундаментные шпильки
- - вывода термопреобразователей
- - крышка лаза
- - гибкие перемычки линейных выводов
- - водоподвод к обмотке статора
Корпус статора и щиты
Газонепроницаемый корпус статора выполнен из трех частей: центральной и двух концевых. Центральная часть, содержащая в себе сердечник статора, - неразъёмная и имеет поперечные кольца жесткости и перегородки, обеспечивающие соответствующее направление газовых потоков. Концевые части с встроенными вертикальными газоохладителями имеют для удобства монтажа горизонтальный разъем. Чтобы проникнуть внутрь корпуса, не разбирая наружных щитов, в нижней его части предусмотрены люки (рис. 5.1.09.).
Наружные щиты статора непосредственно объединены с внутренними щитами, к которым присоединены щиты вентиляторов, состоящие из шести частей. Все части щитов вентиляторов изолированы от внутренних щитов и между собой.
Механическая прочность всех частей корпуса статора и наружных щитов достаточна, чтобы они могли выдержать внутреннее давление в случае взрыва при любом соотношении водорода и воздуха в водородно-воздушной смеси при начальном давлении её, не превышающим атмосферное, более чем на 0,15-0,2 кГс/см2.
5.1.10. Паз статора
- - пазовый клин (стеклотекстолит)
- - подклиновая прокладка
- -упругая прокладка
- - верхний стержень
- - боковая прокладка (гофрированный полупроводящий стеклотекстолит)
- - прокладка (стеклотекстолит)
- - нижний стержень
- - незаполненное пространство
Сердечник статора
Сердечник статора собран на ребрах из сегментов электротехнической стали толщиной 0,5 мм и вдоль оси разделен вентиляционными каналами на пакеты.
Поверхность сегментов покрыта изоляционным лаком. Ребра сердечника статора приварены к поперечным кольцам.
5.1.11. Стержень обмотки статора
Обмотка статора и ее система охлаждения
Обмотка статора - трехфазная, двухслойная, с укороченным шагом, стержневая, с транспозицией элементарных проводников. Стержни обмотки, сплетенные из сплошных и полых элементарных проводников, в пазах закрепляются специальными встречными клиньями и гофрированными прокладками из полупроводящего стеклотекстолита. На дне паза и между стержнями установлены прокладки из формующегося материала, запекаемые после укладки обмотки. В пазовые клинья обмотки статора встроены резиновые прокладки, образующие систему вентиляционных перегородок в воздушном зазоре генератора (рис.5.1.10,11,13.).
Для охлаждения обмотки по полым проводникам проходит дистиллированная вода. На концах стержней припаяны медные наконечники для подвода воды к полым проводникам и электрического соединения стержней, которое осуществляется медными хомутами и клиньями с последующей пайкой.
Охлаждающий дистиллят в обмотке проходит параллельно по всем стержням. Вход дистиллята осуществляется со стороны возбудителя, выход - со стороны турбины. Для подвода и слива охлаждающего дистиллята из обмотки статора имеются кольцевые коллекторы, установленные на кронштейнах из изоляционного материала.
Соединение коллекторов со стержнями обмотки осуществляется шлангами из фторопласта. (рис. 5.1.12.)
5.1.14. Упрощенная схема системы водяного охлаждения обмотки статора генератора
1 - изолированный проводник
2 - полупроводящая лента
3 - прокладка (стеклотекстолит)
4 - выравнивающая замазка
5 - основная изоляция
6 - полупроводящая эмаль
5.1.12. Напорный коллектор обмотки статора
5.1.13. Разрез стержня обмотки статора
Контроль проходимости дистиллята в стержнях обмотки статора осуществляется измерением температуры обмотки термопреобразователями сопротивления, установленными под пазовыми клиньями для стержней верхнего ряда и на боковую поверхность стержней нижнего ряда на выходе из паза. Повышение температуры одного из стержней паза свидетельствует о нарушении проходимости по стержню.
Для подачи дистиллята в обмотку статора предназначена система водяного охлаждения обмотки статора генератора (SS).
Технические характеристики дистиллята в обмотке статора
Параметры дистиллята в обмотке. | Мин. значение | Ном. значение | Макс, значение |
Давление дистиллята на входе е обмотку, к Гс/см2. | - | 4,5 | 4,8 |
Расход дистиллята через обмотку статора, м3/ч. | 170 | 225+10 | - |
Температура дистиллята на входе в обмотку статора, °C. | 30 | 40 | 40 |
Температура дистиллята на выходе из обмотки статора, °C. | - | - | 85 |
Удельное электрическое сопротивление дистиллята в обмотке статора при t= 25°С, кОмЧсм. | 100 | 200 | - |
Поступление Н2 в дистиллят обмотки статора, мкГ/кГ. | - | 0-50 | 100 |
Значение pH дистиллята в обмотке статора при температуре 25°С. | 8 | 8,5 | 9 |
Содержание кислорода в дистилляте, мкГ/кГ. | - | - | 50 |
Содержание меди в дистилляте, мкГ'кГ. | - | - | 100 |
В состав системы SS входят (рис. 5.1.14.):
5.1.15. Газовая ловушка
бак дистиллята;
два насоса (SS11(12)D01);
два теплообменника;
четыре механических фильтра; шесть магнитных фильтров; два ионообменных фильтра;
газовая ловушка;
трубопроводы, арматура, средства измерения.
Система водяного охлаждения обмотки статора генератора обеспечивает:
циркуляцию дистиллята через водоохлаждаемые элементы; поддержание заданного постоянного расхода дистиллята; поддержание заданной температуры дистиллята;
контроль за параметрами и сигнализацию об отклонениях их значений от допустимых.
Подача дистиллята осуществляется двумя центробежными насосами, один из которых - рабочий, а второй - резервный (рис. 5.1.14.).
Дистиллят поступает в теплообменники, где охлаждается до необходимой температуры. Отвод тепла от дистиллята осуществляется водой из контура системы газоохлаждения. Схемой предусмотрена установка двух теплообменников, один из которых является резервным.
Далее дистиллят проходит очистку в механических и магнитных фильтрах. Два механических фильтра находятся в работе, один - в резерве. Еще один механический фильтр установлен перед ионообменными фильтрами, которые включаются периодически для поддержания высоких диэлектрических свойств дистиллята.
ВИД А поступление дистиллята из напорного коллектора, поступление дистиллята из сливного коллектора
Очищенный и охлажденный дистиллят поступает в обмотку статора генератора, откуда сливается в водяной бак. Для предотвращения слива дистиллята из обмотки, при аварийном останове насоса, на трубопроводе после обмотки статора выполнена гидропетля.
Воздух из системы удаляется через воздушники насосов, теплообменников, фильтров, а также напорного и сливного коллекторов. В верхних точках коллекторов установлены дренажные трубки, выведенные из корпуса статора наружу через газовую ловушку в дренажную систему.
Газовая ловушка (рис. 5.1.15.) состоит из двух прозрачных цилиндров (5), разделенных перегородкой (3) на полости - верхнюю и нижнюю, верхнего фланца (6) с краном (7) для взятия проб газа, штуцером (8) для подсоединения газоанализатора, резиновой трубки (10), трубы уровня (14) и сливной трубы (2).
- - фланец нижний
- - труба сливная
- - перегородка
- - шпилька
- - цилиндр
- - фланец верхний
- - кран для взятия проб
8,9 - штуцер
- - резиновая трубка
- - стойка
- - распорка
- - пробка
- - труба уровня
15,16 - кран
17 - кольцевые прокладки
18,19 - отверстие 3 мм
20 - отверстие 1 мм
Труба уровня, выполненная в виде гидравлической петли, позволяет поддерживать постоянный уровень дистиллята в нижней части цилиндра. Гидравлическая петля трубы уровня имеет отверстие (18) диаметром 3 мм в верхней части для срыва сифонного действия во время слива воды. При выполнении слива, из газовой ловушки в водяной бак, отверстие 18 может быть заглушено. При этом подачу дистиллята в газовую ловушку следует отрегулировать с помощью кранов 15 и 16, не допуская переполнения ловушки при избыточном расходе.
Перегородка, установленная между цилиндрами, имеет кольцевые прокладки (17). В верхней части сливной трубы установлена пробка (13), имеющая центральное отверстие (19) диаметром 3 мм и продольную проточку в нижней части, связанную с отверстием (20) диаметром 1 мм в сливной трубе. Таким образом, верхний и нижний объемы цилиндров связаны с внутренней полостью сливной трубы.
Через отверстие в сливной трубе, зазор между внутренней поверхностью сливной трубы и продольной проточкой пробки дистиллят, наиболее насыщенный газом, поступает во внутреннюю полость сливной трубы и далее в дренаж. Выделяющийся при этом газ поступает по центральному отверстию в пробке в верхний цилиндр и приемник газоанализатора. Резиновая трубка, надетая на штуцер (9), сообщается с атмосферой и служит в качестве дополнительной емкости для накопления водорода. Резиновая трубка должна иметь длину 5 м. и быть опущена вертикально вниз.
Из верхних точек сливного и напорного коллекторов обмотки статора дистиллят поступает в нижний цилиндр через краны (15 и 16) в нижнем фланце (1), которые во время работы постоянно приоткрыты.
Кран для взятия проб газа постоянно закрыт и открывается только в момент отбора пробы. Наличие водорода в водяной системе может быть установлено визуально при появлении пузырьков газа в дистилляте, заполняющем нижнюю часть цилиндра.
Автоматический контроль содержания водорода осуществляется постоянно включенным газоанализатором.
Контрольные измерения производятся лабораторным методом. При эксплуатации генератора допускается содержание водорода в газовой ловушке не более 3%.
Выводы и трансформаторы тока
Начало и концы статорной обмотки генератора выведены наружу через концевые вывода. Генератор имеет три линейных вывода, расположенных внизу концевой части со стороны возбудителя (рис. 5.1.16.).
5.1.16. Линейные вывода
- - плита выводов
- - вывод концевой
3 - шина соединительная
4 - гибкие перемычки
5 - изоляционные коробки
6 - шланги водоподвода
7 - водоподводящий коллектор
5.1.17. Нулевые вывода
- - плита выводов
- - вывод концевой
- - шина соединительная
- - изоляционные коробки
5 - шланги водоподвода
6 - водоподводящий коллектор
Соединение выводных шин обмотки статора выполнено с помощью гибких перемычек. Также с помощью гибких перемычек выполнено соединение линейных концевых выводов с внешними токоведущим шинопроводом.
Вывод состоит из токоведущего стержня и фарфорового изолятора.
Стержень имеет непосредственное водяное охлаждение, для чего он изготовлен из двух концентрически расположенных труб. К торцам труб приварены токонесущие наконечники. Для подвода и отвода охлаждающей воды (дистиллята) в стержне имеются специальные штуцеры.
На нулевых выводах установлены трансформаторы тока продольной и поперечной дифференциальных защит блока и генератора, защиты от несимметричных К.З. и перегрузок, а также трансформатор напряжения защиты от замыкания на "землю" в обмотке статора генератора (рис. 5.1.17.).
Для исключения случаев возможного скопления водорода в застойной зоне района линейных выводов, генератор имеет систему охлаждения и продувки этого района (QD03,04). Один из вентиляторов находится в работе, другой в резерве.
Ротор
Вал ротора изготовлен из специальной стали (рис. 5.1.18.). Обмотка ротора выполнена из полосовой меди с присадкой серебра. При намотке на ротор обмотка образует две пары полюсов (рис. 5.1.19.). Её охлаждение осуществляется непосредственно водородом по схеме самовентиляции с забором газа из зазора машины (рис. 5.1.20.).
Клинья, удерживающие обмотку в пазу, имеют заборные и выходные отверстия для охлаждающего газа, совпадающие с внутренними каналами, выполненными в проводниках катушек (рис. 5.1.21).
Подвод тока к обмотке ротора осуществляется с помощью изолированных гибких шин и изолированных болтов, соединенных со стержнем токопровода, расположенного в центральном отверстии ротора (рис. 5.1.22).
Газоохладители
Отвод тепла, выделяющегося в генераторе в охлаждающий газ, производится четырьмя газоохладителями,установленными вертикально внутри концевых частей корпуса статора (рис. 5.1.23.). Газоохладители состоят из трубок с оребрением. Трубки газоохладителя завальцованы с обеих сторон в трубные доски, к которым крепятся камеры, уплотненные резиной.
Газоохладители опираются верхними трубными досками на корпус статора и уплотняются резиновыми прокладками. Съемные крышки позволяют производить чистку охлаждающих трубок и контроль за их состоянием, не нарушая герметичности корпуса. Низ газоохладителя не связан жестко с корпусом статора, а только центрируется и имеетуплотнение сальникового типа. Это позволяет охладителям свободно расширяться по длине при колебаниях температуры, не нарушая газоплотности. Напорные и сливные фланцы находятся в нижних камерах.
Для выпуска воздуха из верхних камер охладителей при заполнении их технической водой предусмотрены контрольные трубки с выводным штуцером. К штуцерам присоединяются отводящие трубки с краниками. Вода сливается в дренажные воронки.
