К вспомогательным устройствам генератора относятся: тормозная система, система возбуждения генератора, вентиляционные устройства, средства пожаротушения.
Тормозная система. Если гидрогенератор предоставить самоторможению после выключения его из работы, то длительное вращение ротора с низкими скоростями вызовет ухудшение условий смазки подпятника и может привести к выходу его из строя. Поэтому для уменьшения времени вращения ротора гидроагрегата при низких скоростях во всех гидрогенераторах предусматривается торможение его вращающихся частей. Тормозная система должна обеспечивать непрерывное торможение гидрогенератора при его остановке, после того как будет прекращен доступ воды в гидротурбину, генератор отключен от электрической сети и скорость вращения его снизится до 35% номинальной. Торможение генераторов мощностью 1 000 ква и выше производится воздушной тормозной системой, работающей при давлении около 7 ати.Тормозная система состоит из установленных на нижней крестовине или фундаменте генератора тормозных домкратов поршневого типа с подушками трения, упирающимися при торможении в массивное тормозное кольцо, закрепленное в нижней части обода ротора. Тормозные устройства служат также домкратами для подъема ротора агрегата. В этих случаях в нижнюю полость тормозных цилиндров от передвижного масляного насоса подается масло давлением до 100 кГ/см2.
Возбуждение синхронных гидрогенераторов производится постоянным током, который проходит через обмотку ротора (полюсы) и создает магнитное поле. На современных гидроэлектростанциях большой мощности применяются следующие системы возбуждения гидрогенераторов:
- прямое (непосредственное) индивидуальное возбуждение осуществляется генератором постоянного тока (возбудителем), расположенным над ротором каждого генератора и жестко связанным с его валом. В более мощных генераторах для возбуждения применяется двухмашинная группа, состоящая из генератора постоянного тока (возбудителя) и связанного с ним второго генератора постоянного тока малой мощности (подвозбудителя), предназначенного для возбуждения возбудителя;
- косвенное индивидуальное возбуждение состоит из расположенного на валу каждого генератора вспомогательного синхронного генератора переменного тока, его возбудителя с подвозбудителем и преобразовательного агрегата, установленного вблизи каждого гидрогенератора и состоящего из асинхронного двигателя и генератора постоянного тока. Вспомогательный синхронный генератор питает асинхронный двигатель, приводящий в движение генератор постоянного тока, от которого подается возбуждение на полюсы ротора генератора;
- косвенное централизованное возбуждение, когда для группы из двух—четырех гидрогенераторов устанавливается один общий преобразовательный агрегат, асинхронный двигатель которого питается переменным трехфазным током от энергосистемы через трансформатор собственных нужд. Возбуждение всех гидрогенераторов группы питается постоянным током от генератора преобразовательного агрегата;
- система ионного возбуждения, в которой преобразование переменного тока в постоянный производится ионными преобразователями— выпрямителями (ионными вентилями). Питание ионных выпрямителей переменным током производится от вспомогательных синхронных генераторов, расположенных на валу каждого гидрогенератора, через специальные трансформаторы.
Применяются также системы, в которых ионные выпрямители питаются от трансформаторов, подключенных к выводам генератора. В этом случае вспомогательные генераторы на валах главных генераторов не предусматриваются.
Наибольшее распространение на гидроэлектростанциях получила система прямого индивидуального возбуждения, зарекомендовавшая себя как наиболее простая и надежная в эксплуатации. Однако она практически неприменима для современных сверхмощных гидрогенераторов из-за большой мощности и громоздкости требуемых возбудителей. Поэтому на крупных гидроэлектростанциях в настоящее время применяют обычно систему ионного возбуждения с установкой на одном валу с генератором вспомогательного синхронного генератора, располагаемого в тихоходных генераторах под ротором, а в быстроходных — над ротором.
Регуляторный генератор. Привод центробежного маятника автоматического регулятора скорости в современных гидроагрегатах осуществляется с помощью электродвигателя, питаемого током от специального регуляторного генератора. Регуляторный генератор представляет собой трехфазный синхронный генератор с возбуждением от постоянных магнитов. Этот генератор устанавливается, как правило, в верхней части агрегата и связывается с валом генератора.
Регуляторные генераторы выполняются обычно в виде отдельной машины на подшипниках качения, соединенной с валом главного генератора при помощи эластичной муфты «ли шлицевого валика.
Рис. 5-15. Вентиляционная схема гидрогенератора.
Система охлаждения генератора предназначена для интенсивного обмена воздуха у активных частей статора и ротора. Генераторы мощностью до 4000 ква изготовляются с самовентиляцией по разомкнутому циклу, а генераторы мощностью 4 000 ква и выше — с самовентиляцией по замкнутому циклу.
При охлаждении по разомкнутому циклу воздух забирается извне и выпускается туда же. Для предохранения от поступления в генератор пыли в месте забора воздуха должны устанавливаться соответствующие фильтры.
В случае охлаждения по замкнутому циклу в генераторе непрерывно циркулирует одна и та же порция воздуха, нагревающегося в генераторе и охлаждающегося затем в водяных воздухоохладителях. При этой системе охлаждения обеспечивается предохранение генератора от попадания в него пыли и понижается опасность распространения возможного пожара при внутреннем коротком замыкании в обмотках генератора.
Для охлаждения современных крупных гидрогенераторов применяется радиальная замкнутая система самовентиляции воздуха (рис. 6-15). В качестве напорных элементов, обеспечивающих подачу охлаждающего воздуха, используются специальные лопасти, устанавливаемые на торцах обода ротора, вентиляционное действие которых охлаждает обмотки статора и ротора. Полюсы ротора также всасывают воздух через радиальные каналы ротора и направляют его на тепловыделяющие поверхности сердечника и пазовой части обмотки статора.
При создании уникальных гидроагрегатов сверхвысоких мощностей возникла необходимость взамен обычной системы охлаждения самовентиляцией воздуха применить более эффективную комбинированную систему охлаждения генератора с охлаждением обмотки статора водой и форсированным воздушным охлаждением ротора. Такая система охлаждения должна повысить надежность работы генераторов.
Пожаротушение.
Тушение пожаров, которые могут возникнуть внутри генератора при повреждениях и коротком замыкании обмоток статора или ротора, производится, как правило, водой. Для этой цели внутри гидрогенераторов мощностью свыше 1 700 ква в зоне верхних и нижних лобовых частей обмоток статора устанавливаются два кольцевых трубопровода. Трубопроводы имеют большое количество мелких отверстий, направленных на обмотку, через которые и подается вода при пожаре.
Трубопроводы системы пожаротушения подсоединяются к сети технического водоснабжения. Включение трубопроводов пожаротушения при пожаре осуществляется с помощью дистанционно управляемых клапанов.
