5.1.1. Турбо- и гидрогенераторы

В зависимости от рода первичного двигателя синхронные генера­торы делятся на турбогенераторы (с приводом от паровых или газовых турбин) и гидрогенераторы (с приводом от водяных турбин). Обозна­чения типов синхронных генераторов приведены ниже.

Турбогенераторы

 

Т

Г

В

В

Ф

 

 

 

 

Турбогенератор........................................................................

 

газовое ....................

Охлаждение

водородное .............

водяное.....................

форсированное........

Мощность, МВт

Количество полюсов

 

Гидрогенераторы

Синхронный генератор............................................................

С

Исполнение

 

Капсулышй...........................................

горизонтальный.....

вертикальный.........

..................................

Г

В

К

О

В

Ф

 

Обратимый................ ...........................

Охлаждение

 

..................................

водяное..................... форсированное........

 

Наружный диаметр,

длина активной стали, см

Количество полюсов

 

 

 

 

       

Турбогенераторы выполняются с горизонтальной осью вращения. Диаметр ротора турбогенератора значительно меньше, чем его актив­ная длина, ротор обычно имеет неявнополюсное исполнение. Предель­ный диаметр ротора при частоте вращения 3000 об/мин по условиям механической прочности составляет 1,2–1,25 м. Активная длина рото­ра по условиям механической жесткости не превышает 6,5 м.

Стремление к увеличению единичной мощности турбогенераторов реализуется за счет внедрения более интенсивных способов охлажде­ния без заметного увеличения габаритных размеров. Турбогенераторы мощностью более 50 МВт изготавливаются с водородным или жидко­стным охлаждением обмоток. Основные технические данные турбоге­нераторов мощностью 60 МВт и более приведены в табл. 5.1.

Асинхронизированные турбогенераторы обладают возможностью обеспечивать устойчивую работу с глубоким потреблением и большим диапазоном регулирования реактивной мощности. Применение асин-хронизированных турбогенераторов основывается на тех же принци­пах, что и при выборе средств компенсации реактивной мощности дру­гих видов. Основные технические данные выпускаемых и разрабатыва­емых асинхронизированных турбогенераторов приведены в табл. 5.2.

Гидрогенераторы выполняются преимущественно с вертикальной осью вращения. Турбина располагается под гидрогенератором, и ее вал, несущий рабочее колесо, сопрягается с валом генератора с помощью фланцевого соединения. Так как частота вращения мала, а число полю­сов велико, ротор генератора выполняется с большим диаметром и срав­нительно малой активной длиной. Относительно небольшая частота вращения (60–600 об/мин в зависимости от напора воды) определяет большие размеры (до 20 м в диаметре) и массы (до 1500 т) активных и конструктивных частей гидрогенераторов. Как правило, гидрогенера­торы выполняются с вертикальным расположением вала. Исключение составляют гидрогенераторы с большой частотой вращения и капсуль-ные гидрогенераторы, которые выполняются горизонтальными. Основ­ные технические данные гидрогенераторов мощностью 52,4 МВт и бо­лее приведены в табл. 5.3.

Данные о мощности генераторов соответствуют их номинальному режиму работы. В часы максимума реактивной нагрузки иногда требует­ся работа генератора с пониженным cos (p. Длительная работа турбогене­ратора в режиме синхронного компенсатора с перевозбуждением допус­кается только при токе возбуждения не выше номинального. У генерато­ров с непосредственным охлаждением, как правило, cos 0,95–0,96. При повышении cos до 1,0 длительно могут работать только генерато­ры с косвенным охлаждением. Максимальная реактивная нагрузка гене­ратора при работе в режиме синхронного генератора с недовозбуждением определяется на основании тепловых испытаний и может быть оце­нена (для агрегатов 200 и 300 МВт) по рис. 5.1.

Полная мощность гидрогенератора, как правило, не зависит от cos и равна номинальной, если гидрогенератор приспособлен для работы в режиме синхронного компенсатора (режим работы определяется при выполнении проекта ГЭС).

В аварийных режимах допускается перегрузка генератора по токам статора и ротора согласно техническим условиям. Если в технических условиях соответствующие указания отсутствуют, кратковременные перегрузки по току статора принимаются по табл. 5.4. Данные по допу­стимой перегрузке по току ротора генераторов с непосредственным ох­лаждением приведены в табл. 5.5. Допустимая перегрузка генераторов с косвенным охлаждением обмоток определяется допустимой перегруз­кой статора.

Моменты инерции некоторых паровых турбин имеют следующие значения:

Тип турбины

К-100-90

К-150-130

К-200-130

Момент инерции, тм2

18,7

28,5

35

Тип турбины

К-300-240

К-500-240

К-800-240

Момент инерции тм2

49

73

120

Моменты инерции гидротурбин составляют примерно 10 % момента инерции присоединенных к ним гидрогенераторов.

 

Таблица 5.1

Основные технические характеристики турбогенераторов 60 МВт и более

Тип

Р, МВт

cos

Q,

Мвар

Uном,

кВ

КПД,

%

X "d ,

%

X "d , %

Хd, %

Х, %

Х2,%

Х0, %

ОКЗ

GD2,

тм2

Td0, с

ТВФ-60-2

60

0,8

45

10,5; 6,3

98,5

19,5

28

161

12,1

23,8

9,2

0,64

8,85

4,9

ТВФ-63-2

63

0,8

47

10,5 (6,3)

98,3

13,9 (18)

22,4(27,5)

220(192)

12,1

22 (17)

9,2

0,537 (0,544)

9,7

8,7(6,1)

ТВФ-100-2

100

0,8

75

10,5

98,4

19,1

27,8

192

16,7

23,4

9,73

0,563

13

6,5

ТВВ-160-2

160

0,85

102

18

98,5

22,1

32,9

230

16,7

26,9

11,5

0,475

13

5

ТГВ-200М

200

0,85

124

15,75

98,0

20,4

31,0

186,2

16,7

24,9

11,5

0,572

25

6,8

ТВВ-200-2а

200

0,85

124

15,75

98,6

18

27,2

210,6

15,6

22

10

0,512

21,1

7

ТВВ-220-2

220

0,85

137

15,75

98,6

20

29

197

20

24

9

0,46

21,1

6,4

ТГВ-300

300

0,85

186

20

98,7

19,5

30

219,5

17

23,8

9,6

0,505

31

7

ТВВ-320-2

320

0,85

198

20

98,7

17,3

25,8

169,8

17

21,1

9

0,624

29,8

5,9

ТГВ-500

500

0,85

310

20

98,7

24,3

37,3

241,3

21,75

29,6

14,6

0,428

36

6,3

ТГВ-500-4

500

0,85

310

20

98,6

26,8

39,8

215,8

26,8

32,7

13

0,494

190

6,9

ТВМ-500

500

0,85

310

36,75

98,8

27,3

38

243

26,8

33

13

0,443

36,5

6,6

ТВВ-500-2Е

500

0,85

310

20

98,75

22,2

31,8

231

26,8

27,4

12,5

0,5

38,6

8,1

ТВВ-800-2

800

0,9

384

24

98,75

21,9

30,7

233

21,9

26,7

11,7

0,47

56

9,3

ТВВ- 1000-2

1000

0,9

475

24

98,75

26,9

38,2

282

26,9

32,8

14,2

0,4

56

9,6

ТВВ- 1000-4

1000

0,9

475

24

98,7

31,8

45,2

235

31,8

38,8

15,8

0,46

245

8,8

ТВВ-1200-2

1200

0,9

570

24

98,8

24,8

35,8

242

-

30,2

15,2

0,448

-

8,5

Примечание.

X "d – продольное сверхпереходное реактивное сопротивление; X "d – продольное переходное реактивное сопротивление; м Хd – продольное синхронное реактивное сопротивление; Х – реактивное сопротивление рассеивания; Х2 – реактивное сопротивление обратной последовательности; Хо – реактивное сопротивление нулевой последовательности.

Таблица 5.2

Основные технические характеристики

асинхронизированных генераторов

Наименование параметра, характеристики

Ед.

измер.

Тип генератора

АСТГ-

200

ТЗВА-

110

ТЗВА-

220*

ТЗВА-

320*

Мощность

МВт

200

110

220

320

Номинальное напряжение статора

кВ

15,75

10,5

15,75

20,0

Коэффициент мощности: при выдаче реактивной мощности при потреблении реактивной мощности

 

0,85

0,85

0,85

0,85

__

0,85

0,85

0,85

0,85

Ток статора

А

9470

7560

9490

10870

Частота вращения

об/мин

3000

3000

3000

3000

Максимальная потребляемая реактивная мощность:

при Р = Рном

при Р = 0

Мвар

124

68

136

186

235

129

259

353

Максимальная длительная нагрузка в длительном асинхронном режиме (при потребляемой реактивной мощности)

МВт

 

(Мвар)

150

 

(180)

84

 

(98)

174

 

(192)

228

 

(269)

*Разрабатываются.

Таблица 5.3

Основные технические характеристики гидрогенераторов мощностью 50 МВт и более

Тип

Р, МВт

cos

Q, Мвар

Uном, кВ

КПД,

%

X "d ,

%

X "d , %

Хd, %

Х, %

Х2,

%

Х0, %

ОКЗ

GD2,

тм2

Част. вращ. 1/мин

Td0, с

Серия ВГС

ВГС-1525/135-120 ВГС-1260/147-68 ВГС- 1260/200-60 ВГС-93О/233-ЗО ВГСВФ-940/235-30

57,2 82,5 150 294 353

0,85

0,85

0,85

0,85

0,85

35,8

52,3

93,0 182,0 219,0

10,5 13,8 15,75 15,75 15,75

97,2 97,5 97,6 98,25 98,2

29,0 21,0 25,0 19,0 24

34,0 28,0 35,0 33,0 38

66

76 102 147 131

17,5 14,0 16,0 12,4

 

 

 

20 25

11,5

1,78 1,47 1,10 0,75 0,8

73 000

37 000

58 000

50

88,2 100 200 200

3,81 5,0 8,2

Серия СВ

СВ-375/195-12

СВ-430/210-14

СВ-1250/1 70-96

СВ-660/165-32

СВ-1340/140-96 СВН(СВК,СВКС)-1340/150-96 СВ-780/137-32

52,4 55

55

57 57,2 57,2

 

63

0,8

0,8

0,8

0,8

0,8

0,8

 

0,85

39,2

41,3

41,3

42,7

43,0

43,0

 

39,4

10,5 10,5 13,8 10,5 13,8 13,8

 

10,5

97,4 97,559 7,3

97,5 96,7 96,88

 

97,95

16,0 18,0 33,0 19,0 21,0 21,0

 

17,0

28,0 28,0 33,0 29,0 29,0 29,0

 

26,0

130 114 77,0 104 63,0 63,0

 

88,0

 

 

 

 

12,1 12,1

 

10,4

 

19,0

 

20,1 21,2

 

 

 

 

8,0

0,86 1,01

 

1,12 1,78 1,63

4000

825

 

4500 51700

73 000

 

428

 

188

62

50

 

5,45

 

5,80 4,33 3,81

СВ-640/170-24

67

0,85

41,5

13,8

97,62

20,0

27,0

107

1,03

4000

250

СВ-1130/140-48

117,7

0,85

88,5

13,8

98

21,0

26,0

91,0

22

10

-

7250

125

СВ-850/190-48

75

0,85

46,9

13,8

97,55

23,0

28,0

91,0

СВ-850/1 90-48

72,5

0,85

45,0

16,5

97,5

23,0

32,0

87,0

23,1

11,0

1,30

14 080

125

6,75

СВБ-750/211-40

75

0,85

46,9

13,8

97,85

23,0

28,0

91,0

15,6

СВВ-780/190-32

77

0,85

48,2

13,8

97,66

15,0

24,0

85,0

9,6

9500

188

_

СВ-850/190-40

90

0,9

43,2

16,5

98,0

19,0

27,0

87,0

19,8

 

1,52

16 000

150

6,48

СВ-850/190-40

100

0.9

48,0

13,8

98,2

26,0

37,0

97,0

17,2

26,2

12,0

1,10

16 000

180

7,6

Тип

Р, МВт

cos

Q, Мвар

Uном, кВ

КПД,

%

X "d ,

%

X "d , %

Хd, %

Х, %

Х2,

%

Х0, %

ОКЗ

GD2,

тм2

Част. вращ. 1/мин

Td0, с

СВ-1500/170-96

100

0,85

62,5

13,8

97,5

21,0

29,0

65,0

21,7

8,9

1,75

88 000

5,02

СВ-1225/130-56

108,5

0,85

68,0

13,8

98,29

24,0

34,0

93,0

16,0

 

СВ-1500/200-88

127,8

0,9

56

13,8

97,6

15,0

20,0

52,0

15

25 000

68,2

СВ-855/235-32

150

0,9

72,0

13,8

98,07

17,0

28,0

100

16,5

5,1

1,12

18 000

187,5

СВ-1500/175-84

171

0,9

82,0

15,75

98,3

26,0

37,0

ПО

28,0

10,0

0,97

82 000

71,5

6,5

СВ-1190/250-48

225

0,85

140

15,75

97,44

24,0

35,0

107

16,4

24,4

13,6

1,04

57 200

125

9,5

СВ-712/227-24

260

0,85

162

15,75

98,15

28,8

42,0

165

17,8

27,0

10,0

0,64

8 000

250

8,8

СВ-1100/250-36

300

0,85

187

15,75

98,4

20

33,0

130

20,0

40,0

43 000

165,7

5,1

Серия СВФ

СВФ-1500/130-88

128

0,8

96,0

13,8

96,3

40,0

57,0

175

 

40,9

12,5

0,62

110 000

68,2

3,44

СВФ-990/230-36

300

0,85

183

15,75

98,2

24,0

37,0

134

13,6

СВФ-1690/175-64

500

0,85

310

15,75

98,25

30,0

42,0

158

30,7

8,4

0,67

187 000

93,8

5,10

СВФ-1285/275-42

640

0,9

315

15,75

98,3

29,5

43,0

158

30,5

15,0

0,66

102 000

142,8

5,10

Капсульные гидрогенераторы

СГКВ-480/115-64 СГВК-720/140-80

20 45

1,0

0,98

0

5,0

3,15 6,3

96,3 97,0

45,0 39,0

57,0 76,0

194 106

-

-

0,58 0,68

 

3000

93,8 75

Обратимые гидрогенераторы

СВО-733/130-36

33,4 40

0,73/0,91 0,9

35/19,0 19,2

10,5 10,0

96,9 97,4

22,0 24,0

33,0 37,0

103 114

-

22,0 24,0

5,75 5,75

В ГДС-1005/245-40

200

0,85

124

15,75

98,4

32,0

45,0

142

-

33

12,0

0,8

32 000

150

12,8

Примечание.

Условные обозначения – см. табл. 5.1.

Таблица 5.4

Допустимая кратность перегрузки генераторов и синхронных компенсаторов по току статора

Продолжительность

перегрузки, мин, не более

Косвенное

охлаждение обмотки статора

Непосредственное охлаждение обмотки статора

водой

водородом

60

-

15

1Д5

1Д5

-

10

-

-

1.1

6

1,2

1,2

1,15

5

1,25

1,25

-

4

1,3

1,3

1,2

3

1,4

1,35

1,25

2

1,5

1,4

1,3

1

2,0  

1,5

1,5

Таблица 5.5

Допустимая кратность перегрузки турбогенераторов по току ротора

Продолжительность перегрузки, мин, не более

Турбогенераторы

ТВФ, кроме ТВФ-120-2

ТГВ, ьТВВ(до500МВт включительно), ТВФ-120-2

60

1,06

1,06

4

1,2

1,2

1

1,7

1,5

0,5

2,0

-

0,33

-

2,0