НОРМАЛЬНІ РЕЖИМИ РОБОТИ ГЕНЕРАТОРІВ
Нормальними режимами генератора є такі, за яких він працює з номінальними параметрами, вказаними на заводській таблиці та в паспорті, або з відхиленнями, допустимими за ГОСТом або ТУ. Робота генератора з номінальними параметрами називається, крім того, номінальним режимом. До основних параметрів генератора відносяться: повна потужність, напруга та струм статора, струм ротора, коефіцієнт потужності, частота, температура та тиск охолоджуючого середовища.
Довго допустимі значення струму статора і ротора генератора залежно від конкретних значень тиску газу і температури охолоджуючого середовища, а також від значення робочої напруги на статорних виводах зазвичай вказуються в так званій режимній карті генератора, якою користуються при його експлуатації.
При складанні режимних карток керуються такими міркуваннями. Довго допустимі струми статора і ротора повинні бути знижені, якщо температура середовища або тиск газу відрізняються від номінального у бік погіршення охолодження. Якщо температура охолоджуючого газу нижча від номінальної, то потужність генератора дозволяється підвищити.
Допустимі при зниженій температурі холодного газу струми ротора та статора, якщо вони не вказані заводом-виробником, встановлюються на підставі випробування на нагрівання. При цьому не повинні бути перевищені максимальні допустимі в експлуатації температури, визначені за номінального режиму. Не допускається збільшувати потужність при зниженні температури води, що входить в обмотку, для генераторів з водяним охолодженням обмотки статора.
Якщо температура охолоджуючого газу вища за номінальну, то допустимі струми статора і ротора зменшуються до значень, при яких температури обмоток не перевищуватимуть найбільших допустимих в експлуатації. Притемпературі вхідного газу вище 55 ° С робота генераторів не допускається.
Для генераторів з водяним охолодженням обмотки статора зниження навантаження у разі підвищення температури води, що входить в обмотку, вище номінальної повинно бути таким, щоб температура води, що виходить з обмотки, не перевищила 85 °С.
Відхилення від номінального тиску водню в генераторі повинно бути більше ±0,02 МПа для генераторів з тиском 0,1 МПа і вище; ±0,01 МПа для генераторів з тиском водню 0,05 МПа та вище та ±0,001 МПа для генераторів з тиском водню 0,005 МПа. Зниження водню понад норму для генераторів з тиском 0,005 МПа небезпечно в основному через можливість попадання повітря в машину при скиданні навантаження або при появі витоку, а для генераторів з високим тиском через перегрівання обмоток. Допустиме навантаження при зниженні тиску водню для цих генераторів встановлюється заводом-виробником або визначається випробуванням на нагрівання. При підвищенні тиску понад норму знижується надійність системи водневого охолодження. Наприклад, через витріщення при цьому торцевих щитів може порушитися робота ущільнень і з'явитися небезпечний витік водню, що загрожує пожежею або вибухом.
Підвищення вологості водню знижує надійність і термін служби ізоляції, шкідливо впливає на механічну міцність бандажів ротора, обмежує зниження температури холодного водню в зимовий час через можливість конденсації вологи на стінках газоохолоджувачів. Нарешті, підвищення вмісту вологи в газі на 1 г/м 3 , збільшуючи щільність газової суміші, підвищує вентиляційні втрати в генераторі на 0,8-1%. В даний час для зниження вмісту вологи газу почали застосовувати холодильні установки.
Генератори з поверхневим водневим охолодженням можуть працювати наповітряне охолодження при зниженому навантаженні. Для генераторів з безпосереднім охолодженням робота з навантаженням на повітряному охолодженні неприпустима, оскільки це призвело б до перегріву та пошкодження обмотки. Генератори серії ТВФ повинні бути переведені на водень до включення в мережу, а генератори серій ТВВ і ТГВ при повітряному охолодженні можуть працювати на XX тільки без збудження і короткочасно. Чистота водню в генераторі повинна бути не нижче наступних значень:
Тиск водню, МПа:
0,05 і вище у генераторах з непрямим охолодженням. . 97 У генераторах з безпосереднім охолодженням та синхронних компенсаторах. 98
Зниження чистоти водню на 1% призводить до збільшення вентиляційних втрат на 10-11%. Наприклад, у генераторі ТВФ-100-2 з тиском водню 0,3 МПа при зниженні чистоти водню тільки на 1% додаткові втрати становитимуть за рік не менше 200 МВт-год. У потужніших генераторах додаткові вентиляційні втрати при зниженні чистоти водню ще більше. Крім того, зниження чистоти водню призводить до погіршення охолодження або утворення вибухонебезпечної суміші. При зниженні чистоти водню нижче норми генератор повинен бути продутий шляхом випуску з нього водню зі зниженою чистотою і додаванням такої кількості чистого водню з ресиверів або балонів.
Усі генератори допускають роботу з номінальною потужністю при зміні напруги в межах ±5 % номінальної та при допустимих в експлуатації змінах частоти. Принагідно зазначимо, що найбільший струм ротора в одному з трьох режимів по напрузі (0,95; 1; 1е05^ном) приймається за номінальний струм ротора.
Довго допустиме відхилення напруги має перевищувати ±10% номінального. При відхиленні напруги понад ±5 % номінального повна потужність генераторазменшується згідно з вказівкою заводу-виробника або на підставі випробування.
Мал. 4.2. Діаграма потужності
Підвищення напруги понад 105 % номінального пов'язане з підвищенням струму збудження та магнітної індукції генератора, що викликає підвищений нагрів сталі статора, зростання додаткових втрат у роторі та конструктивних елементах статора. Щоб не перевищити нагріву обмотки ротора і сталі статора понад допустимий в експлуатації, навантаження генератора при підвищенні напруги понад 105% повинне знижуватися. Зменшення ж потужності генератора при зниженні напруги нижче 95% номінального викликається тим, що підвищувати струм понад 105% номінального неприпустимо, Підвищення напруги понад ПЗ% неприпустимо через різке посилення місцевих перегрівів активної сталі сердечника статора в результаті зростання при цьому магнітного потоку розсіювання.
Розглянемо роботу генератора із різними коефіцієнтами потужності, користуючись діаграмою потужності (рис. 4.2). Повна потужність генератора обмежується:
у зоні перезбудження при коефіцієнті потужності менш номінального - нагріванням обмотки ротора, так як для збільшення реактивного навантаження необхідно збільшувати струм ротора. При номінальному струмі ротора через дії реакції, що розмагнічує, реактивного струму статора найбільше значення струму статора складе всього лише близько 80 % номінального;
у зоні від номінального значення коефіцієнта потужності до значення, що дорівнює одиниці, - нагріванням обмотки статора або допустимою потужністю турбіни;
в зоні недозбудження (коефіцієнт потужності менше одиниці) - потужністю турбіни, струмом статора, нагріванням торцевих елементів осердя статора.
У режимі недозбудження через підмагнічуючий характер реакції струму статора помітно зростаєаксіальна складова магнітного поля розсіювання в зубцевій зоні торцевих пакетів сердечника (в основному в трьох крайніх пакетах), в результаті чого різко збільшуються вихрові струми в листах активної сталі, натискних плитах і пальцях, що викликають сильний нагрівання цих елементів. Для обмотки статора особливо небезпечний нагрівання активної сталі в зоні під пазами та в зубцях, з якими обмотка безпосередньо стикається.
Рівень нагрівання кінцевих елементів осердя статора особливо значний у генераторах з безпосереднім охолодженням, що мають підвищені електромагнітні навантаження. Незважаючи на заходи, що вживаються щодо зниження нагріву (виконання розрізів у зубцях крайніх пакетів, посилення охолодження цих пакетів і т.д.), торцеві елементи статора цих машин нагріваються до високих температур не тільки в режимах недозбудження, але і при роботі з відстаючим струмом. при коефіцієнті потужності, близькому до одиниці. Тому допустиме тривале навантаження в режимі недозбудження, а також при підвищенні коефіцієнта потужності від номінального до одиниці для генераторів з безпосереднім охолодженням має визначатися на підставі спеціальних випробувань або директивних матеріалів з урахуванням забезпечення стійкості паралельної роботи в мережі.
Для генераторів з непрямим охолодженням дозволяється тривала робота у разі підвищення коефіцієнта потужності від номінального до одиниці зі збереженням номінального значення повної потужності.
При регулярній роботі генератора в режимах недовозбуждения має бути забезпечене автоматичне обмеження мінімального струму збудження для виключення втрати стійкості у випадках раптового підвищення напруги в мережі.