Синхронные компенсаторы.

Синхронные компенсаторы (СК) - работают как в режиме перевозбуждения (выработка реактивной мощности), так и в режиме недовозбуждения (потребление реактивной мощности). СК обычно выполняют с явнополюсным ротором. В конструктивном отношении они аналогичны ГГ, но у них вал расположен горизонтально. Для повышения устойчивости параллельной работы СК их выполняют со значительным моментом инерции. Поэтому, несмотря на малый вращающий момент (нагрузка на валу практически отсутствует) валы СК имеют значительные размеры. Валы СК для повышения механической прочности выполняют кованными. СК изготовляют с номинальными мощностями (при опережающем токе) 10, 16, 25, 32, 50, 100, 160, 320 МВА и на 1000 и 750 об/мин.. Для облегчения пуска СК его выполняют с пусковой обмоткой. При работе СК в режиме потребления реактивной мощности существует глубокое проникновение потоков рассеяния лобовых частей в торцевую зону сердечника статора - происходит нагрев торцевой зоны.

. Выбор измерительных трансформаторов напряжения

44. Выбор измерительных трансформаторов напряжения

45. Выбор измерительных трансформаторов тока

46. Системы охлаждения генераторов.

Во время работы генератора потери энергии, превращающиеся в теплоту нагревают его элементы. Несмотря на то, что к.п.д. современных генераторов очень высок, относительные потери составляют примерно 1,5 2,5%, абсолютные потери могут превышать в мощных генераторах уровень 10 МВт, это приводит к значительному нагреву меди, стали и изоляции.

Допустимые температуры нагрева обмоток статора и ротора в первую очередь лимитируются изоляцией обмоток статора и ротора.

В процессе эксплуатации генераторов происходит постепенное старение изоляции – ухудшение ее электроизоляционных свойств, снижение механической прочности и эластичности. Причинами этого являются загрязнения, увлажнения, окисления кислородом воздуха, воздействие электрического поля и электрических нагрузок. Но главной причиной старения изоляции является ее нагрев. С увеличением температуры нагрева изоляции снижается ее срок службы, она быстрее изнашивается. Математически процесс старения изоляции выражается формулой:

где V – срок службы изоляции при температуре ; - коэффициент, зависящий от скорости старения изоляции; А – срок службы изоляции при температуре 0^оС.

А=(1,5÷5)10⁴ лет. Для определения срока службы изоляции используется восьмиградусное правило, установленное экспериментально: при повышении температуры изоляции на 8^оС срок ее службы уменьшается в два раза.

Изоляция должна работать при такой температуре, длительное воздействие которой не изменит существенно ее изоляционные и механические свойства в течение времени, сравнимого со сроком службы генератора или другого электрооборудования. Эта температура характеризует нагревостойкость изоляции.

Для того, чтобы температура генераторов во время их работы находилась в допустимых пределах, необходим интенсивный непрерывный отвод теплоты от них, который выполняется системой охлаждения.

Рассмотрим влияние отдельных факторов на увеличение мощности генератора.

Полную номинальную мощность генератора, кВА, можно определить по выражению:

где А₁ – линейная нагрузка статора, А/см; k 1,1 – коэффициент пропорциональности; В_б – магнитная индукция в магнитном зазоре, Т_л; D_э 0 диаметр расточки статора, М; l_б – длина активной стали статора, определяемая длиной магнитопровода статора, м; n_н – номинальная частота вращения, об/мин.

Линейная нагрузка определяется по выражению:

где I_ном – номинальный ток статора, А; N_п – число эффективных проводников в пазу статора; b₁ – пазовое деление по окружности статора, см.

повышение единичной мощности генераторов может производиться лишь за счет увеличения отдельных параметров, входящих в уравнение.

Частота вращения n_н не может быть повышена, так как определяется частотой сети и числом пар полюсов генератора.

Расчетная индукция в воздушном зазоре В_б различных по мощности турбогенераторов достигла практически предельного значения (0,8 1 Тл) и не может существенно меняться из-за насыщения в зубцах.

Таким образом основными факторами влияющими на увеличение мощности генератора являются геометрические размеры (D₁, l_б) и линейная плотность тока статора A1S и ротора А₂S. когда мощности и размеры генератора были сравнительно невелики, повышения мощности генератора достигают в основном путем увеличения геометрических размеров машин. Электромагнитные нагрузки при этом менялись незначительно.

Дальнейшее увеличение мощности генераторов можно достичь увеличением диаметра статора и соответственно ротора. Но при заданной частоте вращения и больших диаметрах ротора при частоте вращения 3000 об/мин возникают большие окружные скорости и соответственно большие центробежные силы на поверхности роторов. Поэтому предельные диаметры ротора синхронных машин определяются механической прочностью материала ротора. Диаметр статора нельзя увеличивать из-за транспортных ограничений.

За счет увеличения качества поковок и использования титановых сплавов можно довести предельный диаметр двухполюсного ротора турбогенератора до 1350 мм. Длина бочки ротора l_б не должна превышать шестикратного диаметра бочки т.к. статический прогиб достигнет недопустимых значений, а собственная частота колебаний приблизится к критической, при которой возникают опасные вибрации ротора. Это означает, что длина активной части двухполюсного турбогенератора не должна превышать 7 8 м.

Таким образом, единственная возможность увеличения единичной мощности турбогенератора заключается в увеличении линейной плотности тока ротора и статора.

Линейная плотность тока ротора пропорциональна линейной плотности тока статора:

где К₂ – коэффициент пропорциональности, несколько превышающий единицу.

Линейная плотность тока ротора определяется выражением:

где - сумма поперечных сечений проводников обмотки возбуждения всех пазов ротора; - плотность тока в обмотке ротора, А/мм²; D_p – диаметр ротора, м.

При ограниченном диаметре ротора у турбогенераторов поперечное сечение пазов ротора и, следовательно сечения проводников обмотки проводников не могут быть увеличены. Ограниченные размеры статора не позволяют увеличить суммарное сечение его проводников.

По этой причине увеличение линейной плотности тока ротора и статора возможно лишь путем повышения плотности тока в обмотках, которое требует соответствующего увеличения интенсивности отвода теплоты и может быть выполнена только при использовании современных способов охлаждения.

Все системы охлаждения можно подразделить на косвенные (поверхностные) или непосредственные (внутрипроводниковые). Иногда машины выполняются со смешанной системой охлаждения. В качестве охлаждающей среды служит воздух, водород, вода, масло.