14. Синхронные генераторы электростанций.

Основными элементами электростанций являются турбо-или гидроагрегаты, которые состоят из:

-турбины(паровые, газовые или гидравлические)

-электрического синхронного генератора.

Электрический генератор (лат. generator «производитель») —устройство, вырабатывающее электроэнергию.

Синхронный генератор (СГ) —это электрический генератор переменного тока, частота вращения ротора которого равначастоте вращения магнитного поля статора.

Синхронные генераторы предназначены для преобразования механической энергии (паровой, газовой или гидравлической турбины), вращающей ротор СГ, в электрическую энергию.

Подвижная часть – ротор

Неподвижная часть – статор

Явно-и неявнополюсный ротор

Ротор может быть выполнен с сосредоточенной обмоткой. В этом случае ротор и сам генератор называются явнополюсными.

Если обмотка ротора является распределенной, ротор и генератор называются неявнополюсными.

1 -сердечник ротора

2-обмотка возбуждения

Турбо-и гидрогенераторы

Генераторы, первичными двигателями которых являются паровые или газовые турбины, принято называть турбогенераторами,

Генераторы, первичными двигателями которых являются гидравлическиетурбины, принято называть гидрогенераторами.

Турбогенераторы

Турбогенератор (ТГ) представляет собой быстроходную(1500, 3000 об/мин) электрическую машину с неподвижным статором и вращающимся цилиндрическим ротором.

Увеличение частоты вращения повышает экономичность работы паровых турбин и уменьшает габариты турбин и генераторов. Быстроходность обеспечивается конструкцией ротора.

Ротортурбоагрегатов выполняется неявнополюсным.

Максимальный диаметр ротора (1,0 -1,3 м) при высокой скорости вращения определяется механической прочностью поковки, а длина ограни-чена прогибом вала (до 12 м).

Гидрогенераторы

Гидрогенераторы относятся к числу тихоходныхэлектрических машин (60 -750 об/мин) в зависимости от напора и расхода воды.

Так как скорость вращения определяется потенциалом реки, где сооружается ГЭС, то генераторы могут иметь разное количество пар полюсов и мощность их не стандартизируется (от 8 до 640 МВт).

Для ГЭС генераторы обычно изготавливаются по заказу.

В зависимости от расположения вала гидроагрегаты бывают горизонтальными(малой мощности) и вертикальными(большой мощности) (Большинство гидроагрегатов имеют вертикальноеисполнение с размещением генератора над турбиной)

Роторгидрогенератора принципиально отличается от ротора турбогенератора –он выполняется явнополюсным.

Роторы гидрогенераторов достигают в диаметре 15-20м при длине до 5м.

1 –водохранилище; 2 –затвор; 3 –трансформаторная подстанция с распределительным устройством; 4 –гидрогенератор; 5 –гидравлическая турбина

16. Силовые трансформаторы и автотрансформаторы: системы охлаждения, условные буквенно-цифровые обозначения, регулирование напряжения.

Трансформатор(от лат. transformo —«преобразовывать») —это статическоеэлектромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки на каком-либо магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений), без изменения частоты.

Автотрансформаторы

Для передачи электрической энергии с незначительным изменением напряжения и тока применяются автотрансформаторы, у которых, в отличие от обычного трансформатора, обмотки имеют не только магнитные, но и электрические связи(применяются в электроустановках 220-500 кВ).

Условные буквенно-цифровыеобозначения Т и АТ

Слева направо:

1) Вид(А-автотрансформатор, без обозначения –трансформатор);

2) Число фаз (О –однофазный, Т –трехфазный);

3) Наличие расщепленной обмотки низшего напряжения –Р;

4) Условное обозначение видов охлаждения;

5) Число обмоток (без обозначения –двухобмоточный, Т –трехобмоточный);

6) Наличие системы регулирования напряжения –Н;

7) Исполнение(З –защищенное, Г –грозоупорное, У –усовершенствованное, Л –с литой изоляцией);

8) Специфическая область применения (С –для систем собственных нужд электростанций, Ж –для электрификации железных дорог);

9) Номинальная мощность, кВА;

10) Класс напряжения обмотки ВН, кВ;

11) Климатическое исполнение;

12) Категория размещения.

Виды охлаждения трансформаторов:

а) масляные трансформаторы:

М—естественная циркуляция воздуха и масла;

Д—принудительная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла;

МЦ—естественная циркуляция воздуха и принудительная циркуляция масла с ненаправленным потоком масла;

НМЦ—естественная циркуляция воздуха и принудительная циркуляция масла с направленным потоком масла;

ДЦ—принудительная циркуляция воздуха и масла с ненаправленным потоком масла;

НДЦ—принудительная циркуляция воздуха и масла с направленным потоком масла;

Ц—принудительная циркуляция воды и масла и ненаправленным потоком масла (в охладителях вода движется по трубам, а масло —в межтрубном пространстве, разделенном перегородками);

НЦ—принудительная циркуляция воды и масла с направленным потоком масла;

б) трансформаторы с жидким негорючим диэлектриком:

Н—естественное охлаждение негорючим жидким диэлектриком;

НД—охлаждение негорючим жидким диэлектриком с принудительной циркуляцией воздуха;

ННД—охлаждение негорючим жидким диэлектриком с принудительной циркуляцией воздуха и направленным потоком жидкого диэлектрика;

в) сухие трансформаторы:

С—естественное воздушное при открытом исполнении;

СЗ—естественное воздушное при защищенном исполнении;

СГ—естественное воздушное при герметичном исполнении;

СД—воздушное с принудительной циркуляцией воздуха;

Примеры

ТСЗ-100/10-УЗ–трансформатор трехфазный сухой с естественным воздушным охлаждением при защищенном исполнении, двухобмоточный, мощностью 100 кВ·А, класса напряжения 10 кВ, исполнения У категория 3 по ГОСТ 15150-69

ТМН-2500/110-У1–трансформатор трехфазный масляный с охлаждением при естественной циркуляции воздуха и масла, двухобмоточный, с регулированием напряжения под нагрузкой, мощностью 2500 кВ·А, класса напряжения 110 кВ, исполнения У категория 1 по ГОСТ 15150-69

АТДЦТН-20000/330/110-У1–автотрансформатор трехфазный масляный с охлаждением при принудительной циркуляции воздуха и масла с ненаправленным потоком масла, трехобмоточный, с регулированием напряжения под нагрузкой, мощностью 20000 кВ·А, класса напряжения обмотки ВН -330 кВ, класса напряжения обмотки СН -110 кВисполнения У категория 1 по ГОСТ 15150-69

Регулирование напряжения трансформаторов

Регулирование напряжения трансформаторов осуществляется за счет изменения коэффициента трансформации:

𝑛=𝑈1𝑈2=𝜔1𝜔2

𝑈2=𝑈1∙𝜔2𝜔1

Если обмотки трансформатора выполнить с отпайками(ответвлениями), то можно изменять число витков (коэффициент трансформации) и вторичное напряжение.

Переключение ответвлений обмоток трансформатора может производиться:

1) при отключенномот сети состоянии:ПБВ–переключение без возбуждения

2) в процессе работы трансформатора автоматически:РПН–регулирование под нагрузкой.

ПБВ

Устройства ПБВобеспечивают регулирование напряжения в пределах ±5%.

Для этого обмотки со стороны ВН имеют 2 (-5; 0; +5 %) или 4 (-5; -2.5; 0; +2.5; +5 %) ответвления.

Переключатель осуществляет регулирование одновременно в трех фазах или в каждой фазе отдельно.

Если трансформатор работал на выводе (𝑋2𝑌2𝑍2), то переключают ответвления на (𝑋1𝑌1𝑍1),уменьшая 𝜔1. При этом коэф. тр-цииувеличивается и повышается вторичное напряжение 𝑈2.

𝑈2=𝑈1∙𝜔2𝜔1

1 –неподвижный контакт; 2 –сегмент контактный; 3 –вал переключателя

Сезонное регулирование напряжения посредством ПБВ

Переключения ПБВ вручную производятся несколько раз в год, осуществляя сезонное регулирование напряжения.

Зимойнагрузки увеличиваются, увеличиваются потери напряжения в сетях и понижается напряжение у потребителей. А –Поэтому ПБВ переключают на крайнюю отпайку -5%. Летом–на отпайку +5%. Могут быть промежуточные положения (при четырех отпайках).

РПН

Устройства РПНпозволяют автоматически регулировать напряжение без перерыва нагрузки и без отключения от сети: ±10%ступенямипо1.5%или ±16%ступенямипо1.5%.

Отпайки выполняют на стороне ВН (легче осуществить, т.к. ток ВН меньше).

Переход с одного ответвления регулировочной обмотки на другое осуществляется так, чтобы не разрывать ток нагрузки и не замыкать накоротко витки этой обмотки.Это достигается в специальных переключающих устройствах с тиристорнымипереключателями.

Ab–основная обмотка;

bc–ступень грубой регулировки;

de –ступень плавной (тонкой) регулировки;

П –переключатель;

И –избиратель.

Наибольший коэф. тр-цииполучается, если П в положении II, а И –ответвлении 6.

Наименьший коэф. тр-цииполучается, если П в положении I, а И –ответвлении 1.