8.8. Перспективы развития синхронных машин
8.8.1. Основные направления развития синхронных машин
Основные направления развития синхронных машин:
оптимизация применяемости крупных электрических машин для достижения соответствия их основных параметров и характеристик реальным условиям эксплуатации;
повышение максимальных единичных мощностей, частот вращения, степени защиты, улучшения пусковых и рабочих характеристик для экономии материалов, снижения потерь электроэнергии, повышения надежности и долговечности;
повышение уровня автоматизации управления и обеспечение автоматического регулирования режимов работы крупных электрических машин по заданным законам для снижения потребления электроэнергии, затрат по обслуживанию и улучшению качества выпускаемой продукции;
создание широкой номенклатуры двига-
где 9 — температура газа во время испытания; рх — первоначальное давление газа в баллоне в момент времени £х; р2 — окончательное давление в момент времени t2.
При определении утечки без подпитки производятся измерения давления водорода в машине pt и р2 и его температуры при входе в машину 9t и J}2 за промежуток времени Г. Тогда утечка
телей при максимальной унификации их конструкции и технологии изготовления напряжением 10 кВ мощностью от 500—630 кВт и выше, двигателей с полупроводниковыми системами возбуждения (статическими и бесщеточными), не требующими внешнего источника питания, и других машин, позволяющих ликвидировать лишние промежуточные звенья в преобразовании энергии. Новой задачей является разработка генераторов и оборудования для ветроэлектро-станций и других нетрадиционных источников энергии.
8.8.2. Перспективы развития гидрогенераторостроения
В области гидрогенераторостроения в ближайшие 10 — 15 лет предстоит создать уникальные типы гидрогенераторов мощностью 500—1000 МВт в единице. Самую большую единичную мощность будут иметь гидрогенераторы Туруханской ГЭС на реке Нижняя Тунгуска (1000 МВт, 107 об/мин). Они будут выполнены на основе опыта создания и освоения гидрогенераторов Саяно-Шушенской ГЭС. В настоящее время проводятся исследовательские работы по внедрению более высокого напряжения (20 кВ), совершенствованию компоновки генератора, конструкции сердечника и обмотки статора, обода ротора и подпятника.
В ближайшие годы потребуются также генераторы-двигатели для ГАЭС мощностью 300-400 МВт на частоты вращения 300—500 об/мин. Эти машины будут созданы на базе генераторов-двигателей Загорской ГАЭС. Здесь основные задачи связаны со снижением потерь, созданием рациональной конструкции системы опор, усовершенствованием реверсивного подпятника.
В XII пятилетке должна быть создана новая серия гидрогенераторов небольшой мощности для использования энергоресурсов малых рек. Особенностью машин серии явится обеспечение их работы в полностью автоматизированном режиме.
8.8.3. Перспективы развития турбогенераторостроения
Перспектива турбогенераторостроения связана с обеспечением высокого уровня надежности генераторов. Наиболее эффективное направление повышения надежности связано с повышением долговечности отдельных узлов и деталей и улучшением показателей ремонта генераторов. Последнее
обеспечивается за счет вывода оптимального регламента проведения ремонта, индустриализации ремонтных работ, создания более совершенной технологии ремонта.
Другое направление повышения эффективности турбогенераторов связано с совершенствованиями систем обеспечения (системы газо- и маслоснабжения, водяного хозяйства, возбуждения), широким внедрением в этих системах микропроцессорной техники и высоким уровнем автоматизации. Дальнейшее улучшение показателей надежности будет также достигнуто за счет применения средств технической диагностики состояния напряженных узлов и элементов. Широкое внедрение комплексных систем диагностики позволит своевременно выявлять предаварийное состояние машин, устранять имеющиеся неисправности и избегать длительного простоя турбогенераторов из-за аварийного выхода из строя.
Современные турбогенераторы работают в энергосистемах в сложных условиях: при пониженных частоте и напряжении, глубоких разгрузках, систематических пусках и остановах. Генераторы в составе агрегатов периодически подвергаются динамическим воздействиям: крутильным колебаниям, ударным токам, следующим за переходными режимами при коротких замыканиях, неточной синхронизации, потере синхронизма и др. В последние годы благодаря выполненным исследованиям обеспечена работа турбогенераторов в режимах глубокого не-довозбуждения, несимметричных и динамических режимах. Однако изучение влияния этих режимов на конструкцию и надежность работы генераторов должно быть продолжено.
Анализ перспектив развития энергетики показывает, что в ближайшие годы потребуются турбогенераторы мощностью 1500 МВт для работы в блоке с атомными реакторами. Их конструкция будет базироваться на конструкции и технологии изготовления турбогенераторов класса 1000-1200 МВт. При этом должны быть продолжены исследования по выявлению и возможному устранению повышенных местных потерь и нагревов, концентраторов механических напряжений и мест повышенных напря-женностей электрического поля.
Принципиально новые направления в развитии турбогенераторостроения связаны с использованием явления сверхпроводимости. Применение сверхпроводимости в сочетании с беспазовой конструкцией статора даст возможность снизить массу турбогенераторов в 2 — 2,5 раза и одновременно
повысить их КПД на 0,6 — 0,7 %; Уже создан опытно-промышленный сверхпроводниковый турбогенератор мощностью 20 MB-А при
частоте вращения 3000 об/мин и изготовляется опытный генератор мощностью 300 МВт, 3000 об/мин.