V.3. Электродинамические усилия возникающие в п при протекании в них токов кз

V.3.1.Общие замечания.

При протекании по П токов появляются электродинамические силы. Эпюры сил, возникающих при взаимодействие проводников с токами показаны на рис. V.1.

V.3.2. Электродинамическая стойкость

Под электродинамической стойкостью П и А понимают их способность противостоять кратковременному (в течение нескольких периодов) электродинамическому (механическому) действию токов КЗ без повреждений, препятствующих их дальнейшей исправной работе.

Заводы-изготовители характеризуют электродинамическую стойкость электрооборудования номинальным током электродинамической стойкости, установленным расчетом или типовыми испытаниями, а именно действующим значением (I_{дин.ном}) и мгновенным (i_{дин.ном}).

При проверке оборудования по электродинамической стойкости следует сопоставлять номинальные значения токов с соответствующими расчетными значениями токов трехфазного КЗ ( и ).

,

а)

б)

в)

г)

Рис. V.1. Эпюры сил, возникающих при взаимодействие проводников с токами:а) взаимодействие тонких параллельных проводников; б) взаимодействие тонких перпендикулярных проводников; в) взаимодействие П-образных проводников; г) силы в кольцевом проводнике.

III. Основное электрооборудование электрических станций и подстанций

III.1. Синхронные генераторы

III.1.1. Особенности конструкции турбогенераторов

Для выработки электрической энергии на электростанциях применяют синхронные генераторы трехфазного переменного тока.

Наибольшее применение в нашей стране нашли турбогенераторы (ТГ), для которых первичным двигателем служит паровая или газовая турбина, гидрогенераторы, для которых первичным двигателем служит гидротурбина.

Для синхронных электрических машин в установившемся режиме работы имеется строгое соответствие между номинальной частотой вращения n_н, об/мин и частотой сети f_c,Гц.

, где р – число пар полюсов.

Основные элементы конструкции ТГ показаны на рис. III.1.

Паровые и газовые турбины выпускают на большие частоты вращения (3000, 1500 об/мин), так как при этом турбоагрегаты имеют наилучшие технико-экономические показатели. На ТЭС, сжигающей обычное топлива, частота вращения агрегатов составляет 3000 об/мин, а синхронные турбогенераторы имеют одну пару полюсов. Это связано с возможностью использования пара высоких параметров. На АЭС с меньшими начальными параметрами пара в ряде случаев используют агрегаты с частотой вращения 1500 об/мин и двумя парами полюсов.

Быстроходность турбогенератора определяет особенности его конструкции. Эти генераторы выполнены с горизонтальным валом. Ротор турбогенератора, работающий при больших механических и тепловых нагрузках, изготавливается из цельной поковки специальной стали (хромоникелевой или хром-никель-молибденовой), обладающей высокими магнитными и механическими свойствами. Ротор выполняется неявнополюсным. Вследствие значительной частоты вращения диаметр ротора ограничивается по соображениям механической прочности 1,11,2 м для n_н = 3000 об/мин. Длина бочки ротора имеет также предельное значение 66,5 м, то есть отношение длины ротора к диаметру ротора – примерно 6. Определяется оно из условий допустимого статического прогиба вала и получения приемлемых вибрационных характеристик.

В активной части ротора, по которой проходит основной магнитный поток, фрезеруются пазы, заполняемые катушками обмотки возбуждения. В пазовой части обмотки закрепляются немагнитными, легкими, но прочными клиньями из дюралюминия. Лобовая часть обмотки возбуждения, не лежащая в пазах предохраняется от смещения под действием центробежных сил с помощью бандажных колец. Бандажи являются наиболее напряженными в механическом отношении частями ротора и обычно выполняются из немагнитной высокопрочной стали.

Рис. III.1. Конструкция турбогенератора: 1 – сердечник статора; 2 –обмотка статора; 3, 4 – сердечник и обмотка ротора (обмотка возбуждения); 5 – бандажные кольца (бандаж); 6 – вентилятор; 7 – подшипник скольжения; 8 – корпус синхронного генератора; 9 – торцевой щит; 10 – газоохладитель; 11 – возбудитель; 12 – щетки; 13 – контактные кольца; 14 – токопроводящие соединения обмотки возбуждения с контактными кольцами; ХВ – холодная вода; НВ – нагретая вода; ОС – охлаждающая среда (воздух, водород, дистиллированная вода, масло)

По обеим сторонам ротора на его валу устанавливаются вентиляторы, обеспечивающие циркуляцию охлаждающего газа в машине. При использовании жидкой охлаждающей среды (дистиллированная вода или масло) охладитель и насос устанавливаются вне корпуса синхронного генератора.

Статор турбогенератора состоит из корпуса и сердечника. Корпус изготавливается сварным, с торцов он закрывается щитами и уплотнениями в местах стыка с другими частями.

Сердечник статора набирается из изолированных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Листы набираются пакетами, между которыми оставляют вентиляционные каналы. В пазы, имеющиеся во внутренней расточке сердечника, укладывается трехфазная обмотка, обычно двухслойная. В турбогенераторах роль успокоительной (демпферной) обмотки играют массивная бочка ротора и металлические клинья, закрывающие обмотку возбуждения в пазах.