1.2. Выбор типа турбогенераторов

Выбор турбогенераторов выполняется по заданным исходным данным: по напряжению и по активной мощности.

Дополнительным условием является то, что можно выбрать любую серию машины, которая выпускается промышленностью.

По заданным условиям, произведём следующий выбор турбогенераторов по данным напряжения и по активной мощности: для генератора 1 (G1) ТВФ-120-2УЗ и для генераторов 2 и 3 (G2, G3) ТВВ-200-2АУ3.

Таблица 1.5 – Данные турбогенераторов [1, с.76]

Маркировка	Пояснение буквенной части	Пояснение цифровой части
1	2	3
ТВФ-120-2УЗ	Т – турбогенератор; ВФ – водородно-форсированное охлаждение обмоток;	120 – номинальная активная мощность составляет 100 МВт; 2 – число полюсов; У – генератор принадлежит к использованию для “умеренного” климата З – в закрытом помещении с естественной вентиляцией
ТВВ-200-2АУ3	Т – турбогенератор; ВВ – водородно-водяное охлаждение обмоток;	200 – номинальная активная мощность составляет 300 МВт; 2 – число полюсов; У – генератор принадлежит к использованию для “умеренного” климата З – в закрытом помещении с естественной вентиляцией

Продолжение таблицы 1.5

Маркировка	Sном	Pном	Uном	cosφ	Iном	x”d	xd	x2	Ta^(3)	Схема соединения обмоток статора
	МВ·А	МВт	кВ		кА	о.е.	о.е.	о.е.	с
1	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
ТВФ-120-2УЗ	125	100	10,5	0,8	6,875	0,192	1,907	0,234	0,4	YY
ТВВ-200-2АУЗ	235,3	200	15,75	0,85	8,625	0,1805	2,106	0,22	0,91	YY

Продолжение таблицы 1.5

Маркировка	Виды систем возбуждения	Описание системы охлаждения (охлаждаемая среда)
		Статора		Ротора
		Обмотки	Стали	Обмотки	Бочки
1	14	15	16	17	18
ТВФ-120-2УЗ	ВЧ	КВ	НВ	НВ	Водород
ТВВ-200-2АУЗ	ТС	КВ	Водород	НВ	Водород

Генераторы серии ТВВ с непосредственным охлаждением водой обмотки статора и водородом обмотки ротора являются одними из наиболее совершенных электрических машин, вырабатывающих электроэнергию.

Вода обладает теплоемкостью, теплопроводностью и теплоотводящей способностью, намного превосходящей аналогичные свойства воздуха и водорода. Это позволяет интенсивно отводить теплоту при более высоких плотностях тока в обмотках, следовательно, выполнять генераторы большей мощности без существенных изменений их габаритов. В генераторах ТВВ мощностью 165-1200 МВт водой охлаждается только обмотка статора.

Вода, используемая для охлаждения обмотки статора, находящейся под высоким напряжением, должна обладать хорошими диэлектрическими свойствами, поэтому применяют обессоленную воду - дистиллят. Выводы обмотки статора и соединительные шины также охлаждаются водой. Нагретая вода из коллектора подается в теплообменники для охлаждения. Вода в системе охлаждения непрерывно механически и химически обрабатывается. Убыль воды пополняется конденсатом из паротурбинной установки.[2]

В генераторах серии ТВФ применяется косвенное охлаждение обмоток статора водородом и непосредственное (форсированное) охлаждение обмотки ротора. Вентиляция турбогенератора осуществляется по замкнутому циклу. Циркуляция водорода обеспечивается двумя вентиляторами, установленными на валу ротора. Водород охлаждается газоохладителями, горизонтально встроенными в корпусе статора.

Водородное охлаждение эффективнее воздушного, так как водород имеет 1.51 раз больший коэффициент теплопередачи и в 7 раз более высокую теплопроводность. За счет невысокой плотности водорода уменьшаются вентиляционные потери в 8-10 раз, в результате чего К.П.Д. генератора увеличивается в 0,8-1%. Отсутствие окисления изоляции в среде водорода повышает надежность работы генератора и увеличивает срок службы изоляции обмоток.[2]

Системы возбуждения турбогенераторов:

Высокочастотная система возбуждения (ВЧ) (Рисунок 2) – система, возбуждение которой происходит от машинного возбудителя переменного тока с повышенной частотой, соединение которого происходит непосредственно с валом генератора через отдельно стоящее выпрямительное устройство [2, рис.2.15].

Рисунок 2 – Принципиальная схема высокочастотного возбуждения турбогенератора [2, рис.2.15]

В роли возбуждения применяется высокочастотный (500 Гц) индукторный генератор. Его надёжность в эксплуатации увеличивается за счёт отсутствия обмотки на роторе. За счёт повышенной частоты увеличивается быстродействие системы возбуждения и уменьшаются габариты.

Основное возбуждение ВГТ обеспечивается за счёт последовательного подключения LGE1 с обмоткой ротора главного генератора LG. Вследствие с этим происходит резкое увеличение возбуждения ВГТ по причине стремительного броска тока в роторе при коротких замыканиях в энергосистеме. Через выпрямители от высокочастотного возбудителя GEA происходит питание обмоток LGE2 и LGE3. Вспомогательный генератор ВГТ присоединен с валом генератора, как и подвозбудитель.

С помощью автоматического регулятора возбуждения (АРВ) и устройства бесконтактной форсировки возбуждения (УБФ) происходит регулирование тока в обмотках LGE2 и LGE3.

АРВ поддерживает напряжение генератора в нормальном режиме работы с изменением тока в обмотке LGE2. При уменьшении напряжения больше, чем на 5%, с помощью УБФ обеспечивается на начальном возбуждении генератора и его форсировки.

Тиристорная система возбуждения или тиристорная система возбуждения независимого возбуждения с возбудителем переменного тока (ТС/ ТН) – система возбуждения с помощью полупроводникового выпрямителя, в которых применяется трехфазное мостовая схема выпрямления, поскольку в них есть возможность иметь наименьшее количество последовательно соединенных тиристоров [2, с. 65].

На турбогенераторах ТВВ-200 используется тиристорная система самовозбуждения (рисунок 3).

Рисунок 3 – Принципиальная схема тиристорной системы самовозбуждения [2, рис.2.19]

На принципиальной схеме тиристорной системы самовозбуждения неуправляемые вентили VD получают питание от трансформаторов силового компаундирования TA, вторичный ток которых пропорционален току статора генератора, от выпрямительного трансформатора TE вентили VS получают питание, в котором вторичное напряжение пропорционально напряжению генератора.

Обеспечение возбуждения машины при нагрузке происходит за счёт вентилей VD, у которых ток пропорционален току статора генератора. У вентилей VS мощность рассчитывается так, чтобы ее было достаточно для регулирования возбуждения и для их возбуждения.

Независимая система возбуждения с возбудителем переменного тока и полупроводниковыми выпрямителями (статическая тиристорная система) имеет высокую скорость нарастания напряжения и высокое быстродействие. Помимо указанных фактов, система даёт возможность заменить вышедшие из строя тиристоры без прекращения работы генератора.