Турбогенераторы. 
Общая энергетика. 
Основное оборудование

В настоящее время на тепловых электрических станциях России эксплуатируется около 1200 турбогенераторов суммарной мощностью около 150 ГВт (150 тыс. МВт). Все турбогенераторы — отечественного производства. Большая часть общей мощности (около 60%) — это турбогенераторы мощностью 100−320 МВт. Распределение турбогенераторов по группам мощностей приведено в табл. 11.1. По сравнению с США структура мощностей турбогенераторов России несколько сдвинута в область мощностей (100−200 МВт). В США доля установленной мощности блоков 300- 500 МВт составляет 40%, что несколько больше, чем в России (30%).

В последние 30−40 лет в мире имел место рост единичной мощности турбогенераторов, который приводит к снижению удельных затрат материалов генераторов на единицу мощности, удельных капиталовложений при сооружении станции и стоимость электроэнергии. Например, удельные капиталовложения на 1 кВт установленной мощности для турбогенератора 200 МВт почти в 2,5 раза меньше, чем для турбогенератора мощностью 32 МВт. Коэффициент полезного действия (КПД) турбогенераторов мощностью 1200 МВт примерно равен 99%, однако отводимые в виде теплоты потери в нем достигают 12 000 кВт, что требует обеспечение интенсивного охлаждения.

В последние годы рост единичных мощностей турбогенераторов замедлился по причинам технического характера, которые связаны с необходимостью внедрения сложных методов охлаждения, ограничениями по механическим напряжениям ротора и вибрации. Принципиально электромашиностроение способно создать генераторы мощностью 2000;2500 МВт, однако социально-экономические последствия аварийного выхода из строя такого агрегата пока лишают актуальности задачу применения машин такой единичной мощности.

Мощности турбогенераторов по группам

Таблица 11.1

В качестве охлаждающих агентов в турбогенераторах применяются воздух, водород, дистиллированная вода и трансформаторное масло. Их физические свойства в относительных единицах (о.е.) приведены в табл. 11.2.

По принципу охлаждения все турбогенераторы можно подразделить на машины с косвенным (поверхностным) охлаждением и непосредственным охлаждением проводников обмоток статора и ротора различными агентами, а также смешанным охлаждением.

Свойства охлаждающих сред по отношению к воздуху.

Таблица 11.2

Типы турбогенераторов с различными видами охлаждения представлены в табл. 11.3.

Водородное охлаждение, в том числе и водородно-водяное, применяется для 64,5% турбогенераторов (по мощности), водяное, в том числе водомасляное, — для 5,5% турбогенераторов (по мощности). Отечественные турбогенераторы с водоводородным охлаждением находятся на уровне лучших зарубежных машин, а по ряду показателей их превосходят. Турбогенераторы с полным водяным охлаждением мощностью 50−800 МВт за рубежом не изготавливаются.

Несмотря на заметные преимущества водородного и водоводородного охлаждения, многолетний опыт их применения показал, что экономически целесообразно в настоящее время возобновить производство турбогенераторов с полным воздушным охлаждением. Эти машины оказываются более простыми в эксплуатации и менее пожароопасными. За рубежом освоено производство турбогенераторов с воздушным охлаждением до 300 (450) МВт, а в России — до 160 МВт.

Турбогенераторы серии ТВМ мощностью 300 и 500 МВт и напряжением до 36,75 кВ охлаждаются трансформаторным маслом, воздухом и водой.

Для обмоток статора масло является хорошей изолирующей средой, что позволяет увеличить их напряжением до 36,75 кВ по сравнению с 20−24 кВ для генераторов с другими типами охлаждения.

Таблица 11.3

* Число после первой черточки — мощность в мегаваттах.