Системы охлаждения турбогенераторов

В процессе эксплуатации генераторов изоляция обмоток постепенно изнашивается. Причиной этого является воздействие целого ряда факторов: загрязнение, увлажнение, окисление кислородом воздуха, воздействие электрического поля, динамических нагрузок и т. д. Главной старения изоляции является ее нагрев: чем выше температура нагрева изоляции, тем быстрее она изнашивается, тем меньше срок службы. [3].

Описание системы охлаждения возьмем на примере генератора G1 ТВФ-120−2У3.

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. Тепловой контроль всех основных узлов турбогенератора производиться установленными в них термометрами сопротивления, подключенными к контролирующим приборам.

Водородное охлаждение очень эффективно, так как водород имеет большой коэффициент теплоотдачи, высокую теплопроводность, что предопределяет малое тепловое сопротивление прослоек водорода в изоляции и зазорах пазов. За счет невысокой плотности водорода уменьшаются вентиляционные потери, в результате чего К.П.Д. генератора увеличивается. Отсутствие окисления изоляции в среде водорода повышает надежность работы генератора и увеличивает срок службы изоляции обмоток. К достоинствам водорода относится и то, что он не поддерживает горения, поэтому в генераторах с водородным охлаждением можно отказаться от устройства пожаротушения.

Косвенное охлаждение обмотки и сердечника статора осуществляется по радиальной многоструйной схеме. При этом отсеки горячего и холодного водорода совпадают с местами забора и выхода газа у ротора. Циркуляция водорода осуществляется вентиляторами, насаженными на вал машины с обоих ее торцов (рис.3). Водород охлаждается в газоохладителях, встроенных в корпус генератора. [5].

Система вентиляции роторов генераторов серии ТВФ представлена на рис. 4.

Рис. 4. Конструкция вентиляционного канала в обмотке ротора с непосредственным охлаждением:

а) продольный разрез; б) и в) поперечные косые разрез по пазу ротора.

При непосредственном охлаждении охлаждающее вещество (газ или жидкость) соприкасается с проводниками обмоток генератора, минуя изоляцию и сталь зубов, т. е. непосредственно.

Охлаждающий газ забирается из зазора с последующим выбросом нагретого газа обратно в зазор. При этом проводники 1 обмотки ротора выполняются сплошными прямоугольного сечения, на боковых поверхностях из фрезеруются косые вентиляционные каналы 2. При работе генератора (вращении ротора) водород поступает в заборное отверстие 3 и, проходя по косому вентиляционному каналу до дна паза 4, выходит уже с другой стороны паза (катушки) в другой канал и через выпускное отверстие 5 попадает снова в зазор. Давление водорода в корпусе генератора поддерживается 0,2 — 0,4 Мпа. [4].

Для охлаждения контактных колец и щеток, отвода щеточной пыли из зоны щеточно-контактного аппарата между контактными кольцами на валу установлен вентилятор.

Согласно [4] генераторы с непосредственным водородным охлаждением на воздушном охлаждении работать не могут, так как обмотка рассчитанная на форсированное охлаждение водородом, при работе на воздушном охлаждении перегреется и выйдет из строя. Поэтому при появлении больших утечек водорода из генератора, сопровождающихся глубоким и быстрым снижением давления водорода, генератор с непосредственным охлаждением должен быть аварийно разгружен и отключен от сети. Включение в сеть отключенного генератора может быть произведено лишь после устранения утечек и перевода его на углерод, если для отыскания утечек он был переведен на воздух.