Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики»

Реферат по введению в специальность по теме:

Гидрогенераторы

Гордеев Роман Владимирович группа 1166

Вариант №31

Проверяющий преподаватель: Лукичев Дмитрий Вячеславович

Санкт-Петербург 2012

Содержание

Y

Содержание 1

Введение 2

Общее устройство 3

Классификация 5

Режимы работы гидрогенераторов 5

Изменения напряжения 5

Перегрузки по току статора и ротора 6

Изменения частоты 7

Асинхронный режим 7

Изменение температуры воды и воздуха 8

Практическое применение 9

Отечественные достижения 9

Самые крупные ГЭС 10

Аварии на ГЭС 10

Перспективы 11

Заключение 12

Список литературы 14

Приложение 1 15

Термины 15

Введение

Человек научился использовать энергию текущей воды в глубокой древности. В Египте, Китае, Индии орошение проводилось подъёмом воды на поля с помощью специальных колёс с закреплёнными на ободе ковшами. Водяные мельницы известны с XIII века до нашей эры. В начале двадцать первого века гидроэнергетика обеспечивает до шестидесяти трёх процентов возобновляемой энергии в мире. Это девятнадцать процентов всей мировой электроэнергии. И по прогнозам, в будущем ее доля будет только увеличиваться. Уже сейчас гидроресурсы являются основным источником электроэнергии в таких странах как Норвегия (68%) и Бразилия (39%). Но и Россия не отстает в этом плане. Недаром по состоянию на 2009 год в России имеется 15 гидроэлектростанций (ГЭС) свыше 1000 МВт, и более сотни ГЭС меньшей мощности.

Основным способом получения электроэнергии с помощью водных ресурсов является именно постройка ГЭС. Общая схема устройства этого процесса представлена на рисунке 1:

Принцип действия достаточно прост: цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию.

Эти генераторы называются гидрогенераторами. Как видно из представленной схемы, гидрогенератор является одним из ключевых элементов любой ГЭС. Рассмотрим конструкцию, достоинства, недостатки, перспективы этого очень важного устройства.

Общее устройство

Обычно гидрогенератор представляет собой синхронную явнополюсную электрическую машину [1] вертикального исполнения, приводимую во вращение от гидротурбины, хотя существуют и гидрогенераторы горизонтального исполнения (в том числе капсульные гидрогенераторы). Конструкция гидрогенератора в основном определяется параметрами гидротурбины, которые в свою очередь зависят от природных условий в районе строительства гидроэлектростанции (напора воды и ее расхода). В связи с этим для каждой гидроэлектростанции обычно проектируется новый гидрогенератор. Но все же все они имеют примерно одинаковое устройство, представленное на рисунке 2:

Гидрогенераторы обычно имеют сравнительно малую частоту вращения (до 500 об/мин) и достаточно большой диаметр (до 20 м), чем в первую очередь определяется вертикальное исполнение большинства гидрогенераторов, так как при горизонтальном исполнении становится невозможным обеспечение необходимой механической прочности и жесткости элементов их конструкции.

Гидрогенераторы, снабжены подпятниками (ПП) [2] и направляющими подшипниками (НП). ПП воспринимает вертикальную нагрузку - вес вращающихся частей гидрогенератора, гидротурбины и усилие воды на лопасти рабочего колеса гидротурбины. Гидрогенератор имеет один или два НП, зачастую второй НП находится в турбине. На рисунке 2.2 представлены две классические компоновки гидроагрегатов.

Рисунок 2.2 – Зотничный и подвесной гидроагрегаты.

Зонтичный гидроагрегат имеет один верхний НП. Второй НП находится в гидротурбине. ПП расположен год ротором Р гидрогенератора и опирается или на специальную нижнюю крестовину, или на конусообразную опору, поставленную на крышку гидротурбины. При подвесной компоновке гидроагрегата ПП расположен над ротором Р генератора. Такой генератор имеет обычно отдельный нижний НП и верхний НП, объединенный с ПП.

Классификация

Гидрогенераторы подразделяются по мощности на гидрогенераторы малой мощности — до 50 МВт, средней — от 50 до 150 МВт и большой мощности — свыше 150 МВт. По частоте вращения — на тихоходные (до 100 об/мин) и быстроходные (свыше 100 об/мин). Отечественные и зарубежные гидрогенераторы нормального использования имеют диапазон генерируемого напряжения от 8,8 до 18 КВ. КПД зависит от частоты вращения : у быстроходных 97,5 - 98,8%, тихоходных — 96,3 - 97,6%. Для большего удобства данные сведены в таблицы 2.1 и 2.2:

Таблица 2.1 – Классификация гидрогенераторов по мощности.

Тип	Мощность, КВт
Малой мощности	50
Средней мощности	50-150
Большой мощности	Более 150

Тип	Частота вращения, об\мин	КПД, %, %
Тихоходные	До 100	97,5 - 98,8
Быстроходные	Свыше 100	96,3 - 97,6

Таблица 2.2 – Классификация гидрогенераторов по частоте вращения.

Режимы работы гидрогенераторов

Изменения напряжения

Обычно гидрогенераторы рассчитывают так, чтобы при изменении действующего значения напряжения на выводах обмотки статора в пределах + 5 % номинального они развивали номинальную мощность при номинальном коэффициенте мощности. При 105% напряжения ток статора должен быть понижен до 95% номинального, а при 95% напряжения он может быть повышен до 105%. При снижении напряжения ниже 95% номинального увеличение тока свыше 105% обычно не допускается даже в том случае, когда температура обмотки статора остается в допустимых пределах. Это объясняется тем, что перепад температуры в изоляции от потерь в меди возрастает пропорционально квадрату тока, а чрезмерное увеличение перепада температуры приводит к значительным относительным перемещениям слоев изоляции, к необратимым деформациям в ней и в результате — к снижению срока службы изоляции.

Гидрогенераторы допускают также продолжительную работу при повышении напряжения до 110%. Однако ввиду увеличения потерь в стали, а также роста тока и нагрева обмотки возбуждения сохранить при этом номинальную мощность не удается. Обычно при повышении напряжения свыше 105% номинального полная мощность снижается примерно на 2% с каждым процентом повышения напряжения. Работа при напряжении свыше 110% номинального не допускается.