
- •Принятые сокращения
- •Раздел I
- •Глава 1
- •1.2. Производственная структура предприятий электросетей и схемы оперативного управления их работой
- •Глава 2
- •2.2. Производство ремонтных работ и их механизация
- •2.3. Приемка оборудования из ремонта
- •Контрольные вопросы
- •Раздел II
- •Глава 3
- •3.2. Тепловые режимы трансформаторов и турбогенераторов
- •3.3. Методы и средства измерения температуры электроустановок и устройств
- •3.4. Измерение и контроль температуры нагрева контактов
- •3.5. Контроль болтовых соединений
- •3.6. Уход за контактами
- •Глава 4
- •4.2. Особенности конструкций гидрогенераторов и синхронных компенсаторов
- •4.3. Системы охлаждения электрических машин
- •4.4. Масляные уплотнения электрических машин
- •4.5. Схемы маслоснабжения уплотнении
- •4.6. Газовая схема генераторов и синхронных компенсаторов
- •4.7. Схема охлаждения обмоток водой
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5 обслуживание генераторов и синхронных компенсаторов
- •5.1. Осмотры и проверки генераторов
- •5.2. Проверка совпадения чередования фаз, синхронизация и набор нагрузки
- •5.3. Нормальные режимы работы генераторов
- •5.4. Допустимые перегрузки генераторов
- •Продолжительности нагрузки
- •По току ротора генераторов
- •5.5. Перевод генератора с воздуха на водород и с водорода на воздух
- •5.6. Обслуживание системы водяного охлаждения обмоток
- •5.7. Обслуживание щеточных аппаратов
- •5.8. Обслуживание возбудителей
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6 ремонт генераторов и синхронных компенсаторов
- •6.1. Объем и периодичность ремонта. Подготовка к ремонту
- •6.2. Разборка и сборка генератора
- •6.3. Ремонт статора
- •6.4. Ремонт ротора
- •6.5. Ремонт масляных уплотнений
- •6.6. Ремонт возбудителя
- •6.7. Вибрация электрических машин и ее устранение
- •6.8. Испытание обмоток повышенным напряжением промышленной частоты
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7 обслуживание и ремонт электродвигателей собственных нужд
- •7.1. Конструкции и назначение электродвигателей
- •7.2. Самозапуск электродвигателей
- •7.3. Допустимые режимы работы двигателей
- •7.4. Обслуживание электродвигателей, надзор и уход за ними
- •7.5. Ремонт электродвигателей
- •Частотно-регулируемых асинхронных двигателей
- •Контрольные вопросы
- •Раздел III
- •Глава 8
- •8.2. Номинальный режим работы и допустимые перегрузки трансформаторов
- •Трансформаторов с охлаждением м (масляное с естественной циркуляцией масла внутри бака и воздуха снаружи) и д (масляное с дутьем и естественной циркуляцией масла)
- •Трансформаторов с охлаждением дц (масляное с дутьем и принудительной циркуляцией масла) и ц (масляное с принудительной циркуляцией масла и охлаждающей воды)
- •8.3. Обслуживание охлаждающих устройств
- •8.4. Обслуживание устройств регулирования напряжения
- •8.5. Включение в сеть и контроль за работой
- •8.6. Включение трансформаторов на параллельную работу
- •8.7. Фазировка трансформаторов
- •8.8. Защита трансформаторов от перенапряжений
- •8.9. Обслуживание маслонаполненных и элегазовых вводов
- •8.10. Контроль за трансформаторным маслом
- •Контрольные вопросы
- •Глава 9 ремонт трансформаторов
- •9.1. Особенности конструкций трансформаторов
- •9.2. Виды и периодичность ремонта
- •Мастерской по ремонту силовых трансформаторов напряжением
- •9.3. Условия вскрытия трансформаторов для ремонта
- •9.4. Работы, выполняемые при капитальном ремонте трансформаторов напряжением 110 кВ и выше
- •Контрольные вопросы
- •Раздел IV
- •Глава 10
- •10.2. Обслуживание кру
- •10.3. Обслуживание выключателей
- •10.4. Обслуживание разъединителей, отделителей и короткозамыкателей
- •10.5. Обслуживание измерительных трансформаторов, конденсаторов связи, разрядников и ограничителей перенапряжений
- •10.6. Обслуживание шин и токопроводов
- •10.7. Обслуживание реакторов
- •10.8. Устройства блокировки
- •10.9. Обслуживание заземлений на подстанциях
- •10.10. Обслуживание установок для приготовления сжатого воздуха и воздухораспределительной сети
- •Контрольные вопросы
- •Глава 11 ремонт электрооборудования распределительных устройств
- •11.1. Периодичность ремонта
- •11.2. Ремонт масляных выключателей
- •11.3. Ремонт воздушных выключателей
- •Серии ввб, шт.
- •11.4. Ремонт разъединителей, отделителей и короткозамыкателей
- •Контрольные вопросы
- •Глава 12 обслуживание вторичных устройств
- •12.1. Щиты управления и вторичные устройства
- •12.2. Источники оперативного тока
- •12.3. Обслуживание аккумуляторных батарей
- •12.4. Организация проверок и испытаний вторичных устройств
- •12.5. Обслуживание устройств релейной защиты и автоматики
- •Контрольные вопросы
- •Раздел V
- •Глава 13
- •13.2. Охрана воздушных линий
- •13.3. Очистка трасс от зарослей
- •13.4. Обходы и осмотры вл
- •13.5. Обслуживание и ремонт опор воздушных линий
- •13.6. Обслуживание и ремонт неизолированных проводов вл напряжением 0,4... 750 кВ, их изоляторов и арматуры
- •Технические характеристики и надежность работы
- •13.7. Обслуживание изолированных проводов амка вл напряжением 0,4 кВ и их арматуры
- •13.8. Обслуживание и ремонт защищенных изоляцией проводов sax влз напряжением 6... 10 кВ
- •13.9. Средства защиты вл от грозовых перенапряжений
- •13.10. Меры борьбы с гололедом и вибрацией проводов и тросов
- •13.11. Определение мест повреждений на линиях напряжением 6...750 кВ
- •Контрольные вопросы
- •Глава 14 обслуживание и ремонт силовых кабельных линий
- •14.1. Особенности конструкций кабельных линий
- •14.2. Приемка кабельных линий в эксплуатацию
- •14.3. Надзор за кабельными линиями и организация их охраны
- •14.4. Допустимые нагрузки
- •И аварийном режимах
- •14.5. Контроль за нагрузкой и нагревом
- •14.6. Коррозия металлических оболочек кабеля и меры защиты их от разрушения
- •14.7. Испытания и проверка кабельных линий
- •14.8. Определение мест повреждений
- •14.9. Обслуживание маслонаполненных кабельных линий
- •На напряжение 1... 110 кВ
- •Контрольные вопросы
- •Глава 15
- •Частям, находящимся под напряжением, м
- •15.2. Организация и порядок переключений
- •15.3. Техника операций с коммутационными аппаратами
- •15.4. Последовательность основных операций
- •15.5. Вывод в ремонт и ввод в работу из ремонта линий электропередачи
- •15.6. Вывод в ремонт и ввод в работу из ремонта системы шин
- •15.7. Вывод в ремонт и ввод в работу из ремонта выключателей
- •15.8. Вывод в ремонт и ввод в работу из ремонта силовых трансформаторов
- •15.9. Вывод в ремонт электрических машин
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •Оглавление
- •Раздел I
- •Глава 1. Техническое обслуживание электрооборудования....................................................9
- •Глава 2. Ремонт электрооборудования.......................................................................................28
- •Раздел II
- •Глава 3. Нагрев электрооборудования......................................................................................35
- •Глава 4. Особенности конструкций генераторов, синхронных
- •Глава 5. Обслуживание генераторов и синхронных
- •Глава 6. Ремонт генераторов и синхронных компенсаторов...................................................104
- •Глава 7. Обслуживание и ремонт электродвигателей
- •Раздел III
- •Глава 8. Обслуживание трансформаторов
- •Глава 9. Ремонт трансформаторов............................................................................................................187
- •Раздел IV
- •Глава 10. Обслуживание распределительных устройств....................................................................208
- •Глава 11. Ремонт электрооборудования распределительных
- •Глава 12. Обслуживание вторичных устройств...................................................................................280
- •Раздел V обслуживание и ремонт сетевых сооружений
- •Глава 13. Обслуживание и ремонт воздушных линий
- •Глава 14. Обслуживание и ремонт силовых кабельных линий.......................................................366
- •Глава 15. Вывод в ремонт и ввод в работу из ремонта электрооборудования
- •410004, Г. Саратов, ул. Чернышевского, 59
4.3. Системы охлаждения электрических машин
Системы охлаждения в электрических машинах применяют для поддержания в заданных пределах температуры меди и активной стали. Они подразделяются на косвенные (поверхностные), непосредственные (внутрипроводниковые) и смешанные.
По конструкционному исполнению системы охлаждения подразделяются на радиально-многоструйные, радиально-вытяжные (однострунные), аксиальные и аксиально-радиальные.
При любой системе охлаждения температура активных частей машины превышает температуру охлаждающей среды. Но чем эффективнее система охлаждения, тем это превышение меньше и тем большую нагрузку может допустить машина при тех же размерах без превышения предельно допустимой температуры активных частей.
При косвенной системе охлаждения теплота от меди обмоток отдается охлаждающей среде не непосредственно, а через изоляцию обмоток и активную сталь. Косвенная система охлаждения характеризуется сравнительно высокими значениями превышения температуры меди над температурой охлаждающей среды, так как теплопередача происходит последовательно от меди к изоляции, от изоляции к активной стали, от стали к охлаждающей среде. В косвенных системах в качестве охлаждающей среды используются воздух или водород.
Косвенные воздушные системы охлаждения делятся на проточные* и замкнутые. В проточной системе охлаждающий воздух, забираемый в машину из помещения или извне, проходит через машину и выбрасывается наружу.
,В турбогенераторах мощностью более 2,5 МВт и в гидрогенераторах мощностью более 10... 12 МВт воздушное охлаждение выполняют по замкнутой системе (рис. 4.9 и 4.10), при которой воздух, отобравший теплоту от обмоток и других элементов машины, поступает в воздухоохладитель, где отдает теплоту воде, проходящей по трубкам охладителя, и затем, охлажденный, вновь направляется в машину. С воздушным охлаждением изготовляют, как правило, турбогенераторы мощное-то до 12 МВт и синхронные компенсаторы — до 15 MB • А включительно.
Для турбогенераторов мощностью более 30 МВт и синхронных компенсаторов мощностью 37,5 MB • А применяют косвенную водородную систему охлаждения (рис. 4.11). В гидрогенераторах из-
Рис. 4.9. Замкнутая система охлаждения турбогенератора:
1 — воздухоохладитель; 2 — фильтр; А — область разрежения; Б — область давления; В — камера горячего воздуха; Г — камера холодного воздуха; Д — подвод воздуха к уплотнению места прохода вала ротора через торцевые щиты
Рис. 4.10. Замкнутая система охлаждения гидрогенератора:
а — горизонтальное двухрядное расположение воздухоохладителей; б — вертикальное радиальное расположение воздухоохладителей
за сложности создания надежного уплотнения машины и больших радиальных размеров водород для охлаждения не применяют. Водородное охлаждение по сравнению с воздушным имеет ряд преимуществ. Допустимая мощность при тех же размерах турбогенератора и давлении водорода в корпусе 0,005 МПа (здесь и далее — избыточном) повышается на 15...20%, а при давлении 0,2 МПа — на 35 %, для синхронных компенсаторов на 30 %, так как коэффициент теплоотдачи от поверхности к газу выше, чем для воздуха: для водорода — в 1,51 раза, а для его смеси с 3 % воздуха — в 1,35 раза. Теплопроводность водорода в 7 раз превы-
шает теплопроводность воздуха. При сохранении мощности на прежнем уровне экономится 15...30 % активных материалов, необходимых для изготовления машины.
Потери в машине на вентиляцию и трение ротора о газ уменьшаются в 10 раз, так как плотность чистого водорода в 14,3 раза меньше плотности воздуха, а в смеси с 3 % воздуха (при давлении 0,005 МПа) — в 10 раз. Это позволяет повысить КПД машины примерно на 0,7...1%. Кроме того, в среде водорода изоляция обмоток работает более надежно и долговечно. Уменьшается опасность развития пожара в машине при ее повреждении, так как водород не поддерживает горение.
Однако водородное охлаждение в обслуживании сложнее, чем воздушное. При содержании водорода в смеси с воздухом от 4 до 75 % (по объему), а в присутствии масляных паров от 3,3 до 81,5 % образуется взрывоопасная смесь, поэтому во избежание попадания воздуха в машину и образования взрывоопасной смеси давление водорода в ней приходится постоянно поддерживать выше атмосферного. Следовательно, корпус машины должен быть газоплотным, поэтому необходимо устанавливать уплотнения для предотвращения утечки водорода в местах прохода вала ротора через торцевые щиты и маслосистему для них.
При косвенной системе охлаждения допустимая по нагреву мощность турбогенератора заметно увеличивается при повышении давления водорода сверх 0,2 МПа. Повышение давления водорода сверх 0,2 МПа при этом малоэффективно, так как 50... 60 % перепада температуры между медью и газом приходится на изоляцию, а тепловое сопротивление ее при повышении давления водорода сверх 0,2 МПа практически не снижается.
При непосредственной системе охлаждения теплота от меди обмоток отбирается охлаждающей средой, непосредственно соприкасающейся с медью.
В качестве охлаждающей среды используют водород, воду или масло, а в некоторых случаях и воздух. Превышение температуры меди над температурой охлаждающей среды получается минимальным. В сравнении с воздушным охлаждением при одних и тех же габаритах генераторов их мощность увеличивается при непосредственном охлаждении: обмоток статора и ротора водородом — в 2,7 раза, обмотки статора маслом и обмоток ротора водой — в 3,6 раза, обмоток статора и ротора водой — в 4 раза.
Поскольку при непосредственном охлаждении превышение температуры меди обмоток состоит лишь из двух составляющих — превышения между поверхностью меди и охлаждающей средой и превышения в охлаждающей среде, а их значение повышается с увеличением давления водорода, то в машинах с непосредственным водородным охлаждением целесообразно иметь давление водорода 0,3...0,4 МПа.
Рис. 4.12. Аксиальная система непосредственного охлаждения обмоток статора и ротора турбогенератора серии ТГВ:
1 — вентилятор; 2 — газоохладитель; 3 — камера холодного газа; 4 — центробежный компрессор; 5 — вал ротора
Непосредственное водородное охлаждение обмотки ротора выполняют по аксиальной (рис. 4.12) или многоструйной радиальной системе (рис. 4.13 и 4.14), а охлаждение обмотки статора — только по аксиальной системе. Для охлаждения активной стали статора применяют радиально-вытяжную или аксиальную системы или их сочетание.
Недостатком аксиальной водородной системы охлаждения является значительная неравномерность нагрева обмотки по длине стержней и необходимость иметь высоконапорный компрессор, усложняющий конструкцию и снижающий КПД машины из-за повышенного расхода энергии на вентиляцию.
Рис. 4.13. Многоструйная радиальная система непосредственного охлаждения обмотки ротора и сердечника статора водородом и аксиальная система охлаждения обмотки статора водой:
1 — осевой вентилятор; 2 — газоохладитель; 3 — камера высокого давления; 4 — коллектор холодной воды; 5 — коллектор нагретой воды
Рис. 4.14. Непосредственное многоструйное охлаждение обмотки ротора
водородом:
а — схема циркуляции газа; б — вид на катушку ротора, вынутую из паза; в — разрез паза; г — разрез катушки в лобовой части
Для непосредственного масляного охлаждения применяют трансформаторное масло, которое обладает высокими изолирующими свойствами, и поэтому позволяет выполнить обмотку статора с дешевой бумажной изоляцией. Для получения необходимой скорости движения масла, при которой обеспечивается эффективная теплоотдача с нагретой поверхности, ввиду сравнительно высокой вязкости масла приходится устанавливать насосы с большим давлением и, следовательно, с повышенным расходом энергии.
В генераторах серии ТВМ сердечник и обмотка статора, отделенные от ротора изоляционным цилиндром, находятся в масле. Холодное масло подается насосами в камеру лобовых соединений и затем в аксиальные каналы обмотки статора и сердечника. Охладив обмотку и сердечник, масло выходит из аксиальных каналов на противоположной стороне машины и направляется в маслоохладители, после чего насосами вновь нагнетается в машину.
Основные серии турбогенераторов с непосредственным охлаждением обмоток статора и ротора приведены в табл. 4.1.
Таблица 4.1 Турбогенераторы с непосредственным охлаждением обмоток
Серия турбогенератора |
Мощность, МВт |
Охлаждающая среда |
||
ротора |
статора |
сердечника |
||
ТВФ* |
60; 100 |
Водород |
Водород |
Водород |
ТГВ |
200; 300 |
» |
» |
» |
твв |
200; 500; 800 |
» |
Вода |
» |
ТГВ |
500; 800 |
Вода |
» |
» |
тзв |
63; 800 |
» |
» |
Вода |
твм |
300; 500 |
» |
Масло |
Масло |
* Обмотка статора генераторов серии ТВФ имеет косвенное охлаждение.
Непосредственное охлаждение обмоток статора и ротора водой применяют также и в крупных гидрогенераторах.