3. Cosφ современных генераторов. Определение. Нормируемые значения.

Коэффициент мощности (cos) представляет собой отношение номинальной активной мощности генератора к его полной мощности и численно равен косинусу угла между током и напряжением статора в номинальном режиме работы генератора. Он характеризует способность генератора без перегрева обмоток и активных частей машины вырабатывать наряду с заданной активной мощностью и реактивную. Номинальный коэффициент мощности современных турбогенераторов находится в пределах 0,8-0,9. Так, для турбогенераторов мощностью до 100 МВт включительно он равен 0,8, для турбогенераторов мощностью 160-500 MBт - равен 0,85, а для турбогенераторов мощностью 800,1000 и 1200 МВт - 0,9. Следует отметить, что турбогенераторы до сих пор являются одним из основных источников реактивной мощности в электрической сети, и поэтому повышение его коэффициента мощности, хотя и целесообразно, но не всегда возможно.

Экзаменационный билет №25

1. Системы охлаждения современных генераторов.

Во время работы синхронного генератора его обмотки и активная сталь за счет потерь мощности нагреваются. Допустимые температуры нагрева обмоток статора и ротора зависят в первую очередь от применяемых изоляционных материалов и температуры охлаждающей среды. По ГОСТ 533 - 76 для изоляции класса В (на асфальтобитумных лаках) допустимая температура нагрева обмотки статора должна находиться в пределах 105 0С, а ротора 130 0С. При более теплостойкой изоляции обмоток статора и ротора,

например, классов F и Н, пределы допустимой температуры нагрева увеличиваются.

В процессе эксплуатации генераторов изоляция обмоток постепенно стареет. Причиной этого являются загрязнение, увлажнение, окисление кислородом воздуха, воздействие электрического поля и электрических нагрузок и т.д. Однако главной причиной старения

изоляции является ее нагрев. Чем выше температура нагрева изоляции, тем быстрее она изнашивается, тем меньше срок ее службы. Срок службы изоляции класса В при температуре нагрева ее до 1200С составляет около 15 лет, а при нагреве до 140 С сокращается почти до 2 лет. Та же изоляция при температуре нагрева 105 С (т. е. в пре -делах ГОСТ) стареет значительно медленнее, и срок службы ее увеличивается до 30 лет. Поэтому во время эксплуатации при любых режимах работы генератора нельзя допускать нагрева его обмоток свыше допустимых температур. Для того чтобы температура нагрева

не превышала допустимых значений, все генераторы выполняют с искусственным охлаждением. По способу отвода тепла от нагретых обмоток статора и ротора различают косвенное и непосредственное охлаждение. При косвенном охлаждении охлаждающий газ (воздух или водород) с помощью вентиляторов, встроенных в торцы ротора, подается

внутрь генератора и прогоняется через немагнитный зазор и вентиляционные каналы. При этом охлаждающий газ не соприкасается с проводниками обмоток статора и ротора и тепло, выделяемое ими, передается газу через значительный тепловой барьер - изоляцию обмоток. При непосредственном охлаждении охлаждающее вещество (газ или жидкость) соприкасается с проводниками обмоток генератора, минуя изоляцию и сталь зубцов, т. е. непосредственно.

Косвенное водородное охлаждение турбогенераторов. Турбогенераторы с косвенным водородным охлаждением имеют в принципе такую же схему вентиляции, как и при воздушном охлаждении. Отличие состоит в том, что объем охлаждающего водорода ограничивается корпусом генератора, в связи с чем охладители встраиваются непосредственно в корпус.Водородное охлаждение эффективнее воздушного, так как водород как охлаждающий газ по сравнению с воздухом имеет ряд существенных преимуществ. Он имеет в 1,7 раза больший коэффициент теплоемкости, в 7 раз более высокую теплопроводность. Последнее обстоятельство предопределяет малое тепловое сопротивление прослоек водорода в изоляции и зазорах пазов. Значительно меньшая плотность водорода по сравнению с воздухом позволяет уменьшить вентиляционные потери в 8-10 раз, в результате чего КПД генератора увеличивается на 0,8 - 1 % .

Отсутствие окисления изоляции в среде водорода по сравнению с воздушной средой повышает надежность работы генератора и увеличивает срок службы изоляции обмоток. К достоинствам водорода относится и то, что он не поддерживает горения, поэтому в генераторахс водородным охлаждением можно отказаться от устройства пожаро-

тушения. Водород, заполняющий генератор в смеси с воздухом (от 4,1 до 74%, а в присутствии паров масла - от 3,3 до 81,5%), образует взрывоопасную смесь. Поэтому у машин с водородным охлаждением должна быть обеспечена высокая газоплотность корпуса статора масляными уплотнениями вала, уплотнением токопроводов к обмоткам

статора и ротора, уплотнением крышек газоохладителей, лючков и съемных торцевых щитов. Наиболее сложно выполнить надежные масляные уплотнения вала генератора, препятствующие утечке газа.