Основные требования, предъявляемые к гидрогенераторам

Проектирование гидрогенераторов ведут на основании задания на проект, в котором указывают номинальные данные гидрогенератора и дополнительные требования, предъявляемые к нему.

Номинальные данные гидрогенератора: полная мощность S_N; линейное напряжение U_N; коэффициент мощности cos; скорость вращения n_N; частота тока ; число фаз m_; соединение обмоток фаз.

Номинальные данные относятся (согласно ГОСТ 183 -74 «Машины электрические», ГОСТ 5616-72 «гидрогенераторы») к работе при следующих условиях: высота установки над уровнем моря 1000 м; температура воды, поступающей в газоохладители,+30С; температура охлаждающего газа перед входом в активную зону машины +40С для гидрогенераторов с разомкнутой и 35С – для гидрогенераторов с замкнутой системой вентиляции.

Повышенная скорость вращения. Повышение скорости вращения гидрогенератора происходит при внезапном отключении нагруженной обмотки статора от сети. При исправной системе регулирования турбины скорость вращения увеличивается не более чем на 30-40%. К гидрогенераторам предъявляют требование выдерживать без повреждений и остаточных деформаций в течение 2 мин. повышенную скорость вращения 1,75n_N .При полной угонной скорости вращения n_уг напряжения материалов в роторе гидрогенератора не должны превосходить предела текучести, и деформация обода ротора должна быть не более размера воздушного зазора между ротором и статором.

Кратность угонной скорости вращения k_уг = n_уг / n_N зависит от типа турбины (k_уг = 1,8 для ковшевой турбины, k_уг = 1,6 ÷ 2,2 для радиально-осевой турбины, k_уг = 2,3 ÷ 3,5 для поворотно – лопастной турбины).

Момент инерции вращающихся частей. Необходимый момент инерции (кг·м²) ориентировочно определяется по значениям постоянной инерции Т_j (с): J = Т_j · S_N / (2πn)², где Тj =2+3 с при

S_N =100 ÷ 1000 кВА ; Т_j =3÷ 5 c при S_N= 1000 ÷ 10000 кВА; Т_j = 5 ÷ 8 с при S_N 10000 кBА.

При выборе главных размеров гидрогенератора должен быть обеспечен требуемый момент инерции.

Параметры. В задании на проект указывают необходимые для нормальной эксплуатации гидрогенератора в электрической системе параметры обмотки статора. Статическая перегружаемость гидрогенератора должна быть не ниже 1,7.

Системы возбуждения. Гидрогенератор необходимо возбуждать от водбудителя переменного или постоянного тока, соединенного с валом гидрогенератора (прямая система возбуждения), или от системы самовозбуждения. Кратность предельного установившегося напряжения возбудителя должна быть не менее 1,8 для гидрогенераторов с коллекторными возбудителями и не менее 2 для гидрогенераторов с другими системами возбуждений. Возбудитель должен допускать двукратный (по отношению к номинальному току возбуждения) ток в течение не менее 50 с. для гидрогенераторов с косвенным и 20 с. с непосредственным охлаждением. Номинальная скорость нарастания напряжения возбудителя при формировке возбуждения должна быть: не менее 1,3U_N возбудителя в секунду для гидрогенераторов мощностью до 4000 кВА и не менее 1,5 – мощностью более 4000 кВА.

Для достаточно быстрого гашения поля гасительное сопротивление r_p выбирают равным (4 ÷ 5) r_f и рассчитывают на длительный ток 0,05_n .

Синусоидальность кривой напряжения. Для гидрогенераторов мощностью до 1000 кВА коэффициент искажения синусоидальности, под которым понимают выраженное в процентах отношение квадратного корня из суммы квадратов амплитуд высших гармон6ических составляющих кривой напряжения к амплитуде ее основной гармонической, при холостом ходе и номинальном напряжении не должен превышать 10%, при большей мощности -5%.

Кратковременные перегрузки по току. Гидрогенераторы должны без повреждений и остаточных деформаций выдерживать в нагретом состоянии следующие перегрузки по току: 1,5 кратный номинальный ток в течение 2 мин; ударный ток короткого замыкания из режима холостого хода с напряжением 105% от номинального.

Отклонения от номинального режима работы. При изменении напряжения в пределах 5% от номинальных значений гидрогенераторы должны развивать номинальную мощность при номинальном cos и рассчитываться на продолжительную работу при повышении напряжения до 110% от номинального с ограниченной мощностью.

Индукции выбирают так, чтобы напряжении 110% несколько сниженном токе якоря сохранялся номинальный ток возбуждения. Для выполнения этих требований необходимо иметь небольшой запас в превышениях температур частей машин (5+10С). Более подробно требования, предъявляемые и гидрогенераторам, изложены в 3.