Гидроэлектр станциясының электр жабдықтары

Гидростанцияны құрастыру (комповка) үшін оының электр сүлбесі едәуір әсерін тигізеді, яғни станцияның барлық электр жабдықтарының жиынтығы және оның бірнен соң бірінің электрлі жалғануы өте күрделі.

Гидроэлектр станцисының электр жабдықтары – гидрогенераторлардан, күш беруші трансформатордан, тексеріп-өлшеуіш аспаптардан және басқа да аппараттардан электр станциясының құрылғыларын әртүрлі ауыстырып қосу үшін қажет және оларды өте жоғары ток күшінен және өте ұзақ жүктемеден сақтандыру, ал сонымен қатар аппараттарды, гидростанцияның автоматты жұмыс істеуін қамтамасыз етеді.

Гидрогенераторлар. Олар станцияның негізгі электр жабдықтарын жатады. Олар тікелей механикалық энергияны бірінші қозғалтқышпен түрлендіріп (сулы турбина) электр энергиясына айналдырады. Қазіргі кезде гидроэлектр станциясы синхронды гидрогенераторлы үшфазалы ауыспалы токпен жабдықталады (5.1 және 5.2 сурет). Мұндай генераторлар электр-магнитті индукторда – ротордың білігі айналмалы болады және сыртында қозғалмайтын зәкір – статор орналасқан, оның ойығында жеке-жеке үш топты орамасы бар.

Статордың орамасы, әдетте, жұлдызша тұрінде және сирек үшбұрыш түрінде жалғанад, жұллдызшаның жалғауы кезіндегі ораманың үш соңғы нөлді нүктеде тұйықталады, ал ораманың үш басы энергияны сыртқы желіге шығаруға арналған (5,1 сурет). Үшбұрыштап қосу кезінде ораманың біріншісінің соңы, екіншісінің басымен жалғанады, екіншісінің соңы – үшіншісінің басымен, үшіншісінің соңы – біріншісінің басымен; сыртқы желінің үш сымын фазалы орама соңы мен басы жоғарыда көрсетілген қосылыс нүктесімен жалғастылырады (5,2 сурет). Магнит өрісін қоздыру үшін электр-магниттің орамасы арнаулы гидрогенератордың тұрақты тогымен қоректендіріледі, оны қоздырғыш деп атайды.

Роторды айналдыру кезінде, магнит өрісінің күш желісі статордың орамасымен қиылысыда және онда электр қозғалтқышы күш индукцияланады, ол токты сыртқы үш фазалы желі арқылы тудырады.

Белсенді қуат Р, үш фазалы ауыспалы токты гидрогенератордың беруі үш фаза қуатының қосындысына тең, яғни:

P= 3P_Ф = 3V_Ф * J_Ф * cosφ, (5.1)

Мұндағы V_Ф – сымдар арасындағы желілік кернеу; J_Ф – фазалық ток; cosφ- қуат коэфиценті; φ - V_Ф және J_Ф аралығының фазалық жылжу бұрышы.

Статордың орамасы тұйықтау тәсіліне бағынышты болмайды:

Сондықтан P=1.73 *cosφ.

Гидрогенератордың қуаты Р анықтау үшін (5,1) формуланы пайдаланған кезде, оған жеңілдік кернеудің киловольтпен және желілік токты амперметрмен формулаға қойып есептеу керек.

Бұл формуланы (5,3) қолданып, гидрогенератордың Р қуатын анықтауды (киловатт), оның сызықтық тогын амперметрмен орындауына қойып есептейді. Мфысалығ гидрогенератор жұмысы арқылы ток өндірген кезді cosφ= 0.8 деп, сызықтық кернеу 400 В =0,4 кВ және ток күші 290 А; онда мұндай генератордың пайдалы қуаты мына теңдеумен анықталады:

P = 1.73 * 0.4 * 290 * 0.8 = 160 kBт.

Кіші және орташа гидроэлектр станциялары үшін тік гидрогенераторлардың СГВ, СВ, ВГС және ВГСП сериялы, ал көлденең сериялардың СГ, С және ГС пайдаланылады.

Электр станцияларда айнымалы токты генераторлар пайдаланылады. Әрбір генераторларда қозғалмайтын дөңгелекті ротор бар. Статорда орналасқан қос санды магнитті өрістер генератордың айналу санын анықтайды.

Электр станциялардың қазіргі кездегі нормасы бойынша және Еуропаның басқа да мемлекеттерінде айнымалы токтың айналу тербеліс жиілігі 50 секундта немесе минутына 3000 тербеліс орындалады.

Бір қос полюсті генератордың роторы бір айналғанда, бір тербелісті ток береді және сондықтан минутына 3000 айналу жасауға тиіс, себебі қажетті токтың тербеліс жиілігін қамтамасыз ету арқылы секундына 50 тербеліске тең болады.

Генератордың қос полюс кезіндегі ротордың бір айналуы екі тербелісті ток береді және қажетті жиілікті алу үшін минутына 1500 рет айналуы қажет (5,1 – кесте).

Бұдан генератордың бір минуттағы мүмкінді айналу саны n, үшін қамтамасыз етілуі мына формуламен анықталады:

Мұндағы: p – қос полюсті сан.

Кіші гидростанцияларда қолданылатын генераторлардың айналу саны төменде (5,1 – кесте) келтірілген.

Өндірісте жиі шығарылатын генераторлардың санды көрсеткіші 1 мың және 750 минутына айналады.

Генераторлар көлденең немесе тік білікті түрінде шығарылады немесе тікелей турбинаның білігін генератордың білігімен жалғастырғышымен бірге дайындайды.

Қуаты 200 кВт-тан артық генераторларды, әдетте, тікелей турбинамен жалғастырылған түрде шығарады.

5.4 а – суретте, кіші қуатты науашықты тегершікті саналы белдікті (клиноремненный) берілістігіне арналған.

5.4 б – суретте турбинамен тікелей көлденең жалғасқан генератор бейнеленген: көлденең (5.4 а – суретте), генератордың білігімен бірге қоздырғышты және тік (5.4 б – суретте) арнаулы біліктегі қоздырғышты пайдаланады.

Генераторлардың сулы турбинамен жұмыс атқарушысына арналғандарын көбінесе гидрогенераторлар деп айтады.