9649
.pdf30
3. Выбор гидрогенераторов
3.1. Конструкция гидрогенераторов
По расположению вала генераторы подразделяются на вертикальные и горизонтальные. У генераторов, соединенных с реактивными турбинами,
вал, как правило, вертикальный.
Генераторы с вертикальным валом, в свою очередь, делятся на два типа: подвесные и зонтичные, отличающиеся друг от друга расположением подпятника относительно ротора.
3.2. Определение основных параметров гидрогенераторов
Выбор гидрогенератора осуществляется по синхронной частоте тур-
бины n и полной мощности гидрогенератора РS, кВА, определяемой по формуле [1, 6]:
РS= РН/cos φ, |
(3.1) |
где РН, кВт – номинальная мощность гидрогенератора,
РН=ηГЕН N1т, |
(3.2) |
где N1т – мощность одной турбины (раздел 1.4); ηГЕН – КПД генератора.
Коэффициент мощности cos φ при мощности до 125 МВА cos φ=0,8,
при мощности 125-360 МВА – cos φ=0,85; при мощности более 360 МВА – cos φ=0,9.
КПД генератора изменяется от ηГЕН =0,96 при мощности около 25 МВА до ηГЕН =0,98 при мощности 250 МВА и выше.
Основные размеры гидрогенераторов зависят от размеров их актив-
ных частей – диаметра расточки статора (диаметра ротора генератора) Di и
высоты активной стали (высоты статора) lt.
31
Диаметр расточки статора (диаметра ротора генератора) Di вычисля-
ется по зависимости [1, 6]:
Di=τ2p/π, |
(3.3) |
Здесь τ – полюсное деление, м; p –число пар полюсов.
Число пар полюсов (целое число) определяется формулой:
p=3000/n. |
(3.4) |
На рисунке 3.1 даны графики определения τ и lt в зависимости от мощности на один полюс РS/(2p).
Рисунок 3.1 – Зависимости τ, lt и С от мощности на один полюс генератора
После определения Di и lt выясняется конструктивное исполнение генератора: при Di/lt≤4 рекомендуется подвесное, при Di/lt>5 – зонтичное исполнение.
Основные размеры генераторов приведены в таблице 3.1.
32
Таблица 3.1 – Основные размеры вертикальных гидрогенераторов
[6]
(3.5)
(3.6)
3.3. Охлаждение гидрогенераторов
Наиболее часто используется система косвенного воздушного охла-
ждения, при которой генератор охлаждается циркулирующим воздухом;
нагретый в генераторе воздух охлаждается с помощью охладителей, через которые прокачивается вода.
33
а) зонтичный с опорой на крышку турбины; б) подвесной; прямоугольники с решетками – проекции охладителей; диаметр турбинной шахты принимается DШ=2r2 (r2 см. раздел 1.8)
Рисунок 3.2 – Основные размеры вертикальных гидрогенераторов
Расчетами необходимо определить количество и размеры охладите-
лей, а также их размещение на корпусе статора генератора.
34
Охладители выбираются по необходимому расходу охлаждающего воздуха. Расход вычисляется по формуле [1]:
QВ=∆P/(CV∆Θ), |
(3.7) |
где ∆P= РН(1/ ηГЕН-1), кВт – потери мощности в генераторе на его нагрев; CV – удельная теплоемкость воздуха, CV =1,1 кВт/(м3/с∙0С); ∆Θ – перегрев воздуха в генераторе, обычно ∆Θ=250С.
Количество охладителей оценивается как
ZОХЛ= QВ/(VОХЛ fОХЛ), |
(3.8) |
где VОХЛ – скорость воздуха (VОХЛ=3-5 м/с); fОХЛ – полезная площадь охладителя (таблица 3.2).
Таблица 3.2 – Основные сведения об охладителях
При выборе параметров охладителей необходимо, чтобы длина охладителя была не больше, чем высота корпуса генератора; суммарная ширина охладителей должна быть меньше длины окружности статора.
Расстояние между охладителями принимается 0,5-0,7 м.
35
4. Компоновка гидроагрегата
Размеры проточной части, рабочего колеса, турбинной камеры, отса-
сывающей трубы гидротурбины, а также конструкция и размеры гидроге-
нератора позволяют составить чертеж гидроагрегата в виде компоновки названных его элементов. Для примера на рисунке 4.1 представлена такая компоновка для турбины с металлической турбинной камерой и подвес-
ным генератором.
Рисунок 4.1 – Пример компоновки гидроагрегата ГЭС
36
5. Выбор подъемно-транспортного оборудования
Основным таким оборудованием является подъемный кран или кра-
ны машинного зала. Чаще в этом качестве используются мостовые подъ-
емные краны.
Принимают один или два крана. Два крана позволяют уменьшить высоту машинного зала.
Грузоподъемность кранового оборудования определяется весом наиболее тяжелой части агрегата – рабочего колеса или ротора генератора.
Выбор кранового оборудования производится по его необходимой грузо-
подъемности и пролету крана.
При одном кране его необходимая грузоподъемность равна весу этой части.
При двух кранах наиболее тяжелую часть монтируют с помощью траверсы – специальной стальной сварной балки (рисунок 5.1). Тогда не-
обходимая грузоподъемность каждого крана равна половине веса тяжелой части плюс половина веса траверсы. Вес траверсы – около 15-20 % веса наиболее тяжелой части. Высота траверсы приближенно равна высоте кор-
пуса генератора.
Параметры кранов можно определить по [8]. Пролет крана принима-
ется приближенно равным (1,3 ÷ 1,5)DКР (DКР – диаметр кратера генерато-
ра). Пролет крана уточняется при разработке конструкции здания ГЭС.
Составляется чертеж крана.
При изменении пролета крана при разработке конструкции здания размеры крана следует уточнить.
37
А
1 – охладители генератора; 2 – ротор генератора при монтаже (выше) и в рабочем положении (ниже); 3 – подкрановые стальные балки; 4 – мостовые краны; 5 – траверса; 6
– рабочее колесо при монтаже; LK – пролет крана; В – ширина крана
Рисунок 5.1 – Монтаж ротора генератора двумя мостовыми кранами с траверсой
38
6. Выбор электрического оборудования
6.1. Выбор главных трансформаторов
Выбор главных повышающих трансформаторов производится по мощности и высокому напряжению. При схеме: один трансформатор на один генератор мощность трансформатора принимается равной мощности гидрогенератора.
Для выбора необходимо принять высокое напряжение трансформа-
тора. Для этого надо оценить напряжение ЛЭП. Высокое напряжение трансформатора должно быть равно напряжению ЛЭП. Принимается число цепей линий электропередач; рекомендуется 2 ÷ 3 цепи. Определяется мощность одной цепи путем деления установленной мощности ГЭС на число цепей. По этой мощности принимается высокое напряжение [6, табл. 13.1]. При известных мощности и напряжении выбираются размеры трансформатора [6, рис. 13.6]. Приводится чертеж трансформатора в соот-
ветствие с рисунком 6.1.
Размеры трансформаторов большой мощности можно определить по Справочным данным по трансформаторам и автотрансформаторам с выс-
шим напряжением 220 ÷ 500 кВ.
6.2. Открытое распределительное устройство
Определяются размеры открытого распределительного устройства
(ОРУ). Площадь ОРУ можно определить в зависимости от выбранного вы-
сокого напряжения по таблице 6.1.
Исходя из площади, нужно определить длину и ширину площадки ОРУ из соотношения: длина примерно равна 1,5 ширины.
По размерам площадку ОРУ следует показать на плане гидроузла, по возможности ближе к зданию ГЭС в нижнем бьефе, на незатопляемых от-
метках. ОРУ соединяют дорогой с подъездными путями к зданию ГЭС.
Рисунок 6.1 – Конструктивная схема трансформатора
Таблица 6.1 – Площадь открытого распределительного устройства