Страница 15: РД 34.45.501. Типовая инструкция по эксплуатации генераторов на электростанциях (52698)

Измерения сопротивления изоляции обмотки статора во время сушки можно производить без снятия напряжения с намагничивающей обмотки, так как создаваемый ею магнитный поток, направленный по окружности статора, наводит в отдельных полувитках обмотки статора ЭДС, взаимно компенсируемые вследствие четного числа полувитков.

При сушке генератора со вставленным ротором, если контактные кольца расположены по разным сторонам бочки ротора, в обмотке ротора будет наводиться напряжение одного витка, в связи с чем измерение сопротивления изоляции обмотки ротора можно производить, только сняв предварительно напряжение с намагничивающей обмотки или закоротив обмотку ротора.

Магнитный поток, создаваемый специальной намагничивающей обмоткой при сушке со вставленным ротором, будет наводить вдоль бочки ротора ЭДС одного витка. Во избежание короткого замыкания необходимо изолировать один конец вала ротора. Кроме того, должна быть устранена возможность замыкания на ротор лабиринтных уплотнений в торцевых щитах при закрытом генераторе.

В связи с тем, что ЭДС вдоль ротора может достигать значений, при которых недопустимо прикосновение обслуживающего персонала к концу вала, изолированный конец вала должен быть огражден и должны быть вывешены предупредительные плакаты.

До проведения сушки должно быть тщательно проверено, нет ли каких-либо металлических предметов в расточке статора, наличие которых может вызвать замыкание стали статора и ее повреждение.

1.1. Устройство намагничивающей обмотки

Намагничивающую обмотку следует выполнять изолированным проводом.

Запрещается применять освинцованный или бронированный кабель.

Располагать обмотку по всей окружности нет необходимости; она может быть расположена в одном месте.

Учитывая, что в расточке статора температура воздуха будет значительно превышать температуру окружающей среды, нагрузка на провод намагничивающей обмотки принимается равной 0,5 - 0,7 предельно допустимой нагрузки для данного сечения.

При отсутствии провода необходимого сечения намагничивающая обмотка может быть выполнена из нескольких параллельных ветвей. Необходимость выполнения намагничивающей обмотки несколькими параллельными ветвями может вызываться также недостаточным воздушным зазором при сушке генератора со вставленным ротором.

От витков намагничивающей обмотки выполняются отпайки, соответствующие различным значениям индукции. Это позволяет производить регулирование теплового режима во время сушки при неизменном значении подводимого напряжения.

В расточке статора, а также в местах перегиба провода намагничивающей обмотки должны дополнительно изолироваться от стали статора и ротора прокладками из изолирующего материала (электрокартона и т.д.).

Питание намагничивающей обмотки осуществляется обычно от специально выделяемого трансформатора. Если напряжение одного трансформатора недостаточно, можно использовать два, соединяя линейные и фазные напряжения их вторичных обмоток так, чтобы обеспечить требуемую индукцию. Нули вторичных обмоток этих трансформаторов должны быть при этом разземлены.

1.2. Расчет намагничивающей обмотки

Количество витков намагничивающей обмотки определяется по формуле

где U - действующее значение напряжения на намагничивающей обмотке, В;

f - частота подводимого напряжения, Гц;

Q - поперечное сечение спинки статора, см2;

B - индукция, необходимая для создания соответствующего теплового режима, Т.

Принимая f = 50 Гц, получаем:

 Q = lсп × hсп,

где lсп = K(l - nкан × lкан) - осевая длина сердечника статора, см;

K - коэффициент заполнения для стали (для лакированной K = 0,93, для оклеенной бумагой K = 0,9);

l - полная осевая длина сердечника статора с изоляцией и вентиляционными каналами, см;

nкан - число вентиляционных каналов;

lкан - ширина вентиляционного канала, см;

hсп - высота спинки статора, см;

Dвнеш - внешний диаметр сердечника статора, см;

Dвнутр - внутренний диаметр сердечника статора, см;

hзуб - высота зуба или глубина паза, см.

Приведенные геометрические размеры стали статора указаны на рис. П13.2.

Ток намагничивания (А) подсчитывается по формуле

где F = D0H0 - полная намагничивающая сила (н.с.), А;

D0 = Dвнеш - hсп - диаметр сердечника, соответствующий середине спинки статора, см;

H0 - напряженность поля (действующее значение), А/см.

Рис. П13.2. Эскиз сердечника статора

Полная мощность источника питания (кВ  А), необходимая для сушки, определяется по формуле

Активная мощность (кВт), необходимая для сушки,

P = pG,

где p - удельные потери в стали сердечника собранного статора для данной индукции, Вт/кг;

G - масса сердечника статора без зубцового слоя, кг (зубцовый слой не учитывается, так как магнитный поток в нем весьма мал).

Принимая плотность g = 7800 кг/м3, получаем G в тоннах:

G = 24,5D0Q × 10-6.

Значения напряженности поля и удельных потерь в зависимости от индукции В приведены в табл. 10.

Сушка методом потерь в стали статора может применяться в сочетании с сушкой переменным током, равным 0,2 - 0,4 номинального тока статора, подаваемым в обмотку статора. При этом обмотка статора соединяется по схеме разомкнутого треугольника и присоединяется к части намагничивающей обмотки.

Напряжение, которое должно быть приложено к обмотке статора, определяется по формуле

где Uном - номинальное напряжение статора, В;

Iс - ток в обмотке при сушке статора, А;

Iном - номинальный ток статора, А.

Таблица 10

Напряженность поля и удельные потери в стали статора генератора при сушке методом потерь в стали статора (усредненные данные)

Примечание. Для генераторов выпуска до 1932 г. мощностью до 10000 кВ  А напряженность поля и удельные потери примерно в два раза больше.

Для быстрого подъема температуры в начале сушки значение индукции В рекомендуется принимать равным 0,7 - 0,9 Т. После подъема температуры индукцию следует снижать до такого значения, чтобы потери в стали покрывали потерю тепла при установившемся тепловом режиме. Значение индукции при установившемся тепловом режиме может быть снижено до 0,4 - 0,6 Т.

Снижение индукции может достигаться регулированием подводимого напряжения или увеличением числа витков намагничивающей обмотки при неизменном напряжении, подводимом к намагничивающей обмотке.

В табл. 11 приведены основные данные, необходимые для расчета намагничивающей обмотки. Данные относятся к турбогенераторам отечественного производства.

Расчет витков намагничивающей обмотки для генераторов других типов может быть выполнен по приведенному выше методу.

Значения напряженности поля в этом случае могут быть взяты соответственно того же порядка, что и приведенные в табл. 10.

2. Сушка методом потерь в меди обмоток генератора при питании их постоянным током

Сушка методом потерь в меди обмоток генератора при питании постоянным током может производиться как на разобранном генераторе, так и на полностью собранной машине.

Фазы обмотки статора при использовании постоянного тока должны быть соединены последовательно для того, чтобы по всем фазам, а при наличии параллельных ветвей - также и по всем ветвям протекал один и тот же ток. Источником питания может быть статический выпрямитель или двигатель-генератор. Перед измерением сопротивления изоляции обмотки статора во избежание ее пробоя следует так отключать источники питания, чтобы не происходило разрыва постоянного тока. С этой целью статический выпрямитель надо отключить сначала со стороны переменного тока и лишь после этого разомкнуть цепь постоянного тока. При применении двигатель-генератора необходимо снимать возбуждение с генератора и после этого размыкать цепь. Указанные предосторожности следует выполнять также и при сушке обмотки ротора.

Значение тока сушки определяется условиями достижения необходимых температур при непрерывном протекании тока. Как правило, ток не должен превышать 0,5 - 0,7Iном.

Напряжение и мощность, потребляемые при сушке, подсчитываются по формулам

U = IR; P = I2R,

где R - сопротивление обмотки постоянному току (с учетом схемы соединения обмотки).

Сушку обмотки ротора постоянным током не следует применять, если сопротивление изоляции обмотки будет менее 2000 Ом. В этом случае нужно применять сушку ротора воздуходувками.

3. Сушка воздуходувками

При подаче воздуха от воздуходувки должно быть исключено попадание в генератор пыли, мусора и искр (при нагреве воздуха электрическими нагревателями).

Во время сушки необходимо следить за равномерным нагревом генератора, не допуская перегрева обмотки со стороны подачи горячего воздуха выше допустимого предела.

4. Режим и измерение температуры при сушке генераторов в неподвижном состоянии

При всех методах сушки должна быть обеспечена вентиляция машины или регулярный обмен воздуха.

Для создания равномерного нагрева всего генератора и уменьшения расхода тепла на сушку генератор должен быть тщательно утеплен. Особенно тщательно должны быть утеплены лобовые части обмотки статора.

Для повышения температуры в области лобовых частей и создания вентиляции на время сушки методом потерь в стали статора рекомендуется установка небольших воздуходувок, подающих нагретый воздух в область лобовых частей; температура входящего воздуха не должна превышать 100 - 110 °С.

Максимально допустимая температура нагрева при сушке не должна быть:

для обмотки статора с изоляцией класса В (компаундированной и некомпаундированной) - выше 90 - 95 °С;

для запеченной обмотки ротора при косвенном охлаждении с изоляцией класса В - выше 120 °С*;

для незапеченной обмотки ротора с изоляцией класса В - выше 100 °С*.

* Приведенные значения получены при измерении температуры по сопротивлению обмотки; при измерении только термометрами или термопарами температура не должна превышать 110 ??С для запеченной обмотки, 90 ??С - для незапеченной и 80 °С - для роторов с непосредственным охлаждением обмотки.

Таблица 11

Основные данные для расчета намагничивающей обмотки при испытаниях и сушке генераторов методом потерь в стали статора