9649

30

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]:

где РН, кВт – номинальная мощность гидрогенератора,

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]:

Здесь τ – полюсное деление, м; p –число пар полюсов.

Число пар полюсов (целое число) определяется формулой:

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]:

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

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