Содержание
Предыдущий § Следующий
8.5. Синхронные компенсаторы
8.5.1. Назначение синхронных компенсаторов
Синхронные компенсаторы применяют для регулирования режимов работы энергетических систем, для поддержания оптимального уровня напряжения, снижения потерь электроэнергии в сетях, увеличения пропускной способности и обеспечения устойчивости энергосистем.
Синхронные компенсаторы представляют собой синхронные машины, работающие в режиме двигателя без активной нагрузки и генерирующие в сеть реактивный опережающий (емкостный) или отстающий (индуктивный) ток.
8.5.2. Синхронные компенсаторы с воздушным охлаждением
Синхронные компенсаторы мощностью 10, 16 и 25 MB-А выпускаются с воздушным охлаждением. Напряжение компенсаторов мощностью до 16 MB-А —6,3 и 10,5 кВ, мощностью 25 МВ-А — 10,5 кВ, частота вращения 1000 об/мин. Устанавливаются компенсаторы в закрытом помещении. Исполнение компенсаторов — закрытое, с опорными стояковыми подшипниками.
Корпус компенсаторов — сварной с раструбом в нижней части для выхода нагретого воздуха. Сердечник статора выполнен из холоднокатаной электротехнической стали.
Обмотка статора — стержневая, с термореактивной изоляцией. Для напряжения 6,3 кВ стержни обмотки состоят из одного витка. Обмотки выполняют транспонированными по длине пазовой части. Обмотка — петлевого типа с укороченным шагом. Обмотку статора на напряжение 10,5 кВ изготовляют с двумя витками в стержне. Витки стержней в пазовой части выполнены с транспозицией элементарных проводников. Они изолированы двумя слоями стеклослюдинитовой ленты толщиной 0,13 мм и одним слоем стеклянной ленты. После опрессовки и запечки стержни изолируют так же, как и стержни с одним витком.
Крепление стержней между собой в лобовых частях и к бандажным кольцам выполняют с помощью лавсанового шнура. Головки стержней после пайки припоем ПСО-15 изолируют прессованными колпачками из волокнистого материала АГ-4С и заполняют эпоксидным компаундом.
Начало и концы обмотки выведены из корпуса статора в нижней его части, шино-проводы от выводов к распределительному устройству располагают в подвальной части фундамента.
Роторы компенсаторов мощностью 16 — 25 MB А выполняют с массивными полюсами и кованым остовом заодно с валом. Катушки ротора установлены на полюсах с зазором 10—12 мм и расклинены на них изоляционными колодками шириной 30 — 40 мм так, что по длине полюса образуется ряд вентиляционных камер. С внешней стороны катушки полюсов укреплены тремя-четырьмя дюралюминиевыми распорками, упирающимися в полюсные башмаки. Торцы массивных полюсов соединяют медными сегментами с посеребренной контактной поверхностью и крепят к полюсам болтами из бронзы.
С обеих сторон ротора на валу установлены осевые вентиляторы пропеллерного типа. Подвод воздуха к вентиляторам осуществляют силуминовыми диффузорами, прикрепленными к внутренним воздухораз-деляющим щитам статора.
С внешней стороны компенсатор закрывают щитами сварной конструкции.
Подшипники компенсаторов — стоякового типа с циркуляционной смазкой с дополнительными смазочными кольцами. Для защиты от подшипниковых токов один из подшипников изолируют. В компенсаторах предусмотрено пожаротушение водой.
Вентиляция — двусторонняя симметричная радиальная по замкнутому или разомкнутому циклу. При замкнутом цикле воз-
дух охлаждается в двух воздухоохладителях, установленных внизу машины в подвальном помещении. При разомкнутом цикле воздух через фильтры входит в машину снизу с двух сторон через патрубки щитов, а нагретый воздух выходит через нижний раструб корпуса статора.
Для обеспечения вентиляции обмотки ротора на набегающей и сбегающей сторонах полюсных башмаков имеются наклонные отверстия диаметром 20 — 25 мм, выполняющие роль заборников, через которые воздух из зазора поступает в вентиляционные камеры между катушкой и сердечником полюса. Заборники и выходные отверстия выполняют с шагом 150—160 мм и чередуют через одно отверстие. Охлаждение торцевых частей катушек осуществляют подачей воздуха через пазы для крепления полюсов и выпуском его через радиальные отверстия в полюсных башмаках (по два отверстия с обоих сторон полюсов).
Габаритные размеры синхронных компенсаторов мощностью 16 MB-А, 6,3 кВ, 1000 об/мин
Общая длина, мм........4310
Расстояние от центра подшипника
до середины машины, мм .... 1900 Расстояние от середины машины до
другого подшипника, мм .... 1830 Высота центра, мм.......800
8.5.3. Синхронные компенсаторы с водородным охлаждением
Синхронные компенсаторы с водородным охлаждением выпускаются мощностью 50, 100 и 160 MB А (табл. 8.15).
Компенсатор устанавливают на фундамент боковыми опорными лапами. Подшипники расположены на подставках внутри машины. Охлаждение циркулирующего в машине водорода производится встроенными газоохладителями, расположенными вертикально по две секции с обеих сторон машины или горизонтально под корпусом — по одной секции с каждой стороны.
В конструкции компенсатора предусмотрена возможность проведения ревизий и текущих ремонтов без разборки машины, а также выполнения монтажа без крана.
Корпус статора компенсатора мощностью 50 MB А, 11 кВ, 750 об/мин выполнен неразъемным. Жесткость корпуса обеспечивается кольцевыми рамами, установленными вертикально. К рамам прикреплен сердечник статора. В рамах имеются окна для прохождения охлаждающего газа.
К крайним рамам с обеих сторон корпуса примыкают кольцевые камеры для прохождения водорода в камеры газоохладителей. Верхние части камер газоохладителей, выступающие за обшивку корпуса, выполнены съемными. С обеих сторон корпуса в зоне камер газоохладителей к нижней части обшивки и торцевым фланцам приварены балки, к которым прикреплены съемные опорные плиты для установки стояковых подшипников. К нижней части корпуса присоединен маслобак со встроенным маслоохладителем.
Обмотка статора — двухслойная, стержневая петлевого типа с термореактивной изоляцией. В верхней части корпуса расположены три линейных вывода, к которым присоединяются шинопроводы от распределительного устройства.
Ротор компенсатора выполнен с массивными коваными полюсами. Торцы полюсных башмаков соединены между собой массивными медными демпферными сегментами. Остов ротора, на который насаживаются массивные полюсы, состоит из отдельных пакетов, между которыми имеются радиальные каналы. Для снижения потерь и улучшения охлаждения на поверхности полюсных башмаков выполнено рифление.
Схема вентиляции — радиальная. Напор газа создается осевыми вентиляторами, установленными на роторе, и полюсами. Водород проходит по радиальным каналам между пакетами остова ротора и попадает в газоохладители, расположенные вертикально по два с обеих сторон корпуса.
В синхронном компенсаторе мощностью 100 MB А, 750 об/мин, корпус подшипника крепят к радиально расположенным лапам торцевых щитов. В корпусе подшипника имеется опорное кольцо, на которое установлен разъемный вкладыш с опорными изолированными колодками. Внутри вкладыша попарно вдоль оси вала расположены самоустанавливающиеся сегменты с баббитовой плоскостью трения. Смазку подшипников осуществляют от маслоустановки со встроенным водяным охладителем, устанавливаемым в фундаменте под машиной.
Остов ротора компенсатора выполнен полым из поковки с приставными валами, соединенными с остовом путем горячей посадки и фланцевым креплением. Во фланцах валов имеются окна для входа охлаждающего газа внутрь остова. В остове выполнены радиальные отверстия, через которые газ поступает к катушкам полюсов.
Для проведения работ при монтаже компенсатора, ревизий и ремонтов на тор-
Таблица 8.15. Технические данные синхронных компенсаторов с водородным охлаждением
|
Типоразмер компенсатора |
Мощность при опережающем токе, MB A |
Мощность при отстающем токе, MB ■ А |
Напряжение, кВ |
Частота вращения об/мин |
Потери, кВт |
Избыточное давление, кПа |
Возбуждение |
Пусковые характеристики при 0,4 UHOM |
|||||
|
положительное |
отрицательное |
||||||||||||
|
Напряжение, В |
Ток, А |
Напряжение, В |
Ток, А |
In |
Мл |
'п |
|||||||
|
'ном |
т ном |
||||||||||||
|
КСВБО 50-11У1 КСВБО 100-11У1 КСВБО 160-15У1 |
50 100 160 |
40 82,5 130 |
11 11 15,75 |
750 750 750 |
800 1350 1750 |
100 200 200 |
150 195 300 |
1250 1500 1600 |
120 260 380 |
225 290 300 |
2,0 2,0 2,0 |
0,14 0,20 0,22 |
20 30 30 |
Продолжение табл. 8.15
|
Типоразмер компенсатора |
ОКЗ |
Момент инерции ротора, 103 КГ.М2 |
Масса, 103 кг |
Индуктивные сопротивления, о. е. |
Постоянные времени, с |
|||||||||
|
статора |
ротора |
общая |
xd |
x'd |
x'd |
хч |
Td |
T"d |
Та |
|||||
|
КСВБО 50-11У1 КСВБО 100-11У1 КСВБО 160-15У1 |
0,50 0,52 0,53 |
31,5 56,5 79 |
74,5 112 150 |
46 78 112 |
150 230 315 |
2,2 2Д 2 |
0,43 0,4 0,45 |
0,26 0,2 0,2 |
0,29 0,21 0,21 |
0,12 0,1 0,12 |
7,6 9,5 9,2 |
1,5 1,8 2,06 |
0,06 0,06 0,06 |
0,23 0,20 0,26 |
Примечание. В таблице приняты обозначения' /п, Мп — пусковые ток и момент; („ — время пуска.
!
?
Рис. 8.10. Синхронный компенсатор мощностью 160 MB А, 750 об/мин
цевых фланцах имеются закрывающиеся лазы, а вверху корпуса, в зоне расположения подшипников,— монтажные люки.
Конструкция компенсатора мощностью 160 MB А, 750 об/мин (рис. 8.10) аналогична конструкции компенсаторов меньшей мощности. Для уменьшения габаритов газоохладители расположены горизонтально под корпусом в герметически закрытых кожухах по одному с каждой стороны компенсатора.
Обмотка статора — двухслойная с термореактивной изоляцией стержней. На нулевых выводах установлены встроенные трансформаторы тока.
Охлаждение осуществляется по следующей схеме. Водород из охладителей направляется вентиляторами аксиально в междуполюсные окна и в зазор между статором и ротором. Газ охлаждает внешние поверхности катушек полюсов и частично зубцо-вую зону сердечника и полюсные башмаки. Затем водород поступает в радиальные каналы между пакетами сердечника статора, которые имеют развитую поверхность охлаждения. Скорость водорода в каналах в зуб-цовой зоне 25 — 30 м/с, что обеспечивает охлаждение сердечника и стержней обмотки статора.
Нагретый газ после выхода из сердечника через окна в рамах корпуса проходит в кольцевые камеры над лобовыми частями обмотки и оттуда — в газоохладители. Охлажденный в газоохладителях водород вновь поступает в торцевые зоны корпуса перед вентиляторами.
8.5.4. Бесщеточная система возбуждения компенсаторов
В синхронных компенсаторах мощностью 50—160 MB-А возбуждение бесщеточное, с применением реверсивной системы, с двумя обмотками на роторе. Основная обмотка служит для положительного возбуждения, а дополнительная обмотка создает встречный поток. Магнитодвижущая сила дополнительной обмотки составляет около 15% МДС основной обмотки. К основной обмотке ротора подключен диодный бесщеточный возбудитель положительного возбуждения, к дополнительной обмотке — возбудитель отрицательного возбуждения меньшей мощности. Возбудители выполнены герметически закрытыми. Они установлены с обеих сторон компенсатора. Якоря обращенных генераторов и блоки выпрямителей расположены на валу кймпенсатора.
К ярму магнитной системы, которое является частью корпуса возбудителя, при-
креплены болтами полюсы с обмоткой возбуждения. Полюсы, шихтованные из листовой стали толщиной 1,5 мм, имеют медную демпферную обмотку. Катушки возбуждения выполняются многослойными из изолированного провода марки ПСД.
Сердечник якоря шихтован из пакетов шириной 40 мм и спрессован фланцами. Обмотка якоря выполнена трехфазной, катушечной с изоляцией класса В. В возбудителе компенсатора 50 MB А число параллельных ветвей 8, в компенсаторах мощностью 100 — 160 MB-А — 12. Катушки укреплены в пазах клиньями, а в лобовых частях — стекло-бандажной лентой. Выводы параллельных ветвей каждой фазы присоединены к токо-собирательным кольцам, соединенным шинками с вращающимся выпрямителем. Нулевые выводы параллельных ветвей присоединены к одному кольцу. Остов якоря насажен на конец вала компенсатора.
Вращающийся выпрямитель выполняется в виде двух вентильных цепей. Платы, на которых крепятся вентили, имеют сварную конструкцию и омедненные контактные поверхности в местах крепления диодов.
Охлаждение возбудителя осуществляется водородом по замкнутому циклу через встроенные газоохладители. Необходимый напор создается распорками в радиальных каналах якоря.
Бесщеточные возбудители для отрицательного возбуждения выполняются аналогично. Якорь возбудителя прикреплен к торцу вала компенсатора, а вращающийся выпрямитель — к якорю.
Пуск и останов компенсатора обеспечивает схема автоматического управления. На панелях предусмотрена световая и звуковая сигнализация включения двигателей масло-насосов и водяного охлаждения охладителей. Имеется также возможность контроля температуры статора, водорода, масла и охлаждающей воды.
Компенсатор снабжен следующими видами защит: продольной дифференциальной токовой, минимальной напряжения, максимальной токовой, от потери возбуждения, частотной при снижении частоты.
Автоматический регулятор возбуждения обеспечивает также следующие режимы работы компенсатора: рабочий с положительным, нулевым и отрицательным возбуждением, форсировки возбуждения с ограничителем тока ротора до двукратного и снижением его до номинального после 50 с форсировки, быстрого развозбуждения путем перевода тиристорного преобразователя в инверторный режим.
8.5.5. Система водородного охлаждения компенсаторов
Аппаратура системы водородного охлаждения обеспечивает поддержание при эксплуатации компенсатора рабочего давления водорода, контроль чистоты водорода, пополнение утечек.
Для заполнения и удаления газа компенсатор имеет два коллектора: углекислотный в нижней части под корпусом статора и водородный в верхней части внутри корпуса.
Водород из коллектора газового поста поступает в корпус компенсатора через редуктор давления, который служит также для автоматического поддержания давления водорода в корпусе. Заполнение компенсатора водородом и его поддувку выполняют вручную. Чистоту водорода в корпусе контролируют газоанализатором, показания анализатора дополняются сигналом о понижении содержания водорода.
Для контроля отсутствия жидкости в корпусе применяется индуктивное реле уровня жидкости, которое подключается к углекислотному коллектору. При попадании воды из газоохладителей или масла из системы смазки подшипников реле подает сигнал; кроме того, возможна визуальная проверка наличия жидкости через маслоука-зательное стекло.
Температура водорода внутри корпуса контролируется с помощью термометрических сигнализаторов, устанавливаемых на выходе холодного газа из газоохладителя.
8.5.6. Пуск компенсаторов
Пуск компенсаторов — асинхронный при напряжении на обмотке статора, равном 0,4 номинального. При этом пусковой момент составляет 0,15-0,2 номинального (см. табл. 8.15) и длительность пуска —20 —35 с.
Компенсаторы мощностью 50, 100 и 160 MB А допускают повторный пуск в процессе выбега, а также в том случае, когда отключение произошло после короткого замыкания в сети и имело место кратковременное форсирование возбуждения (длительностью до 10 с). Перед пуском компенсатора подготавливают схемы водяной, масляной и газовой систем, проверяют сопротивления изоляции обмоток статора, ротора и подшипников.
8.5.7. Режимы работы компенсаторов
Компенсаторы могут работать с номинальной мощностью при изменении напря-
жения сети на + 5 %. При понижении напряжения на 10% ток статора может быть увеличен на 5 %, т. е. мощность снижается на 5 %. Компенсаторы допускают следующие кратности перегрузок и их длительность:
Кратность Допустимая
перегрузки длительность,
мин
2 ............. 1
1,5 ............. 2
1,4 ............. 3
1,3 ............. 4
1,2 ............. 6
1,15............. 15
1,1 ............. 60
При глубоких понижениях напряжения в сети (более 15%) включается форсированное возбуждение, которое автоматически снимается после восстановления напряжения или в случае, если длительность аварии в сети выше 30 — 50 с. Ток форсировки — двукратный. Дополнительное превышение температуры обмоток при этом — примерно 15 °С.
При изменении режимов охлаждения мощность компенсатора снижается, причем ограничение мощности определяется нагревом обмотки ротора. При повышении температуры охлажденного водорода выше 50 °С компенсатор отключается от сети.
При уменьшении температуры воды не более чем на 10 °С мощность может быть увеличена на 1,2% при воздушном охлаждении и на 0,8% при водородном на каждый градус снижения температуры охлаждающей воды. При уменьшении температуры воды более чем на 10 °С дальнейшее увеличение мощности не рекомендуется.
 |
|
|
|