15.2 Гидрогенераторы, генераторы-двигатели

15.2.1 Номинальная мощность и вид конструктивного исполнения электрической машины принимаются исходя из типа и параметров гидромашины.

15.2.2 Гидрогенераторы и генераторы-двигатели проектируются как машины единичного производства.

При этом в целях использования изоляционных, электротехнических и конструктивных материалов с близкими свойствами и возможной унификации конструктивных узлов, следует исходить из общегосударственных стандартов и других нормативных документов на синхронные машины, гидрогенераторы и их комплектующие устройства.

15.2.3 Синхронные машины должны разрабатываться высокоиспользованными, оптимальными по технико-экономическим показателям, габариту, весу и коэффициенту полезного действия.

Отклонения от «оптимальной» конструкции синхронной машины (по величине махового момента, заброса оборотов, индуктивностей и т.п.) допускаются при соответствующем обосновании и получении дополнительного технического и экономического эффекта по гидроузлу.

15.2.4 При проектировании электростанции должны быть определены следующие основные технические данные и параметры электрической машины:

а) тип и вид конструктивного исполнения;

б) номинальные параметры: мощность, коэффициент мощности, напряжение, частота вращения, коэффициент полезного действия;

в) маховой момент;

г) угонная частота вращения;

д) индуктивные сопротивления;

е) масса;

ж) стоимость.

15.2.5 В качестве гидрогенераторов и генератор-двигателей применяются синхронные явнополюсные машины с вертикальным или гopизoнтaльным валом.

На гидроузлах, где в период постоянной эксплуатации происходят систематические значительные изменения напора (), при наличии в их составе длинной деривации, а также на малых ГЭС следует рассматривать другие варианты электрической машины, допускающие работу гидроагрегата с частотой вращения, отличающейся от номинальной (асинхронизированные, многоскоростные с переключением количества полюсов, с работой через преобразователь частоты, синхронные индукторные генераторы). Применение в проектах ГЭС таких электрических машин должно быть экономически эффективно и обосновано конструкторской документацией предприятий-изготовителей.

15.2.6 Выбор конструктивного исполнения вертикальной синхронной машины производится по частоте и мощности гидроагрегата на основании следующих показателей: габариты агрегата (стоимость машинного зала), масса, коэффициент полезного действия и стоимость электрической машины.

Для гидроагрегатов с частотой вращения до 200 об/мин и диаметром рабочего колеса гидромашины свыше 4,5 м следует применять зонтичное исполнение с опорой подпятника на крышку гидромашины.

Для гидроагрегатов с частотой вращения более 200 об/мин применяется подвесное исполнение с опорой подпятника на верхнюю крестовину.

В диапазоне частоты вращения от 150 до 333,3 об/мин вид конструктивного исполнения электромашины рекомендуется выбирать на основании технико-экономического расчета.

Применение электромашины зонтичного исполнения с опорой подпятника на нижнюю крестовину должно быть обосновано.

15.2.7 На малоагрегатных электростанциях (до четырех) целесообразно рассматривать применение гидрогенераторов с разъемным ротором с целью снижения грузоподъемности и количества кранов машзала.

15.2.8 Сборку активной стали статора уникальных по мощности или габаритам синхронных машин «в кольцо» с целью повышения их эксплуатационной надежности, следует производить на месте монтажа.

15.2.9 Для повышения надежности работы подпятников следует применять сегменты с эластичным металлопластмассовым покрытием.

15.2.10 Номинальное напряжение статора синхронной машины выбирается из ряда стандартизированных значений: 3,15; 6,3; 10,5; 13,8; 15,75; 18,0; 20 кВ.

Значение напряжения в зависимости от мощности машины должно соответствовать данным таблице 15.1.

Т а б л и ц а15.1

Оптимальное напряжение синхронной машины в каждом случае определяется разработчиком индивидуально в зависимости от возможности выполнения необходимого числа параллельных ветвей стержневой обмотки статора для заданной скорости вращения.

Проектировщик электростанций принимает значение номинального напряжения с учетом технико-экономических показателей всего тракта от электрической машины до трансформатора.

15.2.11 Коэффициент мощности синхронной машины принимается по условиям работы гидрогенераторов и генераторов-двигателей в энергосистеме и согласовывается с ОАО «СО ЕЭС».

15.2.12 Для обеспечения выдачи и потребления реактивной мощности следует предусматривать возможность работы синхронных машин (кроме капсульных) в режиме синхронных компенсаторов, а также в режимах выдачи активной мощности с потреблением реактивной мощности. Работа капсульных гидроагрегатов в режиме синхронного компенсатора (при свернутых лопастях рабочего колеса турбины) допускается при соответствующем энергоэкономическом обосновании.

15.2.13 Маховой момент (постоянная инерции) синхронной машины определяется оптимальной (с точки зрения электрического и магнитного использования) конструкцией агрегата.

При наличии специальных требований, исходящих из условия обеспечения гарантий регулирования гидромашины и (или) условий обеспечения устойчивости электропередачи, минимально допустимую величину махового момента следует задавать в соответствии с этими требованиями. Последнее должно иметь технико-экономическое обоснование.

15.2.14 Повышение частоты вращения синхронной машины при сбросе номинальной нагрузки задается на основании расчетов гарантий регулирования (см. п.9.2.8 и 9.2.10).

15.2.15. Индуктивные сопротивления синхронной машины определяются оптимальной конструкцией машин. При наличии специальных требований, исходящих из условий обеспечения устойчивости электропередачи или исключения процесса самовозбуждения при работе на холостую линию, индуктивные сопротивления следует задавать на основании расчетов, выполненных при проектировании схемы присоединения электростанции к энергосистеме.

15.2.16 Коэффициент полезного действия синхронной машины при номинальной нагрузке и номинальном коэффициенте мощности следует задавать не ниже значений, указанных в таблице 15.2.

Т а б л и ц а15.2

15.2.17 В электрических машинах должна применяться система косвенного воздушно-водяного охлаждения с замкнутым циклом охлаждения. Охлаждение воздуха обеспечивается водяными охладителями, при этом:

а) рекомендуется, по согласованию с разработчиком, использовать отбор до 20% горячего воздуха для обогрева машинного зала электростанции. При отборе более 15% горячего воздуха в тракте восполнения объема охлаждающего воздуха необходимо устанавливать пылеулавливающие фильтры;

б) применять, как правило, систему самовентиляции, где вентилятором служит ротор.

Допускается применение принудительной системы косвенного или непосредственного охлаждения в капсульных генераторах, а также в электрических машинах мощностью более 500 МВт. Целесообразность применения системы непосредственного водяного охлаждения обмоток статора, ротора и других активных частей должна быть специально обоснована.

На электростанциях, имеющих синхронные машины с непосредственным водяным охлаждением активных частей, должны предусматриваться установка для приготовления дистиллированной воды и трубопроводы для ее подачи к агрегатам. Выбор оборудования этой установки и требования к качеству дистиллированной воды должны определяться поставщиком электрической машины.

15.2.18 Гидрогенераторы вертикального исполнения мощностью более 50 МВт, с большими маховыми массами вращающихся частей (с механической постоянной времени более 8 с), а также работающих в остропиковом режиме, и генераторов-двигателей при нормальных остановах должны иметь систему электрического торможения, основанную на методе короткого замыкания.

Механическая система торможения используется в качестве резервной при отказе системы электроторможения, при аварийных остановах агрегата, а также для исключения длительного вращения ротора на малых оборотах и для подъема ротора на тормозах.

15.2.19 Способы пуска генераторов-двигателей в двигательный режим выбираются на основании технико-экономических расчетов, а также в зависимости от мощности агрегата, эксплуатационной надежности и степени влияния режима пуска на энергосистему.

Пуск в двигательный режим генератора-двигателя должен осуществляться с помощью статического преобразователя частоты или от другого агрегата.

Для агрегатов мощностью до 100 МВт рекомендуется рассматривать другие способы пуска, в том числе - прямой асинхронный.

Допускается применение асинхронного пуска в аварийных условиях энергосистемы для генераторов-двигателей любой мощности.