汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)技術(shù)研究系統(tǒng)

何 濤

(哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150046)

1 發(fā)電機(jī)冷卻

短時間圓柱轉(zhuǎn)子同步發(fā)電機(jī)的熱容量，例如，定子電流可能是額定電流的130% min或116%，持續(xù)2 min。類似的限制轉(zhuǎn)子勵磁繞組為額定滿載勵磁的125%電壓1 min，112%電壓2 min。這些過載值會產(chǎn)生比正常熱量更高的熱量，這會導(dǎo)致定子和勵磁繞組溫度升高。通過限制過載條件下的時間段，材料的熱容量將溫度保持在安全限制。長時間運行：要以降低的頻率長時間運行，必須考慮熱平衡和發(fā)電機(jī)應(yīng)減少負(fù)載以補(bǔ)償較低的冷卻能力。發(fā)電機(jī)的千伏安能力與定子電壓與電流能力的乘積。定子電壓假設(shè)磁場恒定，則與速度成正比減少電流(恒定磁通密度)。定子電流能力為受定子線圈載流能力下降的限制。完成氫氣冷卻發(fā)電機(jī)的通風(fēng)帶有軸驅(qū)動的軸流風(fēng)機(jī)和離心機(jī)泵的旋轉(zhuǎn)動作使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。因此，通風(fēng)氣流與速度降低成正比地降低。在傳統(tǒng)上冷卻的機(jī)器中，氣體通過定子并通過消除轉(zhuǎn)子鐵的熱量損失。對于較大的單元，導(dǎo)體通過轉(zhuǎn)子的氫氣需要冷卻導(dǎo)體和通過定子導(dǎo)體的氫氣或水。

定子繞組也存在類似的關(guān)系。一個大的假設(shè)通過降低速度來說明這種現(xiàn)象。對于常規(guī)冷卻的發(fā)電機(jī)，絕緣層上出現(xiàn)明顯的溫度下降在導(dǎo)體和熱氣體之間。降低速度時，熱氣由于較低的質(zhì)量流量，溫度升高，但導(dǎo)體由于溫度過高，溫度僅略有升高恒定的絕緣溫度下降。因此，冷卻能力通過降低速度將這種結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)略微降低至額定值的95%，但這對導(dǎo)體溫度影響很小。傳統(tǒng)上的千伏安能力降低了速度的冷卻機(jī)僅降低了定子電壓。因此，可以操作常規(guī)的氫冷發(fā)電機(jī)降低到正常頻率的95%，前提是千伏安輸出與頻率成比例降低。氣體導(dǎo)體冷卻發(fā)電機(jī)，由于冷卻氣體直接接觸而沒有絕緣降落與發(fā)熱導(dǎo)體；因此，減少了氣流會大大提高導(dǎo)體溫度。自從導(dǎo)體損耗主要與電流的平方成正比，導(dǎo)體電流必須按比例減小保持安全導(dǎo)體溫度的速度平方根。因此，在降低的速度下，氣體類型的千伏安(kVA)能力導(dǎo)體冷卻的發(fā)電機(jī)受到定子電壓降低的限制并通過降低轉(zhuǎn)子和定子的電流能力指揮。導(dǎo)體冷卻發(fā)電機(jī)，帶水冷定子繞組和氣冷轉(zhuǎn)子繞組h-轉(zhuǎn)速等于氣體型導(dǎo)體冷卻的轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)。液體冷卻劑通常通過電動泵的轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)頻率成正比，水冷定子繞組的電流容量為與速度的平方根成比例地減小。

總而言之，可以使用導(dǎo)體冷卻的發(fā)電機(jī)降低至正常頻率的95%，前提是千伏安(kVA)輸出按比例減少1.5倍頻率，即95%的頻率為92.5%kVA。假定低頻運行在非額定功率因數(shù)下，如果運行功率因數(shù)高于額定值，則減少的通風(fēng)會直接影響并降低定子線圈電流容量。在低于額定功率因數(shù)的條件下運行受轉(zhuǎn)子電流能力的限制，這也取決于通風(fēng)時。這通過以下方式反映給定子可以由轉(zhuǎn)子電流支持的定子線圈電流。勵磁系統(tǒng)性能：頻率低至95%額定，發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)可以提供足夠的勵磁電流，以維持所需的發(fā)電機(jī)輸出。然而，勵磁機(jī)最高電壓降低到大約與頻率的平方成正比。穩(wěn)壓器的性能基本上不受以下因素的影響頻率變化，但勵磁機(jī)性能可能不令人滿意如果調(diào)節(jié)器不在使用中[2]。穩(wěn)態(tài)無須穩(wěn)壓器的375V自激激勵器的運行動作。在正常速度(n=100%)下，變阻器電阻線與負(fù)載飽和度的交點曲線顯示為340V。假設(shè)主發(fā)電機(jī)大約在滿負(fù)荷下運行。如果降低速度，則飽和度曲線將按比例降低(n=95%)和自激工作點下降到較低的電壓。下降量取決于勵磁機(jī)的飽和特性，場的設(shè)置變阻器，穩(wěn)定場強(qiáng)和頻率量改變。以使變阻器電阻線的斜率基本上平行于95%速度時的負(fù)載飽和曲線。對于這樣的條件勵磁電壓將崩潰。勵磁機(jī)穩(wěn)定場提供少量的激勵(大約1%以確保與飽和點的交點穩(wěn)定在手動控制下，以額定速度彎曲。然而，這種穩(wěn)定場對確保十字路口的穩(wěn)定在很大程度上是無效的以95%的速度。非自激的勵磁系統(tǒng)，例如旋轉(zhuǎn)整流器系統(tǒng)不受這種嚴(yán)重的頻率依賴性的影響。

2 低頻運行

低頻運行保護(hù)渦輪機(jī)：目前主要的防范措施渦輪機(jī)過低的超頻運行是電廠運營商。作為操作員的幫助，將低頻警報設(shè)置為58.5 Hz表明應(yīng)該開始對頻率不足的監(jiān)視。另一個警報是由設(shè)置為10 min的計時器觸發(fā)的表示已達(dá)到欠頻操作極限并且操作員應(yīng)從系統(tǒng)跳閘。由于低頻運作效果是累積性的，需要10 min如果頻率暫時升高，n-ot應(yīng)該自動重置高于58.5 Hz。不建議設(shè)定可變的時限根據(jù)頻率用于低頻持續(xù)時間手術(shù)。而是固定的10 min操作時間限制建議在58.5 Hz以下的任何頻率下使用。發(fā)電機(jī)：通過減少負(fù)載來保護(hù)發(fā)電機(jī)較低的頻率，所需的特性是可變能力曲線。尺寸與導(dǎo)體的(速度)5成正比-冷卻的機(jī)器。根據(jù)操作區(qū)域，千瓦負(fù)荷或千瓦負(fù)荷，或兩者都應(yīng)減少以保持能力下降。電腦控制工廠可以采用類似于降低發(fā)電機(jī)氫氣壓力。降低速度并降低氫氣壓力具有相同的效果，即降低氣體質(zhì)量流量。沒有自動保護(hù)，低頻警報設(shè)置以大約59.5 Hz的頻率將向操作員表明發(fā)電機(jī)應(yīng)監(jiān)控裝載情況并采取適當(dāng)?shù)募m正措施。