Синхронный турбогенератор трехфазного переменного тока

 

Изобретение относится к электромаши-. построению и может быть использовано на мощных тепловых электрических станциях для промышленного производства электроэнергии . Целью изобретения является увеличение единичной мощности турбогенератора и повышение его надежности путем расширения пределов передаваемой мощности и динамической устойчивости при внешних коротких замыканиях или резких сбросах нагрузки . Указанная цель достигается тем что в турбогенератор дополнительно введен по крайней мере еще один генератор, причем обмотки возбуждения роторов генераторов включены между собой последовательно и подключены к возбудителю, фазные выводы обмотки статора одного генератора соединены с нулевыми выводами соответствующих фаз другого генератора, а фазные выводы другого генератора являются электрическим выходом турбогенератора. 4 ил. (Л С

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 К 19/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4459129/07 (22) 12.07.88 (46) 23.10.91. 6юл. М 39 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) В.И. Большаков, М.В. Большаков и А.В.Емельянов (53) 621.313.322.013 (088.8) (56) Технология крупного электромашиностроения. Т.1 Турбогенераторы. — Л.: Энергоиздат, 1981, с.363 — 364.

Электротехнический справочник.

Т.2, Энергоиздат, 1981, с. 19. — 69. (54) СИНХРОННЫЙ ТУРБОГЕНЕРАТОР

ТРЕХФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано на мощных тепловых электрических станциях

Изобретение относится к синхронным электрическим машинам трехфазного переменного тока промышленной частоты, в частности к крупным синхронным электрическим машинам, и может быть использовано на мощных тепловых электростанциях в качестве синхронного турбогенератора трехфазного переменного тока для промышленного производства электрической энергии.

Целью изобретения является увеличеwe единичной мощности турбогенератора и повышение его надежности путем расширения пределов передаваемой мощности и динамической устойчивости при внешних коротких замыканиях или резких сбросахнагрузки.

Нз фиг.1 приведены графики переходного реактивного сопротивления по продольной оси генератора Х " и суммарного

„„SU „„1686634 Al для промышленного производства электроэнергии. Целью изобретения является увеличение единичной мощности турбогенератора и повышение его надежности путем расширения пределов передаваемой мощности и динамической устойчивости при внешних коротких замыканиях или резких сбросах нагрузки. Указанная цель достигается тем что в турбогенератор дополнительно введен по крайней мере еще один генератор, причем обмотки возбуждения роторов генераторов включены между собой последовательно и подключены к возбудителю, фаэные. выводы обмотки статора одного генератора соеди, нены с нулевыми выводами соответствующих фаэ другого генератора, а фаэные выводы другого генератора являются электричееким выходом турбогенератора. 4 ил. индуктивного сопротивления рассеяния Х0. в функции от номинальной мощности генеaaesh ратора; на фиг.2 — предлагаемый турбогене-, O ратор, продольный разрез; на фиг.3 — схема QO электрических соединений обмоток предла- Ос гаемого турбогенератора; на фиг.4 — приве- О дены графики зависимости во времени (дт (р момента короткого замыкания) угла между р продольной осью ротора турбогенератора и вектором ЗДС внектрическои системы, хврактеризующие электродинамическую устойчивоотв тгрбогеиереторов при внешних коротких замыканиях.

Турбогенератор (фиг,2) содержит ротор

1 паровой турбины, вал 2 турбины, соединительные муфты 3, ротор 4 одного генератора с обмоткой 5 возбуждения, статор 6 одного генератора с обмоткой 7 статора, ротор 8 другого генератора с обмоткой 9

1686634

10

30

45

55 возбуждения, статор 10 другого генератора с обмоткой 11 статора и возбудитель 12.

На схеме электрических соединений (фиг.3) обмотка 7 статора содержит три фазы с нулевыми Х1, У1, Z1 и фазными А1, В1, и С1 выводами. Нулевые выводы соединены между собой. Обмотка 11 статора также содержит три фазы с нулевыми Х2, У2 и Z2 и фаэными А2, В2 и С2 выводами соответственно.

Фазные выводы А1, Â1 и С1 обмотки 7 статора одного генератора соединены с нулевыми выводами Х2, У2 и Z2 обмотки 11 статора другого генератора (на фиг.3 — А1 с

Х2, В1 с У2, С1 с Z2. Фазные выводы А2, В2 и С2 другого генератора становятся электрическим выходом турбогенератора, а обмотка 5 возбуждения одного гекератора включается последовательно с обмоткой 9 возбуждения другого генератора, и обе обмотки 5 и 9 возбуждения подключаются к возбудителю 12.

Турбогенератор работает следующим образом .

От возбудителя 12 на обмотки 5 и 9 возбуждения обоих генераторов подают ток возбуждения, одинаковый для обеих обмоток 5 и 9 ввиду их последовательного соеди" кения. Обмотки 5 и 9 создают в зазорах между роторами 4 и 8 и статорами 6 и 10 соответственно обоих генераторов одинаковые по величине магнитного поля, поскольку токи возбуждения одинаковые для них и однаковые по фазе магнитные поля, так как роторы 4 и 8 генераторов жестко связаны между собой и одинаково ориентированы относительно обмоток 7 и 11 статоров 6 и 10. В обмотках 7 и 11 статоров 6 и

10 наводится ЭДС, равные по величине и фазе, Благодаря последовательному соединению обмоток 7 и 11 статоров 6 и 10 эти

ЭДС складываются между собой, и с выводов А2, В2 и С2 обмотки 11 статора 10 снимается суммарная мощность обоих генераторов при том же токе обмотки статора, что и у каждого генератора, Таким образом, мощность предлагаемого турбогенератора в два раза больше предельной достижимой мощности известного генератора в два раза больше предельной достижимой мощности генератора, механическая постоянная времени т остается такой же (а не уменьшается), как у известного генератора с мощностью, в два раза меньшей, относительные индуктивные сопротивления Ху и Xd остаются такими же

1 (а не увеличиваются), как у известного генератора с мощностью в два раза меньшей.

Возможность доведения единичной мощности предлагаемого двухполюсного турбогенератора до величины, например, 2400 МВт в рамках существующей технологии турбогенераторостровния дает следующий технический эффект, В плане увеличения предела передаваемой мощности во время эксплуатации предлагаемого турбогенератора. Сравним два варианта. В первом варианте известный турбогенератор имеет мощность 2400 МВт.

На основании экстрапо)гяции графика

15 (фиг.1) его Xd (1) - 0,7 3 о,е.

Во втором варианте предлагаемый турбогенератор имеет такую же мощность. Его индуктивные параметры такие же, как у известного генератора, мощность 1200 МВт и

20 егоXd (2) =0,43 о.е.

Оба турбогенератора должны передать мощность 2400 МВт, каждый в электрическую систему. Это аналитически определяется равенством пределов передаваемой мощности по сравниваемым вариантам:

I I, (1) Е Ос Е Ос

Х4(1) +Хс(1) Xd(2) +Хс(2) где Хс(1) и Хс(2) — внешние, относительно турбогенератора тока, сопротивления системы соответственно по первому и второму вариантам.

Из (1) определяют, на сколько следует уменьшить внешнее сопротивление для передачи мощности известного гекератора в систему:

* (I

ЬХс = Xc(2) Xc(1) = Xd(1) — Xd(2) - 0,73 - 0,43 - 0.3 (о.е.) (2) или, например, в именованных единицах при напряжении системы 500 кВ

Л)(=АХ 0с =0,3

2 2.

Sr 2400

=28 (Ом). (3) Если припаять удельное сопротивление

ЛЭП-500 равным 0,35 Ом/км, то уменьшение вкешнего сопротивления на 280 Ом можно достичь дополнительным введением на каждый генератор-прототип линии электропередачи длиной 80 км. Таким образом, каждый предлагаемый турбогекератор в

1686634

0/О

ХОО Б{)0 m0 8Я ЙЮ ИЮ ИЮ !ЧО0 lбОО авиа Рафаи Меж плане предела передаваемой мощности дает экономию линии электропередачи длиной 80 км.

В плане увеличения динамической устойчивости технический эффект можно по- казать поведением ротора турбогератора при различных видах повреждений (фиг.4) для турбогенератора-прототипа (кривая а) и предлагаемого турбогенератора (кривая б) единичной мощностью 1600 МВт каждый.

Вид повреждения — двухфазное короткое замыкание на землю на выводах обмотки высокого напряжения трансформатора бло.ка предлагаемого турбогенератора, как и наиболее вероятное иэ тяжелых видов повреждений.

Из графиков видно, что известный турбогенератор выходит из синхронизма (угол д непрерывно возрастает). а предлагаемый турбогенератор сохраняет устойчивость, достигнув максимального угла качания ротора 116 через 0,23 с, Отсюда видно, что эксплуатация гипотетического известного . генератора невозможна, а предлагаемый генератор работает устойчиво.

Формула изобретения

Синхронный турбогенератор трехфазного переменного тока преимущественно предельной мощности, содержащий паро5 вую турбину, возбудитель и генератор, включающий статор с трехфазной обмоткой и ротор с обмоткой возбуждения, причем валы турбины, ротора и возбудителя соосны и жестко соединены между собой, отл и ч а ю10 шийся тем, что, с целью увеличения единичной мощности турбогенератора и повышения его надежности путем расширения пределов передаваемой мощности и динамической устойчивости при внешних корот15 ких замыканиях или резких сбросах нагрузки, в него дополнительно введен по крайней мере один генератор, аналогичный упомянутому, причем обмотки возбуждения роторов генераторов включены между со20 бой последовательно и подключены к возбудителю, фазные выводы обмотки статора одного из генераторов соединены с нулевыми выводами соответствующих фаз другого генератора, а фазные выводы другого гене25 ратора являются электрическим выходом турбогенератора.

1686634

1686634

О

Ю

0 ад ол uzp азз Е,с

Редактор Н.Гулько

Заказ 3608 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

/О

/Ю

/О

/О

/ 0

/О

//д

/Я

Составитель А.Кецарис

Техред M.Ìîðlåíòàë Корректор М.Демчик