Способ управления скоростью нарастания витковых замыканий в обмотке ротора электрической машины (варианты)

 

Использование: в эксплуатации и ремонтном обслуживании генераторов, преимущественно турбогенераторов мощных энергоблоков. Цель изобретения - минимизация скорости нарастания витковых замыканий в обмотке ротора электрической машины для обеспечения устранения дефекта во время планового ремонта. Для этого на работающей электрической машине с помощью известных способов и устройств определяют количество витковых замыканий. Уменьшение скорости развития дефекта обеспечивают изменением тока ротора или температуры охлаждающей среды обмотки ротора так, чтобы количественные характеристики витковых замыканий имели минимальную величину. 2 с.п. ф-лы.

Изобретение относится к области электротехники, к способам эксплуатации и ремонта преимущественно турбогенераторов мощных энергоблоков.

Витковое замыкание в обмотке ротора является опасным дефектом, особенно для мощных турбогенераторов, имеющих повышенную плотность тока в обмотке. В месте виткового замыкания (ВЗ) повышается температура, что приводит к ускорению процесса разрушения изоляции и нарастанию числа замкнутых витков. Увеличение числа замкнутых витков вызывает нарушение симметрии магнитного поля машины, неравномерный нагрев бочки ротора и как следствие повышение вибрации ротора сверх допустимого уровня. Генератор выводят во внеплановый ремонт для устранения дефекта. Внеплановые ремонтные простои мощных энергоблоков сопряжены со значительным экономическим ущербом из-за недоотпуска энергии.

После вывода генератора в ремонт факт появления ВЗ устанавливают с помощью различных устройств и методов, например путем измерения сопротивления обмотки ротора переменному току [1].

Недостаток такого способа в том, что ВЗ обнаруживаются на той стадии их развития, когда эксплуатация генератора уже недопустима.

Наиболее близки к заявляемому устройству и способы контроля ВЗ в обмотке ротора на работающем генераторе, которые позволяют обнаруживать появление замкнутых витков на ранних, еще неопасных стадиях развития дефекта.

Это устройство [1], в котором в расточку статора устанавливают две индукционные катушки и измеряют разность ЭДС, наводимых в них, которая пропорциональна количеству замкнутых витков в катушке обмотки ротора и, следовательно, служит количественной характеристикой ВЗ. Можно определить непосредственно число замкнутых витков на работающем генераторе.

Недостаток такого способа в том, что он не позволяет влиять на скорость развития дефекта так, чтобы за счет ее замедления избежать внепланового останова энергоблока и обеспечить устранение дефекта во время планового ремонта генератора.

Цель изобретения - управление скоростью нарастания витковых замыканий в обмотке ротора электрической машины в сторону минимизации скорости для обеспечения устранения дефекта во время планового ремонта.

Для достижения поставленной цели на работающей электрической машине с помощью известных способов и устройств определяют количество витковых замыканий.

Уменьшение скорости развития дефекта обеспечивают изменением тока ротора или температуры (давления) охлаждающей среды обмотки ротора так, чтобы количественные характеристики ВЗ имели минимальную величину.

Сущность происходящих процессов сводится к следующему.

За счет изменения тока нагрузки или параметров охлаждающей среды достигается изменение температуры обмотки и величины ее термомеханического удлинения. Перемещения обмотки в пазах приводят к изменению объема витковых замыканий. При уменьшении витковых замыканий снижается температура в месте дефекта, а следовательно, и скорость разрушения изоляции. Скорость нарастания числа замкнутых витков снижается.

Способ осуществляется следующим образом, например, на турбогенераторе ТВВ-1000-4 мощностью 1000 МВт, имеющем водородное охлаждение обмотки ротора. Допустимый диапазон изменения температуры охлаждающего водорода на входе в каналы охлаждения составляет 20-40^oC.

На работающем генераторе определяют число витковых замыканий в роторе при различных значениях температур холодного водорода в диапазоне 20-40^oC. Температуру водорода изменяют регулированием расхода технической (охлаждающей) воды через газоохладители генератора с помощью задвижки в контуре циркуляции технической воды. Число витковых замыканий измеряют способом по [2] . Устанавливают температуру водорода, соответствующую минимальному числу витковых замыканий, и продолжают эксплуатацию генератора до его вывода в плановый ремонт, где дефект (ВЗ) устраняется одновременно с выполнением других плановых профилактических работ.

Скорость развития витковых замыканий определяется температурой в месте дефекта, которая достигает 200-300^oC. При этом сами по себе возможные изменения температуры охлаждающей среды ±(10 - 15^oC) мало влияют на локальный нагрев в месте дефекта. Но за счет теплового расширения при изменениях параметров охлаждающей среды и рабочего тока ротора добиваются уменьшения числа витковых замыканий, вследствие чего резко уменьшается температура в месте дефекта и снижается скорость развития витковых замыканий. При этом в зависимости от исходного состояния электрической машины для уменьшения скорости развития витковых замыканий за счет уменьшения их числа может понадобиться не уменьшение, а увеличение температуры охлаждающей среды и/или увеличение рабочего тока ротора.

Формула изобретения

1. Способ управления скоростью нарастания витковых замыканий в обмотке ротора электрической машины, включающий определение количества витковых замыканий на работающей электрической машине, отличающийся тем, что изменяют ток ротора до изменения термомеханического удлинения обмотки, перемещения обмотки в пазах и уменьшения количества витковых замыканий.

2. Способ управления скоростью нарастания витковых замыканий в обмотке ротора электрической машины, включающий определение количества витковых замыканий на работающей электрической машине, отличающийся тем, что изменяют параметры охлаждающей среды обмотки ротора до изменения термомеханического удлинения обмотки, перемещения обмотки в пазах и уменьшения количества витковых замыканий.