Сушка генераторов и синхронных компенсаторов

Изоляция работающей электрической машины может увлажниться при попадании воды на обмотки, например, из системы пожаротушения, или при попадании пара. Обмотка может увлажниться у машины, долгое время (недели) не работавшей, но находившейся в условиях жаркого и влажного климата или значительных суточных изменений температуры: за ночь -машина сильно остывает, а днем на ней может выпасть роса, если повеет теплым и влажным воздухом.

Однако чаще всего сушить электрическую машину надо перед вводом в работу новой машины или после смены обмотки.

Согласно объемам и нормам испытаний электрооборудования вопрос о необходимости сушки машины решается на основании характеристик ее изоляции.

Генератор и синхронный компенсатор напряжением до 15,75 кВ могут включаться без сушки при соблюдении одной из трех комбинаций условий:

1 комбинация из трех условий:

1) Сопротивление изоляции обмотки статора при 75°С должно быть не ниже:

                         ,                    

 

где (В) - номинальное напряжение машины;

(кВт) - номинальная мощность машины;

(MOм) - сопротивление изоляции, измеренное мегомметром в течение 60 с.

При этом значение коэффициента абсорбции должно быть:

 

                         .                             

 

2) Характеристика зависимости токов утечки через изоляцию обмотки от испытательного выпрямленного напряжения не должна иметь крутого изгиба (рис. 1.40).

3) Значение коэффициента нелинейности характеристики на рис. 1.40 не должно быть более 1,3:

   

2 комбинация из двух условий:

1) Коэффициент абсорбции .

2) Коэффициент нелинейности .

3 комбинация из двух условий:

1) Коэффициент абсорбции: .

2) Коэффициент нелинейности: .

 

Рис. 1.40 Ток утечки в зависимости от приложенного выпрямленного напряжения

 

Машины напряжением 15,75 кВ и выше и машины с разъемным статором могут включаться без сушки, если выполнены три условия:

1) Сопротивление изоляции: .

 2) Коэффициент абсорбции: .

3) Коэффициент нелинейности:    .

Сушка генераторов и синхронных компенсаторов выполняется следующими способами:

1) нагреванием потерями в активной стали;

2) нагреванием потерями в меди в режиме КЗ;

3) нагреванием постоянным током;

4) нагреванием горячим воздухом от воздуходувки.

 

Чаще всего применяются первый, третий и четвертый способы. Третий способ требует готовности электрической схемы машины и тем самым задерживает пуск готового агрегата.

Обмотка ротора сушится постоянным током или горячим возду­хом.

Сушка потерями в стали

В стали статора создается мощное продольное магнитное по­ле от намотанных на статор витков (1-3 витка). Для машин мощ­ностью до 12 МВт возможно намагничивание одним витком, которым может служить сам ротор. Генераторы желательно сушить по схеме на рис.38 от трансформатора СИ. Турбогенератор желательно су­шить при вынутом роторе. Если ротор не вынут, то один подшип­ник ротора тщательно изолируют от земли, а между землей и изо­лированным концом вала должны бить включен вольтметр или лам­па. Второй конец вала заземляют, чтобы измерительные токи не текли через масляную пленку второго подшипника.

 

Рис.1.41 Намагничивающая обмотка статора

 

(В роторе наводится ЭДС одного витка противоположной полярности).

Гидрогенератор тоже сушится по этой схеме. Число витков намагничивающей обмотки может быть от 4 до 10 в зависимости от его мощности и размеров. В месте наложения намагничивающей об­мотки полюса гидрогенератора вынимают, т.к. из-за относительно большого диаметра расточки статора гидрогенератора большая часть потока будет замыкаться через воздушный зазор и ближайшие по­люса, а не проходить по спинке статора. Кроме того, переменный магнитный поток, пронизывающий полюса, сильно греет демпферную клетку и КЗ кольца, подкладываемые под обмотку возбуждения не­которых гидрогенераторов.

При нагреве турбогенератора с ротором последний надо через каждые 20-30 мин поворачивать на 180° во избежание искривления линии вала от возможного неравномерного прогрева.

Расчет намагничивающей обмотки производится следующим разом. Число витков обмотки определяется по формуле:

                         (витков)                               

где (В) - действующее значение напряжения намагничивающей обмотки;

    (Т) - индукция, необходимая для создания соответствующего теплового режима;

    (см²)- поперечное сечение спинки статора без зубцов и вентиляционных каналов с учетом коэффициента заполнения от 0,93 до 0,90;

    (Гц) - частота питающего тока.

 

Принимая Гц, формулу можно упростить:

                         (витков)                                         

Ток намагничивания определяется, как: , (А),          

где - полное число намагничивающих ампер-витков;

 - удельные ампер-витки, принимаемые для генераторов в зависимости от желаемой индукции:

(Т)	0,5	0,7	0,8	10,0
	0,6	0,9	1,1	1,5

(см) - средний диаметр стали статора.

Полная мощность, необходимая для сушки: , кВА.     

Активная мощность, необходимая для сушки:  (кВт),           

где (Вт/кг) - удельные потери в стали статора, зависящие от марки стали и индукции:

Индукция (Т)	0,5	0,7	0,8	10,0
, Вт/кг	0,4	0,8	1,0	1,6

для сталей Э-320 и Э-330

(т) - вес активной стали без зубцов.

Принимая удельный вес стали 7,8 кг.см³, (т).   

Рекомендуется изготавливать намагничивающую обмотку с отпайками для регулирования процесса нагрева. В начале нагрева можно устанавливать индукцию равной 0,7-0,9 Т, а далее снижать ее до 0,4-0,6 Т. Скорость подъема температуры не более 5°С/час.

Для большинства типов генераторов имеются производственные инструкции с рекомендованными величинами индукции в статоре и удельными ампер-витками.

Следует отметить, что способ нагрева стального изделия потерями в стали широко применяется на практике для нагрева не только генератора, но и многих других предметов, имеющих замкнутый магнитопровод. Естественно, что в таком случае удельные ампер-витки и удельные потери имеют различное значение. Коэффициент мощности такой схемы нагрева обычно от 0,7 до 0,5.

Сушка потерями КЗ в меди статора производится на вращающейся с номинальной частотой машине. При протекании тока по обмотке статора в машине выделяются потери в меди и добавочные потери. Регулировку нагрева производят изменением тока статора (возбуждением) и расхода воды через охладители. Расход воды - минимально необходимый.

При большом расходе (особенно в холодное время года) возможно переохлаждение охладителей с выпадением росы на них.

Сушка генератора током КЗ допускается при сопротивлении изоляции статора не ниже 50000 Ом, изоляции обмотки ротора - 2000 Ом.

Во время сушки рекомендуется укрыть машину асбестовым полотном для теплоизоляции. Для удаления влаги из машины желательно ее продувать переносным вентилятором.

Сушка нагреванием постоянным током производится как на собранной, так и на еще не собранной полностью машине. Изоляция ротора не ниже 2000 Ом, статора - 50000 Ом. Сушка производится постоянным током 0,4-0,6 номинального тока статора.

Запрещается сушка постоянным током сильно отсыревших машин во избежание электрического повреждения паек и вспучивания изоляции головок обмотка статора.

Обмотка статора должна быть соединена так, чтобы по всем фазам и всем параллельным ветвям протекал одинаковый ток.

Ротор можно сушить резервным возбудителем.

Статор можно сушить специальным выпрямителем, который дает ток силой 1800 А при напряжении 155 В (типа КВТМ-280/0,5).

Подъем температуры также не более 5°С/час.

Нагревание горячим воздухом воздуходувок применяется широко. Спирали воздуходувок не должны раскаляться до видимого красного свечения.

На выходе воздуходувок должны быть медные сетчатые филътры - искроулавливатели: из-за плохого контакта в воздуходувке могут образоваться искры или капельки расплавленного металла. В воздуходувке могут также возгораться частички пыли, засасываемые вентилятором извне. Все эти искры могут вызвать пожар генератора.

Максимальная температура сушки измеряется по заложенным терморезисторам:

- для обмоток статора с изоляцией кл. В  - 90-95°С;

- для запеченных обмоток роторов с изоляцией кл. В - 120°С; кл.ВС - 130°С;

-  для незапеченных обмоток роторов с изоляцией кл.В - 100°С;

- для обмоток роторов с изоляцией кл.А - 100°С.

Сушка должна производиться при температурах, близких к максимальной, но не ниже 80°С. Температура ротора определяется по сопротивлению его обмотки.

Для контроля за сушкой через каждые 1-2 часа производится измерение сопротивления изоляции (15 с и 60 с) и вычисление .

По данным измерений отроится график сушки, на который наносятся температура обмоток, сопротивление изоляции, коэффициент абсорбции.

Образец графика процесса сушки приведен на рис.39.

В начале сушки происходит распаривание изоляции, и ее сопротивление падает. В дальнейшем сопротивление изоляции начинает равномерно расти;  начинает сразу увеличиваться.

 

 

Рис. 1.42 График сушки генератора

 

Сушка изоляции считается оконченной, если сопротивление изоляции и  в течение 3-5 часов остаются неизменными, равными достигнутому максимальному значению.