Тепловые режимы работы трансформаторов и турбогенераторов
Установившийся тепловой режим трансформатора.При неизменной нагрузке и температуре окружающего воздуха установившийся тепловой режим трансформатора характеризуется постоянством его температуры и отдельных его частей. Практически он наступает через 7... 18 ч после включения трансформатора под нагрузку.
К этому времени наступает равновесное состояние: энергия, выделившаяся в трансформаторе за время t, полностью отдается его поверхностью окружающему воздуху.
Полные потери мощности в трансформаторе складываются из потерь короткого замыкания (КЗ), возрастающих пропорционально квадрату силы тока нагрузки, и потерь холостого хода Ро примерно пропорционально квадрату магнитной индукции в стали.
Неустановившийся тепловой режим трансформаторов и турбогенераторов.При эксплуатации трансформаторов нагрузка их изменяется. При этом изменяется величина потерь Р и превышение температуры, перегрузка трансформатора допускается в течение времени, за которое превышение температуры возрастает со значения начальной температуры до предельно допустимого значения в номинальном режиме, когда температура уже установилась.
Изменение температурного режима активных частей турбогенератора может произойти вследствие изменения условий тепловыделения или условий отвода тепла. Потери энергии в турбогенераторах складываются из электромагнитных и механических потерь. Электромагнитные потери состоят из потерь в стали статора и ротора. Величина этих потерь зависит от активной и реактивной нагрузки. Механические потери связаны с потерями на трение ротора о газ, на циркуляцию охлаждающей среды в машине, на трение в подшипниках и т.д. Они пропорциональны плотности охлаждающего газа. Охлаждение турбогенератора зависит от свойств охлаждающей среды и интенсивности отвода тепла с охлаждаемой поверхности. При этом существенное значение имеют давление водорода, расход дистиллята в обмотке статора, температура и расход охлаждающей воды в теплообменниках и газоохладителях и т.д. Однако несмотря на особенности теплообмена в турбогенераторах можно с достаточной точностью определить длительно допустимые нагрузки турбогенераторов при условиях охлаждения, отличных от номинальных; превышения температуры элементов при изменяющейся нагрузке и температуре охлаждающей среды.
Таблица 3.2 Расчетные постоянные времени турбогенераторов, мин
| Мощность, Вт | Температура | |||
| обмотки ротора с непосредственным водородным охлаждением | обмотки статора с непосредственным водяным охлаждением | |||
| максимальная | средняя | максимальная | средняя | |
| 5,9 3,2 2,6 2,4 2,9 | 4,4 2,5 2,0 1,9 2,3 | 0,6 1,5 1,7 1,9 0,9 | 0,3 0,8 0,9 1,0 0,5 |
Применяемые системы охлаждения турбогенераторов обеспечивают такие условия теплообмена, при которых температура активных и конструкционных деталей не превосходит допустимой по условиям работы изоляции. Задачей обслуживания является поддержание температуры наиболее нагретых элементов на приемлемом уровне при всех режимах работы. Это имеет исключительно важное значение, поскольку турбогенераторы обладают сравнительно небольшой тепловой инерцией.
При постоянных времени Г, приведенных в табл. 3.2, установившаяся температура обмотки ротора с непосредственным водородным охлаждением достигается через 10...20 мин, а обмотки с водяным охлаждением — через 2...3 мин.
Длительно допустимые нагрузки турбогенераторов в зависимости от параметров контролируемых величин выдаются дежурному персоналу в виде таблиц и графиков после проведения стандартных тепловых испытаний.