Синхронные компенсаторы (конструкция, монтаж, испытания и эксплуатация) - Пекне В.З.

Author: Пекне В.З.
Tags: электротехника электрические машины и аппараты электронно-и аппаратостроение машиностроение электрические машины издательство энергия
Year: 1980
Similar
Электрооборудование электрических станций и подстанций
Справочник по проектированию электро-энергетических систем
Text
                    
В. 3. ПЕКНЕ
624.343
П2Ч5
СИНХРОННЫЕ
КОМПЕНСАТОРЫ
(конструкция, монтаж,
испытания и эксплуатация)
МОСКВА  «ЭНЕРГИЯ» • 1980
ББК 31.261.62
П 24
УДК 621.313.325
Пекне В. 3.
П 24 Синхронные компенсаторы (конструкция, мои
таж, испытания и эксплуатация). М.: Энергия
1980.—272 с., ил.
В пер.: 95 к.
...Ряссмотре.чн конструкции синхронных компенсаторов с водопот-
сти киммисатотя “ХДЛ*дс"пе‘'- ««*»«« конструктимыс осоС
СТИ кимпснсаторпв с ВОДЯНЫМ охлаждением. Оп’-K'dHH спппгмрии />
-Нглпл2* "чсскхе приемы бескрановога монтажа синхронныхР компен-
саторов выполнен ия пускопалазояиых работ н покс•.	1а™ , ,
испытании при сборке машин п изложены ocodeini.H-T-i ж. изуатшни
Компенсаторов в различных режимах.	’Ксилузтации
Для конструкзтзров электромашиностроительных заводов ямжене
ТМН11Чкхнх’п^ни’1,'’Ва,1Н1'М "олста||“'"'  ...............  ,е;,.,з.
?	’" пр01!•’“»»>' моит.зм комппк-зтор. Т а т.о.
же для акеллуатвцнпнного и ремонтного оерсоналя.
„ 30307-047
0^(01 )-80 '3°-80- 2‘’02°30000
ББК 31.261.62
6П2.1.081
© Издател1.ство Эпсргия», 1980 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
В решениях XXV съезда КПСС предусмотрен даль
нейший рост электроэнергетики страны. С вводом в дей-
ствие новых мощностей на вновь сооружаемых крупных
электростанциях продолжится развитие мощных элек-
тросетей напряжением НО—500 кВ. Будут продолжены
работы но созданию единой энергетической системы
страны путем объединения энергосистем Сибири и
Средней Азии с Европейской энергетической системой.
Для этой цели сооружаются магистральные линии элек-
тропередачи с переменным напряжением 500, 750 и
1150 кВ и начато строительство линии электропередачи
постоянного тока Экибастуз— Центр напряжением
1500 кВ. Объединение энергетических систем, увеличе-
ние мощности электрических станций и систем в целом
приведут к увеличению передаваемой мощности по ли-
ниям электропередачи. При передаче электроэнергии по
линиям на большие расстояния возрастает необходи-
мость в компенсирующих устройствах, которые позволя-
ют наиболее экономичным способом регулировать реак-
тивную мощность и напряжение, снижают потери в
сетях и повышают их пропускную способность. Как пока-
зали исследования и опыт эксплуатации ряда энергоси-
стем страны, наиболее эффективным средством компен-
сации является применение мощных синхронных компен-
саторов.
Основным достоинством компенсаторов является воз-
можность плавного регулирования реактивной мощно-
сти но всех режимах работы линий электропередачи и
широкий диапазон регулирующей способности. Высокая
перегрузочная способность компенсаторов позволяет
эффективно их использовать при аварийных режимах
в энергосистеме. За время после издания в 1969 г. книги
«Синхронные компенсаторы», написанной коллективом
авторов [7], в области отечественного компенсаторе-
строения п эксплуатации синхронных компенсаторов до-
стигнут существенный прогресс. Значительно усовершен-
ствована конструкция компенсаторов с водородным
3
охлаждением мощностью до 100 МВ-А, в 1970 г. освое-
но производство компенсаторов мощностью 160 МВ-А,
применяемых для магистральных линий электропереда-
чи, разработаны новые конструкции компенсаторов
с воздушным охлаждением. Выполненные институтом
ВНИИэлектромаш и ЦПТКБ КЭМ совместно с заводом
«Уралэлектротяжмаш» им. В. И. Ленина исследования
дали возможность обеспечить в последние годы выпуск
компенсаторов с бесщеточным возбуждением, повысив-
шим эксплуатационные качества машин. С 1977 г. начат
выпуск компенсаторов с реверсивным бесщеточным воз-
буждением, что позволяет увеличить мощность компен-
саторов в индуктивном режиме на 60 70% без сущест-
венного увеличения габаритов и массы компенсаторов.
Благодаря указанным преимуществам и новым ори-
гинальным типовым проектам установки компенсаторов,
выполненным институтом Энергосетьлроект, значительно
снижены материальные затраты на установку компенса-
торов на подстанциях и обеспечивается ускоренный ввод
компенсаторов в эксплуатацию.
В книге освещены вопросы конструкции компенсато-
ров с водородным и воздушным охлаждением, монтажа,
испытания и эксплуатации компенсаторов различного
исполнения. Книга отражает опыт завода «Уралэлсктро-
гяжмаш» и личный опыт автора по созданию крупных
синхронных компенсаторов, а также исследовательские
работы институтов ВНИИэлектромаш, Энергосетьпроект
и опыт монтажа и эксплуатации компенсаторов в энер-
госистемах Мосэнерго, Свердловэнерго и Ленэнерго.
Автор надеется, что книга будет полезна инженерно-
техническим работникам, занимающимся проектировани-
ем, монтажом и эксплуатацией крупных подстанций, и
конструкторам электромашиностроительных заводов.
Кинга может быть использована студентами электротех-
нических и электроэнергетических факультетов вузов.
Автор выражает глубокую благодарность редактору
П. С. Кабанову, проделавшему большую работу по ре-
дактированию рукописи, и искреннюю признательность
сотрудникам отдела главного конструктора завода
«Уралэлектротяжмаш». оказавшим автору помощь при
работе над рукописью.
Автор
ГЛАВА ПЕРВАЯ
ПРИМЕНЕНИЕ СИНХРОННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ
В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
1-1. РЕЖИМЫ РАБОТЫ И КОМПЕНСИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
Проблема регулирования режимов работы энергетиче-
ских систем с целью поддержания оптимального уровня
напряжений, снижения потерь электроэнергии в сетях,
увеличения пропускной способности и обеспечения
устойчивости электропередач становится все более акту-
альной в связи с вводом в эксплуатацию все возрастаю-
щих мощностей и непрерывным увеличением общей про-
тяженности сетей напряжением ПО—750 кВ.
Как известно, силовые трансформаторы, электродви-
гатели переменного тока, тиристорные преобразователи,
индукционные печи и другие приемники электроэнергии
потребляют значительную реактивную мощность, что
приводит к загрузке линий электропередачи реактивным
током. Значительная реактивная мощность также расхо-
дуется в высоковольтных сетях, поскольку сами сети об-
ладают большим индуктивным сопротивлением.
Непрерывное изменение режима работы энергосистем
и потребителей электроэнергии с дневными пиками на-
грузки и с провалами в ночное время и большими коле-
баниями соотношения между активной и реактивной
мощностями приводит к постоянному изменению напря-
жения в сетях. Длительные отклонения напряжений от
номинальных значений, как правило, приводят к ухуд-
шению не только технических, но и экономических по-
казателей работы приемников электрической энерги» и
электрических сетей.
На рис. 1-1 приведена схема нагрузок линий элек-
тропередачи 220 и НО кВ районной подстанции, распо-
ложенной вблизи промышленного центра, в режиме ма-
ксимальных нагрузок. Как видно из схемы, являющейся
типовой для многих районных подстанций, в сетях про-
текает значительная реактивная мощность, которая
5
Рис. 1-1. Нагрузка линий электро-
передачи 220 и ПО кВ активной и
реактивной мощностью районной
подстанции в режиме максималь-
ных нагрузок.
В кружках показаны действительные
напряжения на шинах 220 и ПО кВ:
надписи у стрелок указывают полные
мощности в мегаваттах и мегавольт-
амперах нагрузок, проходящих по ли-
ниям: показана также линия. которая
может подключаться с помощью авто-
матического включения резерва
влияет на уровень напряже-
ний. Для обеспечения тре-
буемого уровня напряжения
в энергосистемах должен
быть правильно рассчитан
Как известно,
мощности ДРр
равны:
баланс реактивной мощно-
сти. В тех случаях, когда это
нс выполняется, в сетях
имеют место большие поте-
ри активной мощности, что
снижает эффективность ра-
боты энергосистемы.
потери активной ДРа и реактивной
в трехфазных сетях переменного тока
ДР. = 3/*г.10- = ^_£
ДР„ = 3/*х- 10-’ = X
и потери энергии, Вт-ч,
ЬА=ЛРЯ1,
где Р и Q — активная и реактивные нагрузки линии, Вт
и вар; U — линейное напряжение. В; / ток в липин, А;
г и х —активное и реактивное сопротивление одной
фазы линии, Ом; / — условное время работы сети с по-
стоянной нагрузкой по среднеквадратичному значению
годового графика (около 6500—7500 ч).
Потери мощности в энергосистеме складываются из
потерь в линии электропередачи, потерь в распредели-
тельных сетях и потерь в трансформаторах.
б
Линии высокого напряжения 110 кВ и выше облада-
ют высоким индуктивным сопротивлением, и при боль-
шой длине линии передача по ней реактивной мощности
приводит к большим потерям. Снижение уровня переда-
ваемой реактивной мощности в этом случае дает боль-
шие преимущества, позволяя уменьшить затраты, сни-
зить потери в передаче и повысить уровень напряжения
на приемных подстанциях.
Существенное значение в балансе потерь энергии и
реактивной мощности в линии электропередачи имеют
потери в трансформаторах. Потерн активной мощности
в трансформаторах состоят из потерь в стали (потери
холостого хода), которые не зависят от нагрузки, и по-
терь в меди обмоток, изменяющихся пропорционально
квадрату тока нагрузки обмоток. Потребляемая транс-
форматором реактивная мощность расходуется на намаг-
ничивание стали и создание магнитного потока рассея-
ния при нагрузке.
Для оценки влияния потерь активной и реактивной
мощности в линиях электропередачи и трансформато-
рах рассмотрим баланс реактивной мощности в крупной
энергетической системе, объединяющей ряд мощных те-
пловых станций с энергоблоками мощностью 300, 500 и
300 МВт, разветвленную сеть линий электропередачи НО
и 220 кВ, а также 330 и 500 кВ.
В табл. 1-1 приведены доли участия в покрытии ре-
активных нагрузок энергосистемы генераторами, компен-
саторами, статическими конденсаторами, установлениы-
Таблица 1-1
Источники генерирования реактивной мощности крупной
энергосистемы (без линий напряжением 6 и 10 кВ)
Источники реаюгнвной мощности	Участие в шжрыпш реактивно!! иагрутки. %	
	В утреннем мак- симуме	В ночном ми- нимуме
Генераторы . 	 Синхронные компенсаторы 		52 16	37 3,2
Конденсаторы 	 Зарядная мощность линий:	4	8,5 12,5
110-220 кН		5	
330-500 кВ		15	36,4
Прием от других систем		8,0	2,4
7
ми в энергосистеме, а также зарядной мощности высоко-
вольтных линий. Эта мощность приближенно равна мощ-
ности генератора при работе его на холостую линию без
нагрузки. Как видно из таблицы, основными источника-
ми реактивной мощности являются генераторы электро-
станций и в меньшей мере синхронные компенсаторы.
Доля конденсаторов мала. В связи с недостаточным вы-
пуском заводами-изготовителями компенсирующих
устройств и недостатком капитальных вложений на уста,
новку их во многих крупных энергосистемах страны
участие компенсирующих устройств в покрытии реактив-
ных нагрузок существенно меньше, чем указано в табл.
1-1. Они главным образом широко применяются в сетях
6 -35 кВ.
Чтобы уяснить себе влияние компенсирующих
устройств на уровень напряжения и потерь энергии
в линиях, рассмотрим влияние работы компенсаторов
в указанной выше энергосистеме. Отключение компенса-
тора мощностью 75 МВ А на подстанции рассматривае-
мой энергосистемы понижает уровень напряжения на
шинах НО кВ данной подстанции на 6- -8% (с 114 до
106—108 кВ). При этом потери в линии увеличиваются
на 2,6 МВт, что в годовом плане при /=6000 ч составит
15600 тыс. кВт-ч.
Для рассматриваемой энергосистемы потери реактив-
ной мощности в линиях электропередачи (кроме сетей 6
и 10 кВ) составляют более 10%, а в трансформаторах
около 30%. Столь большие потери указывают на пере-
токи значительных реактивных мощностей в сетях и
трансформаторах.
Поскольку основным источником реактивной мощно-
сти в энергосистемах являются турбогенераторы, рас-
смотрим их эффективность как источника реактивной
мощности. Кроме того, это даст возможность сравнить
целесообразность установки в энергосистемах компенси-
рующих устройств.
Современные турбогенераторы рассчитаны для рабо-
ты с коэффициентом мощности cos<r, равным 0,85, т. е.
обладают способностью выдавать в сеть значительные
реактивные мощности и обеспечивать их регулирование,
изменяя сожр в пределах от 0,85 до 0,95 путем измене-
ния тока возбуждения машины. При работе генераторов
с низким коэффициентом мощности увеличиваются пере-
токи реактивной мощности в сети, что ведет к росту по-
8
герь активной н реактивной мощности в сети и транс-
форматорах, а также потерь в генераторе. В случае
работы генераторов с более высоким коэффициентом
мощности требуется установка па приемной подстанции
компенсирующих устройств большой мощности для до-
ведения cos(pu на приемной подстанции до нормативного
значения (0,93—0,95).
Учитывая, что передача электроэнергии от мощных
тепловых станций осуществляется по линиям 220, 330 и
500 кВ и для наиболее типового случая используется
электроснабжение потребителей с двумя трансформаци-
ями энергии, в качестве примера рассматриваются два
варианта передачи энергии напряжением 330 и 500 кВ
и турбогенераторах мощностью 800 МВт. Принципиаль-
ная и эквивалентная схемы электропередачи показаны
на рис. 1-2, а параметры линий и трансформаторов
в табл. 1-2. Расчеты выполнены для трех значений ко-
эффициента мощности генератора: cos q =0,85; 0,9 и 0,95
(при этом значения реактивной мощности равны соот-
ветственно 495, 387 и 262 Мвар). Принято ограничение
потерь напряжения для напряжения 330 кВ до ±10% и
для напряжения 500 кВ до ±5% L14]-
По данным активных и реактивных сопротивлений
линий и трансформаторов, приведенным в табл. 1-2,
определены потерн в линиях и трансформаторах актив-
ной и реактивной мощности. Если принять нормативный
коэффициент мощности на шинах приемного конца ли-
нии электропередачи cos qu=0,93, то мощность компен-
Принципиальная слепа
"ркор~№ср ~ркор
(-Wcartt+jlcmn) ~2	2	J^crrTTl)
Ряс. 1-2. Принципиальная и расчетная схемы линий электропере-
дачи от электростанции до приемной подстанции.
9
			1	а блиц а 1-2
Насктныз параметры линий 330 и трансформаторов		и ЗОЯ кР длиной 100 км		
' '"и ле£пю««редвчн и ’» «Форма гори	r1<w, Ом	*1». ом	Маар	Р и Р кор К.з’ МВт
Олпа цепь бОО^З	Линия .330 кВ 1.’7 | 28.2		47,2	1 Не учнты- 1 кается
Одна цепь 400x3	Линия 500 кВ 2.6 |	28		НО	1,25
Днй трансформатора ТДЦГ-бЩ ,Ж 1ри трансформатора ТДЦГ-3]5&Ю/5(к)	7' рансфор, 0.7 3,2	чаторы 28 110	0,85 0,66	10 9,5
-VKT>™»e,e.'ni;n^:ic :;Гн1мадл™“	" “ Т|И,кфо₽м“'^ %>	^!оТ о! ркз потерн короткого смыкания /ран&{>о,>матора.			и длино-! ЮТ км; хю—ин- 1М"акП1иноЛ мощности в ли- ы в шишп 1РШИОЛ 100 км;	
на₽при^мнойС1пДЙСТВ' К0Т0РЫе Должны устанавливаться
дстанцин, определяется по формуле
Зк.у = Р1игр — (Q, — AQ,),
А, активно16ч'ппрм ~ Реакгивнзя мощность нагрузки;
цпн; IgWiioi —0 4ojlH/OCTb На ШИнах приемной подстан-
реактивная «ответствует cos <flMW<=0,93); Q,.-
теон ne-ik ющность генератора; \Q —суммарные по-
ПримепннА°п МОЩ,1ОСТИ в линии и трансформаторах,
активной Мош ногтиеТПЫе данные потерь активной и рс-
разных значений ’ зависимости от длины линии для
Как видно “ Ф прнвед*ны на рис. 1-3.
могут обеспечит! г'р"веленных Данных, турбогенераторы
в широких rmoJ! выдачУ Реактивной мощности в сеть
тропередачи РДделах’ но ПРН этом во всех звеньях элек-
иметь место бо1ьш1Г°Р’ трансФ°Рматоры, линия) будут
ТОГО, потепи D Ш"с погеР« активной мощности. Кроме
с cos<rT=0Pi! . Гурб°Генераторе МО МВт при работе
с режимом’ ко«ВеЛНЧИВаЮтся На 1400 кВт в сравнении
10	Работы с cos<pT=0,95. Для уменьшения об-
,0° 10 too iso aj гои км
Рис. 1-3. Потери активной и реактивной мощности линии лектро-
псредами напряжением 330 и 500 кВ (Р,- 800 МВт).
<z — напряжение 330 кВ; и — напряжение ЗЛО кВ: / — потери реактивной мош-
пости; 2 — потери активной мощности.
тих потерь активной мощности и увеличения мощности,
передаваемой но линии, на приемной подстанции следу-
ет устанавливать компенсирующие устройства.
Из приведенных па рис. 1-3 данных также видно, что
в сетях высокого напряжения 330 кВ и выше зарядная
мощность линий играет большую роль в общем балансе
реактивной мощности энергосистемы.
При этом влияние зарядной мощности сильно колеб-
лется в зависимости от нагрузки сети. В крупных энер-
госистемах в часы максимума суточной нагрузки удель-
ный вес зарядной мощности составляет 17- 25%, а в ча-
сы минимума нагрузки резко возрастает, достигая в от-
дельных энергосистемах 50—60%.
В таких энергосистемах для поддержания уровня на-
пряжения в часы минимума нагрузки турбогенераторы
могут переводиться в режим недовозбуждеиия, что нс
всегда целесообразно по конструктивным особенностям
турбогенераторов. Одновременно выдача реактивной
мощности турбогенераторами электростанций ведет не
только к увеличению потерь в энергосистеме, по и к на-
рушению допустимого уровня напряжения.
Для обеспечения заданного уровня напряжения
в энергосистеме во всех режимах необходима установка
специальных компенсирующих устройств реактивной
мощности. В качестве компенсирующих устройств ис-
пользуются синхронные компенсаторы или регулируемые
батареи конденсаторов.
Н
12. ПРИНЦИП РАБОТЫ СИНХРОННОГО КОМПЕНСАТОРА
И ЕГО РЕГУЛИРУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ
Компенсатор представляет собой синхронную маши-
ну, работающую в режиме двигателя без активной на-
грузки и генерирующую в сеть реактивный опережаю-
щий (емкостный) или отстающий (индуктивный) ток.
Таким образом, машина ведет себя по отношению к сети
как емкость или индуктивность и является генератором
или потребителем реактивной мощности. Регулирование
реактивной мощности, вырабатываемой компенсатором
или потребляемой из сети, осуществляется изменением
тока возбуждения машины.
Упрощенные векторные диаграммы недовозбужденно-
го и перевозбужденного компенсатора показаны на
рис. 1-4.
При включении компенсатора без возбуждения в сеть
он будет потреблять из сети индуктивный ток /, вектор
которого отстает от напряжения сети Ог на 90°. В отно-
Рис. 1-4. Векторные диаграммы недовозбужденного (а) к перевоз-
бужденного (б) синхронного компенсатора.
—э. д. с. компенсатора; U- — Uc	напряжение на компенсаторе; //Jrd —
падение напряжения и компенсаторе; Fo— м. д. с. возбуждения; Ра — м. д. е.
реакции якоря; Д, — результирующая м. д. с.
12
(синхронной реактивностью): l.=Uc.lXd,, а реактив-
ная мощность в этом режиме равна:
Q /*а*.
Приложенное к выводам обмотки статора напряже-
ние сети уравновешивается двумя составляющими:
э. д. с. машины Е и падением напряжения в индуктив-
ном сопротивлении рассеяния обмотки статора. Магни-
тодвижущая сила обмотки статора Fa создает магнитный
поток, соответствующий э. д. с. Е. Ток ротора и м. д. с.
обмотки возбуждения FB в этом случае равны нулю.
После включения тока возбуждения и его постепен-
ного увеличения ток статора 1 и м. д. с. обмотки статора
уменьшаются и соответственно снижается потребляемая
машиной индуктивная мощность. При токе ротора, когда
его м. д. с. создает магнитный поток, соответствующий
напряжению t/c, реактивный ток уменьшится почти до
нуля и компенсатор работает в режиме холостого хода.
В этом режиме компенсатор потребляет из сети неболь-
шую активную мощность для покрытия потерь в стали,
механических и в обмотках, для компенсаторов мощно-
стью 50—160 МВ А составляющую 0,3—0,5% номиналь-
ной мощности.
При дальнейшем увеличении тока ротора компенса-
тор переходит в режим перевозбуждения, т. е. в емкост-
ный режим, когда вектор тока статора опережает напря-
жение сети на 90°, а его м. д. с. оказывает размагничи-
вающее действие на магнитное поле ротора. Как видно
из диаграммы, м. д. с. обмотки возбуждения равна
арифметической сумме м. д. с. ротора, соответствующей
внутренней м. д. с. Е и м. д. с. Fa обмотки статора (ре-
акция якоря). Поэтому в синхронных компенсаторах
обмотка ротора является относительно более нагружен-
ной, чем у других синхронных машин при той же номи-
нальной мощности. Ток статора и мощность компенсато-
ра в емкостном режиме зависят от тока возбуждения,
максимальная мощность ограничивается нагревом об-
моток машины. Зависимость тока статора от тока воз-
буждения при постоянстве напряжения сети показана на
рис. 1-5. Как видно из рисунка, максимальная мощность
компенсатора в индуктивном режиме без возбуждения
существенно ниже, чем в емкостном режиме. Она зада-
ется синхронным реактивным сопротивлением. Для ком-
пенсаторов мощностью 50 МВ-А и выше xd»=%s2,0, т. е.
13
мощность в индуктивном режиме не превышает 50% но-
минальной мощности при емкостной нагрузке.
При работающей без активной нагрузки липни элек-
тропередачи или в часы провалов нагрузки для псддер-
жания напряжения на заданном уровне требуется пере-
вод компенсаторов в режим потребления реактивной
мощности. Возможность использования компенсаторов
как в емкостных, так и в индуктивных режимах является
положительной особенностью компенсаторов но сравне-
нию с конденсаторами.
Рис 1-5. U-образнйя характери-
стика синхронного компенсатора
50 МВ А.
Рис. 1-6. Зависимости Q=/|(5) и
—Еа=/а(б) для синхронного ком-
пенсатора 50 МВ-А.
Увеличение регулирующей способности компенсато-
ров может быть достигнуто снижением индуктивного со-
противления ха машины. Но такой способ не экономичен,
поскольку снижение Xj приводит к увеличению габари-
тов и массы компенсатора. Так, при снижении x<t в ком-
пенсаторах мощностью 50—160 МВ-А до единицы вме-
сто двух массу компенсаторов потребовалось бы увели-
чить примерно на 25- 30%.
Более рациональным и экономичным способом новы
шения мощности компенсатора в индуктивном режиме
является подача на обмотку ротора отрицательного тока
возбуждения с целью поворота продольной осн ротора
на угол до 90° [13]. На рис. 1-6 показаны характеристи-
ки реактивной мощности Q и отрицательной э. л. с. Eq,
пропорциональной току возбуждения, в зависимости от
электрического угла сдвига ротора 6 для разных значе-
14
niui потерь z\/J в компенсаторе. Восходящие отрезки кри-
вых Eq=[(&) соответствуют условиям установившегося
режима. Работа на нисходящих участках кривых воз-
можна при повороте оси ротора на электрический угол
до 90 относительно вектора напряжения сети при усло-
вии автоматического регулирования напряжения воз-
буждения. II ри углах, близких к 90°, ток возбуждения
становится небольшим.
Максимальные отрицательная э. д. с. и реактивная
мощность равны:
—/^7‘=(-Ъь А *)/*,/* И Qmaxt=U4xqtt
гДе л'н* и x,z* индуктивные синхронные сопротивления
по продольной и поперечной осям компенсатора,
-Значение в явнополюсных компенсаторах сущест-
венно меньше и благодаря этому предельная мощ-
ность в индуктивном режиме может быть повышена до
0,8 номинальной мощности в емкостном режиме. Для
обеспечения устойчивой работы с отрицательным воз-
буждением требуются быстродействующая система воз-
буждения и специальный автоматический регулятор.
Для устойчивой работы компенсатора со смещением
осп ротора н<> 6=90° используется знакопеременное воз-
буждение обмотки ротора. При отклонениях ротора от
положения, соответствующего 90°, ток возбуждения авто-
матически подается такого знака, чтобы синхронный мо-
мент препятствовал отклонению ротора и возвращал его
в начальное положение.
Магнитодвижущая сила, необходимая для отклоне-
ния ротора на утол 90 ' или близкого к нему, в началь-
ный момент невелика и составляет 0,5—0,6 м. д. с. холо-
стого хода, а для удержания оси ротора около попереч-
ной оси машины м. д. с. существенно меньше. Примене-
ние отрицательного возбуждения позволило простыми
средствами значительно увеличить диапазон регулирую-
щей способности компенсаторов и тем самым повысить
их эффективность. Простое и надежное решение исполь-
зования отрицательного возбуждения нашло применение
в компенсаторах с бесщеточным возбуждением (см. гл. 8).
1-3. ПРИМЕНЕНИЕ СИНХРОННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ
И БАТАРЕЙ КОНДЕНСАТОРОВ В ЭНЕРГОСИСТЕМАХ
Как отмечалось выше, передача реактивной мощности, выраба-
тываемой турбогенераторами электростанций, ограничена уровнями
напряжения, а также большими потерями реактивной и активной
15
мощности во всех звеньях электропередачи. Поэтому в энергосисте-
мах Советского Союза в качестве регулируемых источников реак-
тивной мощности главным образом испол>зуются мощные синхрон-
ные компенсаторы. Их общий баланс в покрытии реактивных на-
грузок высоковольтных сетей по всем энергосистемам страны
составляет в настоящее время примерно 12% [2].
Установка компенсаторов на районных подстанциях вблизи
потребителей электроэнергии раз:-ружает генераторы станций, транс-
форматоры и сети от реактивной нагрузки. Одновременно снижают-
ся потерн напряжения сети, потери энергии и увеличивается про-
пускная способность липин электропередачи. Мощность компенсато-
Рис. 1-7. Принципиальная схема электропередачи
с установленными синхронными компенсаторами.
ра, устанавливаемого на приемном конце линии для снижения
потерь напряжения сети, может быть приближенно определена, если
задаться требуемым уровнем напряжения U't на приемных шипах
подстанций (рис. 1-7,0).
При отсутствии компенсатора на шинах приемной подстанции
(рис. 1-7,а) напряжение Ut будет меньше напряжения на выводах
генератора Ur на потерю напряжения в элементах сети &U,
а именно:
U,= и г—ли,
где
L1U "
U,
+ Qx£
=^0);
fi — сумма активных сопротивлений элементов передачи; хг = сум-
ма индуктивных сопротивлений элементов передачи, приведенных к
номинальному напряжению линии:
*£ = *Т1 +	+ *71-
При включении на шины приемной подстанции компенса-
тора требуемой мощности Q01t напряжение на шинах приемной
16
подстанции определяется Из выражения U'r=Ut—&U1, где
Prt + (Q-QcK) AQ-Q^b
--------ТУ.------(Г,------------
Если считать, что напряжение генератора остается неизменным,
т. е Ur — Ut+SU = U't+^U', то, приравняв правые части уравне-
ний, получим:
Qxx U't -f- (Q— Qck) •’cr
u* + 77Г=	~U\	’
ИЛИ
(Q — Qck)
~ut	=P »—Р*-
Из указанного уравнения определяется мощность синхронного
компенсатора
Qxs (U’t - Ut) +	= (U\ - Ut) U'tUt;
n Q(U',-U,) (U't-Ut}U't
Чек----Ua -	—	.	V)
Из уравнения видно, что мощность компенсатора зависит от
требуемого повышения напряжения U't— Ut, причем в этом случае
компенсатор должен работать в емкостном режиме, т. с. выдавать
в сеть реактивную мощность. Для снижения напряжения Ut компен-
сатор переводится в индуктивный режим, при этом он потреб-
ляет реактивную мощность из сети.
Поскольку напряжения U't и U, относительно мало [отличаются
(и',-и^и'л : „ ‘
друг от друга, можно принять --------------=s0. При этом мощ-
*£
ность компенсатора приближенно рассчитывается по формуле
Получаемая мощность компенсатора по этой формуле несколько
больше величины Q0M, рассчитанной по формуле (I).
Практически мощность компенсаторов, устанавливаемых па при-
емной подстанции, выбирается не только по желаемому уровню на-
пряжения на шинах подстанции, но и учитываются общая нагрузка
линии электропередачи высокого напряжения, нагрузки активной и
реактивной мощностью линии электропередачи (потребителя), под-
ключаемой к обмотке среднего напряжения автотрансформатора, и
возможные аварийные режимы в энергосистеме.
В табл. 1-3 приведены данные по трем крупным энергосистемам
страны о влиянии компенсаторов на поддержание напряжения на
шинах районных подстанций. Как видно из приведенных данных,
наличие компенсаторов в энергосистеме существенно влияет на на-
пряжения сетей, повышая их в среднем на 6—8%. Одновременно и
уменьшаются потери энергии в линии, поскольку уменьшаются пере-
токи реактивной мощности и появляется возможность увеличе-
2—274	17
Таблица 1-1
Влияние синхронных компенсатороз на потери напряжения
и актизнэй мощности а энергосистемах в режиме
максимальных нагрузок (по данным энергосистем)
	Мощности компен- сатора. МВ-А	Напр-окенне липни, кВ. п|« С'*н. ’&						Si	упелг - а ва ем ofl МВт
		кю		220		110			
Энерго система		Без СК	СК вклю- чен	ИЗ гад	СК вклю- чен	Бе» СК |	СК лклю- чен	Снпжеяне и » линия. М	' '.ИЗОНШОЯ г*1аи юянху'иог
•Mwsttepro	75	490—494	493-4®	—	—	106— IU8 !07— 108	112—1(4	1,5	1во
Челяб- энерго Кузбасс- энерго	100 НЮХ2 100X2	400- 470 483—465	470—475 475—480 4Й2-496	208— 210	220— 223		111-113 115—ПО	4,0 в.п в.о	120-130 250—31X1 20П
пня передачи дополнительной активной мощности. Указанное по-
вышает статическую устойчивость энергосистемы, которая характе-
ризуется ее способностью самостоятельно восстанавливать исход-
ный режим при относительно небольших колебаниях нагрузки.
Если происходит изменение нагрузки сети, которое вызывает су-
щественное изменение тока и напряжения в линии, компенсаторы
могут обеспечивать заданные параметры сети путем регулирования
выдачи или потребления реактивной мощности с помощью автоыати
ческих регуляторов возбуждения Эффективность применения ком-
пенсаторов, помимо перечисленных ныше преимуществ, заключается
и в относительно низкой стоимости их установки [8—10 руб/ (кВ -А)].
Компенсаторы устанавливаются на промежуточных подстанциях
дальних линий электропередачи напряжением 220 кВ и выше
(рис. 1-8) н разделяют электропередачу на более короткие участки,
на которых обеспечивают постоянство напряжения и тем самым
позволяют решать задачу повышения пропускной способности пере-
Рис. 1-8. Принципиальная схема дальней электропередачи 500 кВ
с промежуточными подстанциями и установленными синхронными
компенсаторами.
18
дпчп в более легких условиях. При этом используются компенсаторы
<• автоматическими регуляторами возбуждения (АРВ) сильного дей-
ствия.
Для эффективного использования компенсаторов, установленных
па конечных и промежуточных подстанциях, в послеаварпйных ре-
жимах посте отключения одного из параллельных участков переда-
чи между переключательными пунктами компенсаторы в нормальном
режиме должны работать с нагрузкой ниже номинальной. В иосле-
аварийном режиме они длительно выдают в сеть номинальную мощ-
ность. а после включения форсировки возбуждения кратковременно
(до 1 мин) двойной ток статора, если напряжение сети снижается
чиже допустимого и выявляется резкий недостаток реактивной
мощности. Установленная мощность компенсаторов на промежуточ-
ных и конечных подстанциях дальних линий электропередачи напря
женнем 500 кВ должна составлять 25 30 передаваемой активной
мощности [3].
Важное значение имеют компенсаторы для повышения динами-
ческой устойчивости, т. е. способности энергосистемы сохранять
устойчивость при больших изменениях мощности, тока и напряжения
на отдельных участках сети в случае внезапного отключения участка
при коротком замыкании. Компенсаторы обладают свойством в пер-
вые моменты после резкого снижения напряжения па выводах, пока
не затухают свободные токи, выдавать дополнительную реактивную
мощность в сеть. Поэтому при одинаковом пабросе реактивной на
грузки на узлы с разными включенными источниками реактивной
мощности при применении компенсаторов первоначальное снижение
напряжения будет меньше, чем при любом другом источнике реак-
тивной мощности. Дополнительная реактивная мощность, выдавае-
мая компенсатором в этот момент, будет тем больше, чем меньше
внутренние сопротивления машины (д',и и х",т«).
После затухания свободного тока компенсатора дальнейшее про-
текание переходного процесса в нем п влияние его па процессы
и энергосистеме будут определяться как параметрами самой маши-
ны. так и системой возбуждения.
Для эффективного влияния компенсаторов на переходные про-
цессы в энергосистемах необходимо обеспечить быструю выдачу ими
реактивной мощности и соответственно поддержание постоянным
напряжения в точке его регулирования, что определяется переходной
постоянной времени по продольной оси
,	d* 4~ -^ннэ
T<z-X” Xd*+-VW. »
где Т/о — постоянная времени обмотки возбуждения, с; х1В. — реак-
тивность внешней линии.
Так как обычно t/о довольно велика, то процесс изменения то-
ков и реактивной мощности протекает относительно медленно (до
с). Процесс может быть ускорен путем форсирования возбужде-
ния компенсатора, относительное значение которого согласно
I ОСТ (>09-75 должно быть не менее 2.0.
Эффективность использования компенсаторов в этих режимах
несколько возрастает прн наличии достаточного резерва реактивной
мощности, т. е. при работе компенсаторов с неполной нагрузкой
в рабочих режимах
В качестве источников для регулирования реактивной мощности
• энергосистемах, кроме компенсаторов, нспользуются батареи кон-
2*	19
денсаторов и реакторы. Конденсаторные батареи, включаемые в ви-
де параллельных ветвей (поперечная компенсация), используются
главным образом в распределительных сетях и служат для компен-
сации коэффициента мощности нагрузок и снижения потерь напря-
жения. Преимуществом их являются низкие потери мощности
в сравнении с компенсаторами. У конденсаторов потери на единицу
мощности составляет 0,003—0,004 кВт/(кВ-А), у мощных компен-
саторов они находятся в пределах 0,012—0,015 кВт/(кВ-А). Батареи
конденсаторов в зависимости от их мощности набираются путем
последовательно-параллельного соединения отдельных кондепсато-
рое. Количество последовательно включенных в фазе конденсаторов
определяется из условия максимального рабочего напряжения. Мощ-
ные конденсаторные батареи чаще всего включаются на сеть с по-
мощью выключателей, которые позволяют отключать батареи по
условиям режима сети или при их повреждении. Емкостная мощ-
ность конденсаторной батареи, как известно, пропорциональна квад-
рату напряжения сети, к которой она подключена:
Qc^U'/xc,
где Л'с — емкостное сопротивление. Ом.
Поэтому при снижении напряжения мощность, выдаваемая в сеть,
значительно уменьшается, что является существенным недостатком.
Для регулирования напряжения при изменении нагрузки и сохране-
ния необходимого баланса реактивной мощности требуется часть
батарей отключать от сети, т. е. они должны выполняться регули-
руемыми. Поэтому конденсаторные батареи секционируются и снаб-
жаются соответствующей коммутационной аппаратурой, что значи-
тельно удорожает всю установку и усложняет ее эксплуатацию. Ре-
жим работы выключателей, применяемых для этой цели, является
более тяжелым, чем для другого оборудования, поскольку в процес-
се коммутации батарей конденсаторов возникают большие перена-
пряжения и броски тока. Учитывая это, а также необходимость
частых включений и отключений батарей (несколько раз в сутки),
к выключателям предъявляют повышенные требования. Необходимо
также иметь в виду, что батареи конденсаторов могут только сни-
жать реактивную нагрузку сети и тем самым повышать напряжение
на приемном конце. Для того чтобы в часы пониженных нагрузок
не допустить повышения напряжения на подстанциях, помимо бата-
рей конденсаторов, должны устанавливаться реакторы для поглоще-
ния избытка реактивной мощности
Важное значение имеют установки компенсирующих устройств
на дальних линиях передач сверхвысокого напряжения для увеличе-
ния их пропускной способности. Компенсаторы поддерживают на-
пряжение на концах линии и тем самым увеличивают ее пропускную
способность. Для этой же пели вместо компенсаторов применяется
продольпо-емкостпая компенсация реактивного сопротивления линии
электропередачи, которая выполняется путем последовательного
включения в линяю «в рассечку» батарей конденсаторов, емкостное
сопротивление которых определяется с учетом индуктивного сопро-
тивления линии.
Вместе с продольно-емкостной компенсацией должна применять-
ся и параллельная индуктивная компенсация с помощью шунтирую-
щих реакторов для снижения генерируемой сетью емкостной ре’ак-
тпнной мощности и исключения чрезмерного повышения напряжения
при малых загрузках, а также для увеличения к. п. д. Для ЛЭП
20
ЛОО кВ длиной до 1000 км общая удельная мощность реакторов
' оставляет 0,7—0.9 МВ'А на 1 МВт передаваемой мощности. Реак-
н»ры устанавливаются вдоль линии на промежуточных подстанциях.
Недостатки продольной компенсации рассмотрены в [4].
Выбор варианта исполнения электропередачи с использованием
Поперечной компенсации с помощью компенсаторов или продольной
компенсации со статическими конденсаторами зависит от многих
факторов и определяется в зависимости от передаваемой мощности
н длины линии главным образом по условиям статической и дина-
мической устойчивости электропередачи.
Благодаря большим эксплуатационным преимуществам компен-
саторов, изложенным выше, а также достигнутому в последние годы
техническому прогрессу в области компенеаторостроения (внедрение
изоляции обмоток более высокого класса, форсированное охлажде-
ние обмоток, бесщеточное реверсивное возбуждение и др.) и умень-
шению эксплуатационных издержек можпо сделать выводы об эффек-
тивности применения компенсаторов в крупных энергосистемах. По-
вышенные потери мощности у них в сравнении с конденсаторами
нс оказывают существенного влияния на технико-экономические по-
казатели компенсирующих устройств, поскольку эти потери несоизме-
римо малы в сравнении с потерями в линиях электропередачи.
ГЛАВА ВТОРАЯ
УСТАНОВКА СИНХРОННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ
НА ПОДСТАНЦИЯХ
2-1. УСТАНОВКА СИНХРОННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ
С ВОДОРОДНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ
Установка компенсаторов должна удовлетворять
определенным требованиям, важнейшими из которых
являются надежность работы, удобство и безопасность
обслуживания, возможность быстрого проведения ремон-
тов машин и экономичность эксплуатации. Наряду с этим
необходимо предусматривать всемерное сокращение рас-
ходов на материалы и строительно-монтажные работы,
позволяющее ускорить сроки ввода компенсаторов в экс-
плуатацию. Компенсаторы с водородным охлаждением
устанавливаются на открытом воздухе, на железобетон-
ном фундаменте упрощенной формы, что существенно
снижает первоначальные затраты на сооружение рас-
предустройства и их установку. Фундамент выполняется
иля установки двух компенсаторов, а его конструкция
должна обеспечивать ведение монтажа и ремонта ком-
пенсаторов бескрановым способом.
Фундамент возводится на предварительно спланиро-
ванном основании и выполняется из монолитного желе-
яобетона. Он состоит из нижней плиты, продольных и
21
7550
Рис. 2-1. Синхронный компенсатор мощностью 100 МВ'А, установленный па открытом фундаменте с низкой
монтажной площадкой.
поперечных стен, образующих подвальное помещение
под компенсатором. В средней части фундамента рас-
положена монтажная площадка, которая предназначена
для монтажа статора и ротора, а в ряде случаев и со-
бранного компенсатора. Вдоль фундамента, в непосред-
ственной близости от него, проложены железнодорожные
пути, позволяющие транспортировать к монтажной пло-
щадке фундамента узлы компенсатора и вспомогатель-
ное оборудование. Компенсатор устанавливается боко-
выми опорными лапами на фундаментные плиты и кре-
пится к нему анкерными болтами.
На рис. 2-1 показано исполнение такого фундамента
с установленным компенсатором мощностью 100 МВ-А.
Следует отметить, что фундаменты подобной конструк-
ции и подобную установку компенсаторов целесообраз-
но выполнять главным образом на подстанциях, где
устанавливается значительное число мощных машин
(четыре и более) и имеется трансформаторная мастер-
ская с краном большой грузоподъемности, в которой
осуществляются быстрая выгрузка узлов машины с же-
лезнодорожных транспортеров и последующая их пред-
варительная сборка на монтажной тележке. Собранный
компенсатор транспортируется к фундаменту на мон-
тажной тележке (см. гл. 11).
Внедренные в последние годы различные усовершен-
ствования конструкции компенсаторов позволили намно-
го упростить их установку. Этому также способствовали
разработанные институтом Эиергосетьпроект типовые
проекты установки компенсаторов мощностью 50, 100 и
160 МВ-А с улучшенной конструкцией фундаментов
и зданий для установки вспомогательного оборудо-
вания.
Наибольшее распространение в 1966—1970 гг. полу-
чили установки компенсаторов с неразъемным корпусом
статора на фундаменты с поднятой монтажной площад-
кой (отметка 0,9—1,2 м) между машинами на уровне
фундаментных плит и дополнительными монтажными
площадками на обоих торцах фундамента (см. гл. 11).
Последние выполняются на уровне железнодорожного
пути (пулевая отметка) и имеют твердое бетонное по-
крытие. По дополнительным монтажным площадкам
производятся передвижение и установка статора на фун-
дамент. Площадки позволяют также доставлять все
вспомогательное оборудование и материалы к месту
23
монтажа, производить разгрузку и установку вспомога-
тельного оборудования автокраном.
В этом случае средняя монтажная площадка рассчи-
тана только на выгрузку и монтаж ротора. Она позво-
ляет заводить ротор в статор без дополнительной шпаль-
ной выкладки и направляющих балок, а также вынимать
ротор из статора при ремонтах с минимальной затратой
времени. Наличие отдельных монтажных площадок для
статора и ротора позволяет сократить время подготови-
тельных работ по сборке компенсатора. Помещение под
монтажной площадкой используется для установки двух
масляных баков, одного для хранения чистого масла,
а второго для слива масла из масляной системы компен-
сатора.
Аналогично выполнена установка компенсатора мощ-
ностью 160 МВ-А, отличающаяся тем, что для облегче-
ния монтажа статора, имеющего большую массу, на мон-
тажной площадке в торцевой части фундамента проло-
жен рельсовый путь, допускающий выполнять передвиж-
ку статора на фундамент с помощью трансформаторных
тележек. Для возможности выемки газоохладителей, рас-
положенных под статором, в боковой наружной стене
фундамента выполнены два проема и верхняя отметка
фундамента несколько выше, чем у компенсаторов мощ-
ностью 50 и 100 МВ-А, и составляет 1,25 м. Поскольку
помещение в фундаменте является обслуживаемым, так
как в нем располагаются все водяные и газомасляные
трубопроводы, нижние торцевые части машины плотно
закрываются щитами, подвальное помещение выполня-
ется отапливаемым.
В фундаменте под компенсатором размещается уста-
новка питания маслом подшипников, собранная на
общей плите, и прокладываются два магистральных тру-
бопровода (по одному на каждый компенсатор), подаю-
щих охлаждающую воду к газоохладителям и маслоох-
ладителю маслосистемы, и один общий сливной водо-
провод большего диаметра от газоохладителей.
Насосная станция размещается чаще всего в здании
вспомогательных устройств и находится на таком уров-
не, чтобы обеспечить свободный залив в насосы воды,
поступающей из охлаждающего устройства — брызгаль-
ного бассейна или градирни. Поэтому водяные насосы
устанавливаются на фундаменты, которые заглублены
на 2 м и более относительно нулевой отметки или уровня
24
пола машзала. Необходимый напор насосов относитель-
но небольшой, поскольку потери напора в газоохлади-
гелях не превышают (0.9—1)-10® Па, а потери напора
в наружных трубопроводах и брызгальном бассейне или
градирне находятся в пределах (1 —1,5)-10® Па. На
каждый компенсатор устанавливаются один рабочий и
один резервный насосы для двух машин. Циркуляцион-
ная водяная система компенсатора обеспечивает подачу
насосом холодной волы к газоохладителям с избыточ-
ным^ давлением до 2,5-10® Па. Подогретая вода (на 6—
10°С) после газоохладителей с избыточным давлением не
менее 1,5-10® Па по сливному водопроводу подается
к брызгальному бассейну или градирне, где разбрызги-
вается через большое количество специальных трубок.
Охлажденная вода по второй трубе вновь поступает кна-
сосу.
В последние годы для охлаждения воды используют-
ся градирни, которые занимают меньшую площадь, и со-
оружение их дешевле брызгальных бассейнов. Работа
гнетем водяного охлаждения компенсатора и питания
маслом подшипников полностью автоматизирована.
Не в меньшей степени надежность работы компенса-
торов и удобство их эксплуатации зависят от правиль-
ного выбора вспомогательного оборудования и его рас-
положения. Оно устанавливается в здании вспомогатель-
ных устройств, которое размещается в нескольких мет-
рах от фундамента. Для компенсаторов мощностью 50—
160 МВ-А здание вспомогательных устройств одноэтаж-
ное, бесчердачное и выполняется в виде каркасного ис-
полнения из сборных узлов или из кирпича. Для монта-
жа и обслуживания вспомогательного оборудования
п здании имеется ручная край-балка грузоподъемностью
до 5 т.
Здание рассчитано для установки вспомогательного
оборудования двух компенсаторов.
Вспомогательное оборудование состоит из пусковых
распределительных устройств компенсаторов, возбудите-
лей и автоматов гашения поля, панелей управления и
пиниты компенсаторов, ячеек КРУ 10 кВ собственных
нужд и шитов собственных нужд 380/220 В.
В этом же здании, как было указано выше, чаще все-
го устанавливаются насосы водяного охлаждения.
Пусковое распределительное устройство предназна-
чается для подключения компенсатора к третичной об-
К трана/ирна/пвру
согбенных нужд
бетонный
реал/шр
Рис. Принципиальная схема
электрических соединений компенса-
тора 50 МВ А с автотрансформато-
ром.
мотке 11 или 15,75 кВ
понижающего авто-
трансформатора 220—
750 кВ. Принципиаль-
ная схема электриче-
ских соединений ком-
пенсатора мощностью
50 МВ-А показана на
рис. 2-2. Поскольку при
прямом включении
ком пе пса тор а пусковой
ток получается чрез-
мерно большим [(5—
6)/Г|], для компенсато-
ров применяется реак-
торный пуск, при кото-
ром пусковой ток не
превышает 2/н Для
пуска компенсатора
применяются бетонный
реактор вертикальной
установки и пусковой
выключатель В2, кото-
рый отключается после
включения главного
выключателя В1. Чаше
всего рабочий и пуско-
вой выключатели принимаются одного типа, а в тех слу-
чаях, когда мощность короткого замыкания со стороны
третичной обмотки автотрансформатора высокая и тре-
буется установка рабочего выключателя на большую
разрывную мощность (ударный ток), пусковой выключа-
тель принимается на меныпую разрывную мощность,
рассчитанную па ток короткого замыкания за пусковым
реактором.
Помимо указанного оборудования, пусковое распре-
делительное устройство включает трансформаторы тока
и напряжения для пелен защиты и измерения тока и
напряжения, а также аппаратуру и шинопровод для соб-
ственных нужд подстанции. Для питания собственных
нужд (рис. 2-2) предусматривается ответвление от шин
11 кВ с последовательно включенным реактором. Обо-
рудование распределительного устройства устанавлива-
ется в ячейках с металлическим каркасом и асбестоце-
26
мснтными перегородками, а передние стенки защищены
металлическими сетками. Все остальное оборудование
размещается в здании вспомогательного оборудования.
На отметке минус 1,5—2,0 м ниже уровня иола рас-
положена насосная станция технического водоснабжения
для двух компенсаторов. Если насосную вынести в от-
дельное помещение, как это выполняется в ряде случаев
для компенсаторов мощностью 100 и 160 МВ-А, здание
вспомогательного оборудования получается значительно
меньшей площади благодаря лучшей компоновке обору-
дования. Трансформаторы собственных нужд чаще всего
устанавливаются вне помещения па открытом воздухе.
Для размещения оборудования ионной пли тиристорной
систем возбуждения требуются значительные плошали.
Внедренная в последнее время бесщеточная система воз-
буждения для компенсаторов 50, 100 и 160 МВ-А по-
солила улучшить компоновку вспомогательного обору-
дования и значительно сократить площадь здания для
его установки.
Наибольшее распространение в стране получили ком-
пенсаторы 50 МВ А, устанавливаемые на районных под-
станциях линий электропередачи 220 и 330 кВ. Возбуж-
1СННС компенсаторов осуществлялось от электромашин-
пых агрегатов, установленных в здании вспомогательно-
го оборудования. Это намного увеличивало габариты и
усложняло строительство здания вспомогательного обо-
рудования, ухудшало условия эксплуатации, поскольку
глектромашпиные агрегаты создают шум при работе и
требуют постоянного наблюдения.
Благодаря внедренной реверсивной бесщеточной си-
стеме возбуждения компенсатора институтом Энергосеть-
проект разработан новый оригинальный типовой проект
установки этих компенсаторов, отличающийся предель-
ной простотой н удобством обслуживания. На рис. 2-3
показаны в плане компоновка оборудования здания и
шинопроводы 11 кВ, которые имеют малую длину бла-
|‘>даря использованию готовых комплектных распреде-
лительных устройств. Размеры здания при этом удалось
предельно уменьшить (9X24 м вместо 12X40 м), что
позволило намного сократить затраты на установку
Компенсаторов. Отсутствие возбудительных агрегатов
уменьшает мощность собственных нужд подстанции.
На рис. 2-4 представлены в разрезе здание вспомо-
гательного оборудования и установка компенсатора
27
16 MB-А напряжениями 6,3 и 10,5 кВ п частотой враще-
ния 1000 об/мин. По этой причине также прекращено
производство компенсатора с воздушным охлаждением
мощностью 30 МВ-Л, вместо которого должен изготав-
ливаться компенсатор 25 МВ-А, 10.5 кВ, 1000 об/мин.
Компенсаторы с воздушным охлаждением устанавли-
ваются на понижающих сетевых подстанциях. Перспек-
тивным является использование этих компенсаторов на
подстанциях металлургических заводов для компенсации
резких набросов реактивной мощности при использова-
нии управляемых вентильных преобразователей для пи-
тания мощных электроприводов прокатных станов. Воз-
никающие в этом случае колебания напряжения н пита-
ющей сети значительно превосходят допустимые, и
одновременно увеличивается потребление реактивной
мощности. В этом случае применяются специальные
компенсаторы, отличающиеся по своей конструкции от
компенсаторов, применяемых для подстанций энергоси-
стем, обеспечивающие высокую скорость регулирования
мощности, отдаваемой в сеть (см. гл. 7).
Компенсаторы с воздушным охлаждением предназ-
начены для работы в закрытом помещении. Площадь
здания для их установки во многом зависит от принятой
системы вентиляции компенсатора: замкнутой или разо-
мкнутой. В первом случае вентиляция осуществляется
по замкнутому циклу с охлаждением нагретого воздуха
водяными охладителями, расположенными под компен-
сатором в подвальной части фундамента. Требуемый для
охлаждения компенсатора расход воды достаточно боль
той. и для обеспечения ее подачи необходимо сооруже
ннс градирни или брызгального бассейна и насосно:
станции, что удорожает стоимость установки компенса
торов. Поэтому за подстанциях при условии отсутстви,
загрязненного воздуха компенсаторы чаще всего выпол
щцотся с разомкнутым циклом вентиляции с забором хс
.иодного воздуха и выпуском нагретого вне помещено
машзала.
На рис. 2-5 представлена схема вентиляции компе:
сатора мощностью 16 МВ А по разомкнутому цикл
Охлаждающий воздух проходит через жалюзийные р
щетки в стене здания и вентиляционный отсек в подвал
ную часть и затем входит в машину. Выход нагрето:
воздуха из машины в камеру под машиной и затем в
ружу с противоположной стороны здания. В прнточщ
30
	опеке подвала для очистки воздуха от ныли могут уста-
	навлнваться масляные самоочищающиеся висцииовые
I пли другие фильтры. Для подогрева в холодное время
| года входящего в компенсатор воздуха между отсеками
I холодного и нагретого воздуха устанавливается клапан
I < жалюзийной регулирующей решеткой, позволяющей
2-5. Схема вентиляции синхронного компенсатора 16 МВ А
(Г разомкнутым циклом вентиляции.
|«'нтяляциоиные камеры; 2 - жалюзийная решетка; 3 — воздушный фильтр:
клапан; 5 - радиатор для охлаждения масла; 6 — камера холодного воз-
Т'т. /—камера нагретого воздуха.
цедировать количество добавляемого нагретого возду-
h.i, обеспечивая минимальную температуру его зимой не
ниже -|-5оС. Охлаждение масла для смазки подшипни-
ков воздушное с помощью радиаторных секций, установ-
уппых в приточной камере за фильтрами м обдуваемых
и током холодного воздуха, поступающего в ком пенса-
lip Внутри трубок радиаторов циркулирует охлаждае-
о< масло с помощью масляного насоса системы смазки.
I Указанная система вентиляции компенсаторов, вы-
№лненная по типовому проекту южного отделения ин
нтута Эпергосетьпроект, позволяет существенно
Уменьшить объем строительных работ и капитальные
I МИ г м на установку компенсаторов, но при этом тре-
31
План пашинного зала	План подвала
32
буется выполнять более частые ремонты компенсаторов
(чем компенсаторов с замкнутым циклом) для очистки
обмоток и вентиляционных каналов. Монтаж компенса-
торов выполняется бескрановым способом, для чего
в здании устанавливается кран-балка грузоподъемно-
стью 3,2 т, с помощью которой выполняются вспомога-
тельные работы и сборка небольших узлов.
Рис. 2-7. Здание для установки синхронных компенсаторов
16 МВ-Л— поперечный разрез.
На рис. 2-6 представлена в плане компоновка обо-
рудования в здании для установки двух компенсаторов
16 МВ-А и на рис. 2-7 здание в разрезе. Как видно из
рисунков, общий объем здания небольшой, а подвальная
часть здания используется для размещения оборудова-
ния, очистки воздуха, охлаждения масла и др. Глубина
подвальной части принята в проекте такой, что позволя-
ет применить замкнутый цикл вентиляции с воздухоох-
ладителями, например, в случае установки компенсато-
ров на металлургических предприятиях.
Пуск компенсатора реакторный, аналогично как
у компенсаторов с водородным охлаждением, а пусковое
распределительное устройство состоит из шкафов (КРУ)
заводского изготовления, к которым подводятся шино-
проводы от выводов компенсатора, расположенные
3—274	33
в подвальной части фундамента. В зависимости от схемы
электрических соединений подстанции компенсаторы
присоединяются к шинам 6 или 10 кВ распределитель-
ного устройства либо в блоке с трансформатором к ши-
нам повышенного напряжения.
Управление, защита и сигнализация компенсатора
осуществляются с помощью серийно изготовляемых па-
нелей автоматики, выполненных по типовым схемам.
Аппаратура автоматики обеспечивает автоматическое
регулирование напряжения на шинах подстанции путем
изменения тока возбуждения компенсатора. В панелях
предусмотрена аварийная и предупреждающая сигнали-
зация, которая срабатывает при нарушениях в работе
компенсатора.
Аналогично могут устанавливаться компенсаторы
мощностью 25 МВ-А внутренней установки, отличаясь
габаритами пускового распределительного устройства,
вспомогательного оборудования и размерами здания.
Следует отметить, что компенсаторы мощностью
25 МВ А могут выполняться и наружной установки, что
позволяет предельно уменьшить габариты здания, по-
скольку в этом случае потребуется устанавливать внутри
здания только вспомогательное оборудование. Но при
этом масса и стоимость компенсатора увеличиваются
примерно на 15%. Поэтому выбор варианта установки
компенсатора определяется сравнением технико-эконо-
мических расчетов обоих вариантов с учетом эксплуата-
ционных расходов. В этом случае также целесообразно
рассмотреть использование компенсатора мощностью
32 МВ-А с водородным охлаждением, который имеет
практически такие же габаритные размеры и массу, как
компенсатор мощностью 25 МВ-А наружной установки,
отличаясь герметичностью исполнения.
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
КОНСТРУКЦИЯ СИНХРОННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ
С ВОДОРОДНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ
3-1. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ
КОМПЕНСАТОРОВ
На крупных подстанциях линий электропередачи
500—750 кВ суммарная установленная мощность ком-
пенсаторов достигает 400—600 МВ-А, что по экономиче-
ским и эксплуатационным условиям требует применения
34
Компенсаторов большой единичной мощности. Для этой
цели используются компенсаторы наружной установки
с водородным охлаждением, которые выполняются со-
гласно ГОСТ 609-75 мощностью от 32 до 160 МВ-А.
Установка компенсаторов большой мощности значитель-
но уменьшает удельную их массу (рис. 3-1), снижает
капитальные затраты на строительно-монтажные рабо-
гы и уменьшает стоимость вспомогательного оборудо-
вания.
Наиболее широкое использование в Советском Союзе
получили компенсаторы мощностью 50 и 100 МВ-А,
а в последнее время мощностью 160 МВ-А для линии
глектропередачи 500 —
750 кВ и строящейся ЛЭП
1150 кВ переменного то-*
ка. Компенсаторы мощ-
ностью 32 МВ-А не при-
меняются на крупных
подстанциях — их целесо-
образно использовать на
подстанциях, где по усло-
виям транспортирования
более мощные компенса-
торы не могут быть при-
менены.
До 1963 г. электротех-
нической промышлен-
ностью изготовлялись компенсаторы мощностью 37,5 и
75 МВ-А, значительное количество которых эксплуати-
руется сейчас на многих подстанциях страны. Конструк-
ция этих машин рассчитана для работы при низком
избыточном давлении водорода 5-103 Па, что определя-
ется технологическими нормами испытательного давле-
ния на механическую прочность корпуса компенсатора
при его изготовлении. Это привело к снижению эффек-
тивности охлаждения обмоток компенсаторов, нагрев
которых при номинальной мощности является предельно
допустимым.
Создание компенсаторов увеличенной единичной
мощности с водородным охлаждением стало возможным
благодаря разработке и внедрению новых технических
решений, связанных с повышением эффективности
охлаждения обмоток статора и ротора, а также усовер-
шенствованием конструкции их узлов.
ц»	35
Рис. 3-1. Зависимость удельной
массы т синхронных компенсато-
ров с водородным охлаждением
на единицу мощности.
В мировой практике компенсаторостроения ведущими
зарубежными электромашиностроительными фирмами
АЭГ (ФРГ), АСЭА (Швеция), «Броун-Боверн» (Швей-
цария) и др. компенсаторы выполняются исключительно
явнополюсного и горизонтального исполнения, так как
конструкция таких машин наиболее проста и надежна,
они более удобны в эксплуатации и проще их установка.
Номинальные мощности компенсаторов, изготовляемых
различными фирмами, весьма многообразны: 30, 50, 60,
75, 100, 125 и в 1973 г. фирмой «Броун-Бовери» изготов-
лен самый крупный компенсатор мощностью 160 МВ-А
(в СССР первый компенсатор такой мощности изготов-
лен в 1969 г.).
Одной из отличительных особенностей конструкции
компенсаторов зарубежных фирм является исполнение
корпуса машины разъемным, состоящим из трех и более
частей, скрепленных между собой фланцевыми соедине-
ниями. Из-за больших внешних габаритов компенсато-
ров применяемые конструкции фланцевых соединений
весьма сложны как в изготовлении, так и в сборке при
монтаже. В компенсаторах применены также стояковые
подшипники, устанавливаемые на подставках внутри
корпуса машины, что уменьшает осевую длину между
подшипниками.
Возбуждение компенсаторов зарубежных фирм пре-
имущественно электромашинное с использованием воз-
будителя постоянного тока, установленного на валу или
вынесенного из корпуса машины. Для компенсаторов
зарубежных фирм характерны более низкие синхронные
реактивности по продольной оси ха» и х'а*, что вызвано
стремлением получить большую мощность при работе
в индуктивном режиме. Для этого компенсаторы выпол-
няются с пониженной токовой линейной нагрузкой и уве-
личенным воздушным зазором, что в свою очередь при-
водит к значительному увеличению расхода актив-
ных материалов и увеличению удельной массы
машин.
С целью снижения тока и посадки напряжения при
пуске компенсаторов зарубежными фирмами применяют-
ся различные способы пуска с использованием специаль-
ного пускового трансформатора или автотрансформато-
ра, с помощью разгонного двигателя и др., что услож-
няет установку компенсаторов и снижает надежность
эксплуатации всей установки.
36
Синхронные компенсаторы, созданные в Советском
Союзе и серийно изготовляемые сейчас электротехниче-
ской промышленностью, имеют много принципиальных
отличий от компенсаторов зарубежных фирм. В первую
очередь это относится к шкале мощностей и номиналь-
ных напряжений. В соответствии с ГОСТ 609-75 «Син-
хронные компенсаторы. Технические требования» огра-
ничена шкала мощностей компенсаторов с водородным
охлаждением, которая согласуется с мощностью транс-
форматоров, наиболее часто устанавливаемых на круп-
ных подстанциях 220—750 кВ. Номинальное напряжение
чля компенсаторов мощностью от 32 до 100 МВ-А вклю-
чительно принимается 11 кВ, а для компенсаторов мощ-
ностью 160 МВ А с целью упрощения шинопроводов и
коммутационной аппаратуры—15,75 кВ. Это позволяет
создавать типовые проекты установки компенсаторов и
снизить капитальные затраты на их установку.
К компенсаторам с водородным охлаждением по ре-
жимам их работы и в связи с установкой на открытых
подстанциях и работой при температурах окружающего
воздуха от —40 до 4-40°С предъявляется ряд специаль-
ных требований, а именно:
простота и надежность конструкции, удобство экс-
плуатации, поскольку компенсаторы не имеют постоян-
ного обслуживающего персонала;
полное автоматическое управление всеми режимами
работы (пуск, регулирование емкостной и индуктивной
нагрузок, включение и отключение форсировки возбуж-
дения и др.);
простой и надежный способ пуска;
упрощенный способ бескранового монтажа;
надежная герметизация корпуса машин, которая
обеспечивала бы низкий расход водорода;
высокие технико-экономические показатели /малые
массы и габаритные размеры, потери и др.) и низкие
эксплуатационные расходы.
Чтобы компенсаторы полностью удовлетворяли ука-
чанным требованиям, необходимо обеспечить правиль-
ный выбор геометрии активных размеров, электромаг-
нитных нагрузок и параметров, при которых нагревы об-
моток не превышали бы допустимых, обеспечивались
минимальные потери и высокий коэффициент использо-
вания активной зоны. Как и в любой электрической ма-
шине, указанные требования противоречат друг другу,
37
например при выборе высоких значений электромагнит-
ных нагрузок ухудшаются параметры машины, увеличи-
ваются потери, и нагревы обмоток могут быть выше до-
пустимых. Снижение электромагнитных нагрузок может
улучшить параметры, уменьшить общие потери, но по-
высить потери холостого хода, а главным образом уве-
личивает массу машин и усложняет производство ком-
пенсаторов, их монтаж и эксплуатацию.
Выбор основных размеров и электромагнитных на-
грузок основывается на данных исследовательских
испытаний ранее изготовленных компенсаторов, опыта
их эксплуатации и рассмотрения ряда расчетных сопо-
ставляемых вариантов.
Электромагнитное использование электрических ма-
шин и объемное использование расточки статора и его
активной длины характеризуются машинной постоянной
Арнольда
г D\ltn 61
Л~ Q ~ CLpkMA ’
где Q — номинальная мощность, В А; п — частота вра-
щения, об/мин; Di — внутренний диаметр сердечника
статора, м; /( — длина его, м; Bs—магнитная индукция
в воздушном зазоре, Тл; А — линейная нагрузка, А/м.
Поскольку коэффициенты полюсного перекрытия ор,
кривой формы поля kB и обмоточного коэффициента k0
изменяются в узких пределах, постоянная Арнольда для
компенсатора равна Сл=76/АВд<=С1В&А, т. е. электро-
магнитное использование компенсатора зависит в основ-
ном от максимальной индукции в воздушном зазоре и
линейной нагрузки статора. На рис. 3-2 показаны кривые
изменения машинной постоянной СА, линейной нагрузки
А и отношения Щх для компенсаторов мощностью 32—
160 МВ-А (т — полюсное деление, м).
Выбор магнитных нагрузок для компенсаторов имеет
некоторые особенности в сравнении с другими синхрон-
ными машинами, связанные с режимом работы при
cos<p==0. Электродвижущая сила компенсатора при но-
минальной нагрузке равна 1,15—1,25	в то время как
у синхронных явнополюсных двигателей и генераторов
она равна (1,05—1,07) Un, что приводит к повышенному
насыщению магнитной цепи компенсатора при работе в
режимах холостого хода и номинальной нагрузки. Поэто-
му магнитные нагрузки при холостом ходе синхронных
38
компенсаторов с целью повышения коэффициента исполь-
зования не могут быть выбраны чрезмерно высокими, а
именно индукция в зазоре находится в пределах 0,68—
0,72 Тл, в зубцах 1,5—1,7 Тл и в сердечниках полюсов
1,2—1,4 Тл. При номинальной нагрузке компенсатора
индукция в зубцах статора (на '/з высоты от расточки)
не должна превышать 1,75—1,9 Тл и в сердечниках мас-
сивных полюсов около 1,8 Тл. Более высокие значения
индукции в зазоре приводят к насыщению магнитной
Рис. 3-2. Кривые изменения машинной постоянной
Сд, линейной нагрузки А и отношения /,/т синхрон-
ных компенсаторов мощностью 32—160 MB A.
цепи, искажению формы ноля в зазоре, что вызывает
увеличение добавочных потерь на поверхности полюсных
башмаков. Указанное в первую очередь имеет важное
значение для машин с массивными полюсами, у кото-
рых добавочные потери на поверхности полюсных баш-
маков при номинальной нагрузке могут быть выше до-
пустимых.
Применение водородного охлаждения у компенсато-
ров в малой степени влияет на выбор магнитных нагру-
зок, что вызвано стремлением снижения потерь в машине
и мощности возбудителя. Использование водородного
охлаждения позволяет значительно повысить линейную
. ‘2mawl /„	. ,
нагрузку машины, равную А =	=“Г"» А/м, где
/(1 —полный ток в пазу статора, А, и /п— шаг по па-
зам, м.
39
Линейная нагрузка увеличивается с ростом мощности
компенсатора при относительном постоянстве плотности
тока в обмотке 4,4—5,0 А/мм2 вследствие увеличения
сечения меди стержней и размеров пазов.
Для компенсаторов мощностью 50—160 МВ А с ча-
стотой вращения 750 об/мин линейная нагрузка прини-
мается равной (90—100) • 103 А/м, а для компенсаторов
меньшей мощности (75—80)  103 А/м. При этом большие
значения индукций и линейной нагрузки относятся к ма-
шинам большей мощности с повышенным давлением во-
дорода до 2-10s Па. У компенсаторов, рассчитанных для
работы при низком избыточном давлении водорода (5V
Рис. 3-3. Изменение потерь син-
хронных компенсаторов мощно-
стью 32—160 MB-А в зависимо-
стн от нагрузки.
Х103 Па), линейная на-
грузка должна прини-
маться на 12—16% ниже.
Увеличение линейной на-
грузки приводит к повы-
шению синхронного ин-
дуктивного сопротивле-
ния и уменьшению габа-
ритных размеров и общей
массы компенсатора.
Важнейшими факторами,
определяющими выбор
линейной нагрузки, яв-
ляются уровень потерь
в машине и нагревы об-
моток статора и ротора.
Машинная постоян-
ная Арнольда СА так-
же характеризует исполь-
зование активных размеров компенсатора, отнесен-
ных к единице мощности, при H=const, что во мно-
гом определяет и внешние габариты машины. С уче-
том изменяющегося режима нагрузки компенсаторов,
длительной работы с частичной нагрузкой или в режиме
холостого хода большое влияние на среднегодовой ба-
ланс потерь компенсаторов оказывают потери в стали
статора и механические потери. Так как потери пропор-
циональны габаритам сердечника статора, то для их
снижения компенсаторы выполняют с меньшими значе-
ниями машинной постоянной Сл, т. с. более использован-
ными. Относительные потери компенсаторов различной
мощности изменяются приблизительно в одинаковой ме-
40
ре в зависимости от нагрузки (рис. 3-3). Для этого ком-
пенсаторы выполняются с максимально допустимым
внутренним диаметром статора, который ограничивается
главным образом окружной скоростью ротора, допусти-
мыми механическими напряжениями в нем и парамет-
рами машины. У компенсаторов мощностью 50—
160 МВ-А с частотой вращения 750 об/мин внутренний
диаметр сердечника статора выполняется от 2,4 до
2,55 м, что соответствует полюсному делению т, равному
0,82—1 м, или окружной скорости ротора 82—100 м/с,
являющейся предельной по механическим напряжениям
в роторе и внешним габаритам статора.
На рис. 3-2 пунктирными линиями показаны Сл и А
при /;/т=1,3 для случая исполнения компенсатора мощ-
ностью 50 МВ-А с увеличенным внутренним диаметром
статора (2,5 м), выполненным с целью унификации
с другими машинами. В этом случае увеличился расход
меди на 14% при снижении массы электротехнической
стали па 12% и увеличились общие потери в машине на
4% за счет увеличения потерь в обмотке статора и до-
бавочных потерь короткого замыкания.
Для электрического расчета синхронного компенса-
тора задаются электромагнитными нагрузками (В5 и
А), определяют машинную постоянную Сл и D2lt, а за-
тем по отношению Itlt однозначно выбирают внутренний
диаметр статора и его длину. Окончательно эти размеры
уточняются при электромагнитном расчете [7] с учетом
числа пазов статора и сегментнровки активной стали,
размеров полюсов и размещения на них обмотки воз-
буждения и потерь в машине. Важнейшими факторами
при этом должны быть компактность конструкции ма-
шины, эксплуатационная надежность и правильный вы-
бор системы охлаждения, которые взаимосвязаны с оп-
ределением геометрии активной части компенсатора.
Правильное суждение о выборе основных размеров ком-
пенсатора может быть сделано после разработки его
конструкции и анализа соответствия перечисленным вы-
ше требованиям к компенсаторам с водородным охлаж-
дением.
3-2. ВЫБОР ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ
Как видно из уравнения машинной постоянной, чем
выше частота вращения, тем меньше удельный объем
машины на единицу мощности. С этой точки зрения ком-
41
пенсаторы следовало бы выполнять быстроходными с ча-
стотой вращения 3000 или 1500 об/мин, т. е. неявнопо-
люсного исполнения, аналогично турбогенераторам. Пол-
ная мощность такого компенсатора при работе с cos<p=
=0 и увеличенной токовой нагрузкой обмотки возбуж-
дения должна быть примерно на 15% больше полной
мощности турбогенератора.
Как известно, турбогенераторы с неявнополюсными
роторами являются более дорогими, чем явнополюсные
машины, так как для изготовления неявнополюсных ро-
торов требуются поковки из специальных сталей и они
более сложные в производстве. Для пуска такого ком-
пенсатора потребовалось бы создать специальную до-
полнительную машину, что не только повысило бы стои-
мость всей установки, но и снизило бы эксплуатацион-
ную надежность, не говоря о сложности и стоимости
фундамента.
Максимальная реактивная мощность в режимах ем-
костной и индуктивной нагрузок, т. е. полный диапазон
регулирующей мощности, равный их сумме, могут быть
обеспечены более успешно при выполнении компенсато-
ра с явно выраженными полюсами, чем прн использова-
нии компенсатора турботила, поскольку турбомашины
не могут работать при отрицательном возбуждении. При
работе компенсатора в системе для регулирования на-
пряжения используется весь диапазон мощностей. Ком-
пенсаторы турботипа с цилиндрическим неявнополюс-
пым ротором имеют примерно одинаковые синхронные
индуктивные сопротивления по продольной и поперечной
осям (ха^Хд*), и они не могут развивать значительную
индуктивную мощность при отрицательном токе возбуж-
дения. Кроме того, при работе в режиме потребления
реактивной мощности из сети потери будут существенно
больше, чем у синхронного компенсатора явнополюсиого
исполнения.
Существенным является также то обстоятельство, что
доля потерь при холостом ходе компенсатора явнополюс-
ного исполнения, как это видно из рис. 3-3, составляет
около 30%, тогда как у специально спроектированного
компенсатора турботипа эти потери будут достигать
50%. Компенсаторы турботипа требуют более квалифи-
цированного ухода, высококвалифицированных работни-
ков для выполнения ремонтных работ, что для условий
открытых подстанций, на которых практически отсутст-
42
вует обслуживающий персонал, делает нецелесообраз-
ным их применение. По указанным выше причинам ком-
пенсаторы турботипа не нашли практического примене-
ния в энергосистемах.
Исходя из указанного, при выборе частоты вращения
синхронных компенсаторов, как правило, рассматрива-
ются только явнополюсные машины на две частоты вра-
щения: 750 и 1000 об/мин с восьми- и шестиполюсным
ротором.
Компенсаторы мощностью до 32 МВ-.Л включительно
выполняются с частотой вращения ЮОО об/мин, а боль-
шей мощности—с 750 об/мин. Выбор более низкой ча-
стоты вращения для компенсаторов мощностью 50 МВ-А
и выше вызвано необходимостью:
снизить механические нагрузки в роторе и применить
более дешевые материалы для его изготовления;
увеличить диаметр и уменьшить активную длину ма-
шины, улучшив за счет этого ее охлаждение;
обеспечить возможность двустороннего форсирован-
ного охлаждения обмотки возбуждения;
упростить конструкцию и снизить нагрев демпферной
обмотки при пуске;
снизить уровень вибрации.
В компенсаторах мощностью 50—160 MB-А уже при
частоте вращения 750 об/мин полюсное деление т равно
0,85—1 м и механические напряжения в деталях ротора
достаточно велики. Дальнейшее увеличение т при
750 об/мин недопустимо, так как это привело бы к нега-
баритности статора и затруднениям при его транспорти-
ровке по железной дороге. При переходе с 750 на
1000 об/мин полюсное деление т следует сохранить или
несколько уменьшить, так как при сохранении т (до 1 м)
при 1000 об/мин механические напряжения в деталях, ро-
тора увеличиваются пропорционально (mioooMjso)2-
требует применения более прочной и дорогой стали,
усложнения конструкции и процесса изготовления ком-
пенсатора. Изменение основных размеров компенсатора
оценивается машинной постоянной Сд_, и при r=const
внутренний диаметр и длина сердечника статора соот-
ветственно будут равны:
D.= D —•	а масса активной зоны C,ss
*	1 л, ’	'*	1 л, ’
SS D*// Е" G —.
* л, •
43
Таким образом, при увеличении частоты вращения
снижается внутренний диаметр статора и увеличивается
активная длина, что затрудняет охлаждение машины и
использование эффективной системы внутреннего охлаж-
дения катушек полюсов (см. § 3-4).
Таблица 3-1
Сравнительные данные синхронных компенсаторов на 750
и 1000 об/мин
Мощность, МВ-А	Частота вращения, об/мин	Напряже- ние. кВ	*dt	1. м	А, 1<Р А/м	Суммарные потери, кВт	Обшая масса» т	Сл. 10-5 м*(<Л/м(1Н)/(ВА>
25	750 1000	10,5 10,5	1,37 1,66	0,72 0,795	60,5 62,6	455 460	85 78	17,7 17,5
50	750 1000	11,0 11,0	2,0 1,6	0,97 1,038	89.0 80,0	730 700	150 140	12,3 14,9
В табл. 3-1 приведены основные данные компенса-
торов мощностью 25 МВ-А с воздушным охлаждением
и мощностью 50 МВ-А с водородным охлаждением при
разных частотах вращения. Как видно из таблицы, об-
щая масса компенсаторов на 1000 об/мин снижается
в сравнении с компенсаторами на 750 об/мин главным
образом за счет уменьшения числа полюсов и конструк-
ционных материалов остова ротора и статора. Для ком-
пенсаторов мощностью 50 МВ-А на 1000 об/мин элек-
тромагнитное использование ниже по условиям
охлаждения, и поэтому масса их снижается не пропор-
ционально изменению частоты вращения согласно приве-
денной выше формуле, а существенно меньше. По па-
раметрам и потерям для данных частот вращения ма-
шины на 750 и 1000 об/мин могут быть равноценными,
однако по общей стоимости материалов, технологично-
сти конструкции и эксплуатационной надежности часто-
та вращения 750 об/мин является предпочтительной.
При выборе частоты вращения также учитываются
пусковые режимы компенсатора, поскольку из-за боль-
шого момента инерции ротора возможен чрезмерный
нагрев пусковой системы, что в первую очередь относит-
ся к машинам с шихтованными полюсами и демпферной
обмоткой, выполненной в виде беличьей клетки. Нагрев
ее при любой частоте вращения должен быть не выше
допустимого.
44
В связи с тем, что длительность пуска невелика (не
более 1 мин), принимается, что нагрев демпферной об-
мотки происходит адиабатически. Кинетическая энергия
за время пуска K'-'Jrfl, где !~т[)г, /4 — момент инер-
ции ротора или приближенно	При адиабатиче-
ском процессе нагрева все тепло выделяется в демпфер-
ной обмотке или поверхностном слое массивных полю-
сов. Масса эквивалентного слоя поверхности полюсных
башмаков равна:
GP~D4t,
а превышение температуры при пуске
ft=K/cGv,
где с — удельная теплоемкость материала полюсов или
стержней демпферной обмотки. Отсюда получаем:
fl=.feD2,n2.
Таким образом, превышение температуры демпфер-
ной системы за время пуска при заданной частоте вра-
щения ориентировочно пропорционально квадрату вну-
треннего диаметра статора. Для сохранения нагрева ро-
торов с разной частотой вращения должно быть выдер-
жано условие: D2nn2t=D2!2n22, откуда О;2=ДиЛ|/Л2, что
соответствует равенству полюсных делений или т=
=const.
3-3. КОНСТРУКЦИЯ КОМПЕНСАТОРОВ
Синхронные компенсаторы выполняются в горизон-
тальном исполнении, герметически закрытыми, предна-
значенными для наружной установки на открытых под-
станциях. Благодаря полной герметизации корпуса из-за
отсутствия уплотнений вала у компенсаторов намного
проще, чем у турбогенераторов, удается применить во-
дородное охлаждение и обеспечить небольшой расход
водорода при эксплуатации.
Благодаря высокой теплоемкости водорода и малой
его плотности по сравнению с воздухом применение во-
дородного охлаждения позволяет значительно увеличить
использование активных материалов компенсаторов,
уменьшить их размеры и массу, а также снизить потери
[см. гл. 14].
Основными отличительными особенностями конструк-
ции компенсаторов с водородным охлаждением явля-
ются:
установка компенсаторов на фундамент осуществля-
45
ется только боковыми опорными лампами, выполнении
ми на корпусе машины, подшипники установлены на
подставках внутри машины или совмещены с торцевы-
ми щитами;
охлаждение циркулирующего в машине водорода
производится встроенными газоохладителями, располо-
женными вертикально — по две секции с обеих сторон
машины или горизонтально под корпусом — по одной
секции с каждой стороны;
надежная герметизация узлов компенсатора, обеспе-
чивающая малый расход водорода;
выполнение монтажа без крана;
возможность проведения ревизий и текущих ремон-
тов без разборки машины.
Выпускавшиеся ранее компенсаторы с водородным
охлаждением мощностью 37,5 и 75 МВ-Л выполнялись
с разборным корпусом. Корпус этих компенсаторов со-
стоит из трех частей: средней части — корпуса статора
и двух боковых частей — подшипниковых щитов, соеди-
ненных между собой фланцами большого диаметра (4 м
и более), между которыми для уплотнения разъемов
в кольцевых канавках уложены резиновые уплотнения.
Опорные подшипники скольжения и вертикально распо-
ложенные газоохладители встроены в щиты, к которым
в нижней части герметично присоединены маслобаки
с встроенными водяными маслоохладителями. Вверху
корпуса статора выведены шесть выводов обмотки ста-
тора. Ротор компенсатора выполнен с шихтованными
полюсами и демпферной обмоткой, уложенной в баш-
маки полюсов. В валу имеются аксиальные каналы,
а между пакетами остова ротора — радиальные каналы
для подачи охлаждающего газа к средней части маши-
ны. Для вентиляции машины на роторе установлены
осевые вентиляторы пропеллерного типа. Торцы компен-
сатора закрыты литыми стальными щитами. Собранный
компенсатор опирается боковыми лапами корпуса
статора и подшипниковых щитов на фундаментные
плиты.
Бескрановый монтаж этих компенсаторов весьма тру-
доемкий, а в случае ремонта с выемом ротора требуется
производить полную разборку компенсатора. По усло-
виям высоких механических напряжений в швах при-
варки фланцев корпуса при испытательном давлении на
прочность и возможных утечек водорода при повышен-
ие
ном давлении рабочее давление водорода у компенса-
торов такого исполнения применяется низкое, равное
0,05-IO1 Па. Одним из наиболее существенных недостат-
ков этих машин является высокий нагрев обмоток ста-
тора и ротора, а также демпферной обмотки ротора.
Опыт эксплуатации компенсаторов с шихтованными
полюсами показывает, что они имеют ряд недостатков:
малая жесткость ротора при длине сердечника статора
более 1,5 м, трудность проведения качественной балан-
сировки, повышенные механические напряжения в полю-
сах и пусковых обмотках. Вследствие больших размеров
роторов компенсаторов и высоких моментов инерции на-
грев демпферных обмоток при пусках большой. Кроме
того, при пуске компенсатора имеет место большая раз-
ность нагревов и удлинений крайних и средних стерж-
ней полюсов, которая возникает из-за расположения
их в пределах длины полюсного башмака, равной
(0,65—0,7)т. Для выравнивания их нагрева потребова-
лось выполнять крайние стержни из материала с мень-
шим удельным сопротивлением, чем у средних.
Рис. 3-4. Синхронный компенсатор с водородным охлаждением
100 МВ Л, установленный на фундаменте.
47
Наиболее широкое распространение в энергосистемах
страны получили компенсаторы с водородным охлажде-
нием мощностью 50 и 100 МВ-А [28 и 32], которые
значительно отличаются по конструкции от компенсато-
ров, описанных выше. Установка компенсатора мощно-
стью 100 МВ-А на фундаменте показана на рис. 3-4.
Для повышения использования активных материалов
и эффективности компенсаторов, уменьшения нагрева
обмоток применена более совершенная система охлаж-
дения в первую очередь обмотки возбуждения, и уве-
личено давление водорода в корпусе компенсатора до
(1—2) • 105 Па. Последнее позволило существенно уве-
личить токовую загрузку обмоток и, следовательно, по-
высить мощность компенсаторов при относительно ма-
лом увеличении потерь на вентиляцию, поскольку водо-
род при этом давлении имеет низкую плотность.
На рис. 3-5 изображен компенсатор 50 МВ-А, 11 кВ,
750 об/мин с бесщеточным возбудителем. Одной из осо-
бенностей этого компенсатора является выполнение его
корпуса неразъемным [28]. Установленные вертикально
кольцевые рамы обеспечивают жесткость корпуса, и
к ним прикреплен сердечник статора. В рамах имеются
окна для прохождения охлаждающего газа. Для этой
же цели к крайним рамам с обеих сторон корпуса при-
мыкают кольцевые камеры для прохождения газа в ка-
меры газоохладнтелей. Камеры расположены вертикаль-
но— широкой стороной вдоль оси вала на расстоянии
от оси компенсатора, обеспечивающем возможность за-
водки и выкатки ротора при неразъемном корпусе. При
этом упрощается конструкция камер газоохладнтелей и
спрямляется поток газа при подходе к охладителям.
Верхние части камер газоохладнтелей, выступающие за
обшивку корпуса, выполнены съемными для возможно-
сти транспортирования статора по железной дороге.
С обеих сторон корпуса в зоне камер газоохладите-
лей к нижней части обшивки и торцевым фланцам при-
варены балки, не выступающие за сердечник статора.
К балкам прикреплены съемные опорные плиты, на ко-
торые устанавливаются стояковые подшипники с прину-
дительной смазкой. К внешней поверхности обшивки
корпуса приварены опорные лапы, которыми машина
устанавливается и крепится к фундаменту. При этом
намного упрощается выверка опорной плоскости к фун-
даментным плитам в процессе сборки по сравнению
48
4—274
49
с машинами с разъемным корпусом. К ннжней части
корпуса со стороны контактных колец герметически при-
соединен маслобак со встроенным маслоохладителем.
Обмотка статора выполнена двухслойной стержневой
петлевого типа с термореактнвной изоляцией. На вы-
водах обмотки установлены трансформаторы тока для
защиты компенсатора [29]. В верхней части корпуса
компенсатора расположены только три линейных вы-
вода (начала фаз), к которым присоединяются шинопро-
воды от пускового распределительного устройства (см.
рис. 2-6).
Ротор компенсатора выполнен с массивными кова-
ными полюсами, обеспечивающими асинхронный пуск
без дополнительной демпферной обмотки. Торцы полюс-
ных башмаков соединены между собой массивными мед-
ными демпферными сегментами. Остов ротора, на кото-
рый насаживаются массивные полюсы, состоит из от-
дельных пакетов, между которыми имеются радиальные
каналы. Массивные полюсы после их крепления на
остове увеличивают жесткость ротора, облегчают выпол-
нение динамической балансировки, вследствие чего ро-
тор имеет стабильную вибростойкость при работе.
Параметры компенсаторов с массивными и шихто-
ванными полюсами практически одинаковы. В компен-
саторах с массивными полюсами улучшаются пусковые
характеристики и сокращается время пуска до 30—35 с
при реакторном пуске и пусковом токе до 2/н. При мас-
сивных полюсах увеличиваются пульсационные потери
на поверхности полюсных башмаков от зубцовых гармо-
нических, если не принимать специальных мер по их
снижению. В мощных компенсаторах для снижения этих
потерь должно быть выдержано отношение ширины па-
за статора к воздушному зазору	и выполнено
рифление поверхности полюсных башмаков путем про-
точки на них кольцевых канавок. Компенсаторы с мас-
сивными полюсами отличаются высокой технологично-
стью и простотой изготовления и, что особенно важно,
большей эксплуатационной надежностью.
Компенсатор указанной конструкции рассчитан для
работы с избыточным давлением водорода 1-Ю5 Па.
Система вентиляции радиальная и осуществляется
осевыми вентиляторами, установленными на роторе,
а также давлением, создаваемым полюсами и радиаль-
ными каналами, выполненными между пакетами остова.
50
Торцы корпуса компенсатора герметически закрыты
стальными неразъемными щитами. У компенсаторов
с отдельно установленным машинным возбудителем кон-
тактные кольца и щеточный аппарат вынесены в отдель-
ный кожух, соединенный наглухо со щитом. Камера
снабжена специальным уплотнением, которое отделяет
камеру от общего объема машины. Это позволяет про-
изводить осмотр контактных колец и электрощеток без
выпуска водорода из корпуса.
Компенсатор мощностью 50 МВ-А в последнее время
изготавливается с бесщеточным возбуждением. Приме-
нение бесщеточного возбуждения намного упростило
эксплуатацию компенсаторов и повысило их надежность
благодаря исключению попадания угольной пыли на об-
мотки, что требовало проведения частых ревизий ма-
шин. Компенсатор снабжен двумя бесщеточными возбу-
дителями: для положительного возбуждения — при
работе компенсатора в емкостном режиме и для отри-
цательного возбуждения — при работе в индуктивном
режиме. Первый возбудитель установлен вместо камеры
контактных колец, второй встроен внутри компенсатора
с противоположной стороны и подключен к дополнитель-
ной обмотке полюсов. Подробное описание бесщеточно-
го возбуждения компенсаторов приведено в гл. 8.
На рис. 3-6 показана конструкция компенсатора мощ-
ностью 100 МВ-А с бесщеточным возбуждением, кото-
рый имеет ряд отличительных особенностей по сравне-
нию с описанной выше конструкцией компенсатора
мощностью 50 МВ-А (32]. Большие активная длина
и масса ротора вызвали необходимость пересмотреть
конструкцию компенсатора с целью максимального
уменьшения его размеров и массы. Установка встроен-
ных внутри корпуса стояковых подшипников требует
значительного удлинения корпуса компенсатора и дли-
ны ротора. Кроме того, виброустойчивость стояковых
подшипников при этом невысокая и машина весьма чув-
ствительна к различным видам небаланса ротора.
Для исключения этих недостатков компенсатор вы-
полнен с торцевыми неразъемными щитами сварной
конструкции. С внутренней стороны щиты снабжены
радиально расположенными лапами, которыми крепит-
ся корпус подшипника. Наличие лап позволяет предель-
но приблизить в осевом направлении к ротору вкла-
дыши. В корпусе подшипника имеется опорное кольцо,
4*	Б1
Рис. 3-6. Синхронный компенсатор с водородным охлаждением 100 MB A с реверсивным бесщеточным
буждением.
I960_____.___________2975.____________________2975.
па которое установлен разъемный вкладыш с опорными
изолированными колодками, а внутри вкладыша уста-
новлены самоустанавливающиеся сегменты с баббито-
вой плоскостью трения, попарно вдоль оси вала. Сег-
менты способны нести значительно большие нагрузки,
чем кольцевые вкладыши, и надежно работают при дав-
лениях (30—35) • 105 Па. Щиты газоплотно соединяются
с наружными фланцами корпуса машины. Такое испол-
нение наряду с повышением виброустойчивости подшип-
ников и надежности машины в целом позволило макси-
мально сократить длину корпуса компенсатора. Смазка
подшипников осуществляется от маслоустановки со
встроенным водяным охладителем, устанавливаемой
в фундаменте под машиной.
Компенсаторы с отдельно установленным возбудите-
лем снабжены камерой контактных колец, которая пол-
ностью отделена от корпуса машины с помощью масля-
ного уплотнения для исключения попадания угольной
пыли элсктрощеток внутрь машины (рис. 3-7). Водород
в камере охлаждается встроенным водяным охладите-
лем. Несмотря на существенную разницу длин обоих ис-
полнений компенсаторов (с бесщеточным возбудителем
или камерой колец), фундаменты для их установки вы-
полняются однотипными и одинаковой длины.
Ротор компенсатора аналогично машине мощностью
50 МВ-А выполнен с массивными полюсами и форсиро-
ванным охлаждением обмотки возбуждения. Для умень-
шения прогиба ротора, если учитывать его большую
длину, остов выполняется полым из поковки с пристав-
ными валами, соединенными с остовом путем горячей
посадки, фланцевым креплением болтами. Во фланцах
валов имеются окна для входа охлаждающего газа
внутрь остова. В остове выполнены радиальные отвер-
стия, через которые газ поступает к катушкам полюсов.
На роторе установлены осевые вентиляторы для венти-
ляции машины. Охлаждение водорода осуществляется
вертикально расположенными газоохладителями (по два
с обеих сторон корпуса).
Компенсаторы такого исполнения с целью лучшего
охлаждения обмоток и повышения их эффективности
рассчитаны для работы с избыточным давлением водо-
рода 2-105 Па. Поскольку компенсаторы с неразъемны-
ми корпусом и торцевыми щитами имеют надежную гер-
метизацию, утечки водорода небольшие.
БЗ
Рис. 3-7. Синхронный компенсатор 100 МВ А с пристроенной камерой контактных колец.
Для проведения работ при монтаже компенсатора,
ревизий и ремонтов на торцевых фланцах корпуса вы-
полнены герметически закрывающиеся лазы, а вверху
корпуса, в зоне расположения подшипников, монтажные
люки.
В конструкции компенсатора мощностью 160 МВ-А
(рис. 3-8) применены основные конструктивные и схем-
ные решения, обусловливающие высокую надежность при
эксплуатации описанных выше компенсаторов. Внешние
диаметры сердечника и корпуса машины выполнены
практически такими же, как у компенсатора мощностью
100 МВ-А. В связи с увеличением мощности компенса-
тора на 60% и примерно соответственного увеличения
длины сердечника, а также удлинением осевых размеров
подшипников и газоохладнтелей длина неразъемного
корпуса получилась бы чрезмерно большой. Это вызва-
ло бы определенные технологические трудности в изго-
товлении и монтаже компенсатора. Для уменьшения га-
баритов корпуса компенсатора газоохладители распо-
ложены горизонтально под корпусом, по одному с обеих
сторон, в герметически закрытых кожухах, которые при-
соединены к нижним фланцам компенсатора. С этой
же целью корпуса подшипников сдвинуты к наружной
стороне машины, и сборка вкладышей производится
снаружи машины [35].
Благодаря отсутствию встроенных вертикальных га-
зоохладителей и камер газоохладнтелей упростилась
сборка неразъемного корпуса машины, а длина его уве-
личилась относительно ненамного в сравнении с корпу-
сом компенсатора мощностью 100 МВ-А. Торцевые щи-
ты выполнены со встроенными корпусами подшипников
и сегментными двухрядными вкладышами.
Обмотка статора двухслойная с термореактнвной
изоляцией стержней, петлевого типа, что позволило су-
щественно уменьшить вылеты лобовых частей обмотки.
На нулевых выводах установлены встроенные трансфор-
маторы тока.
Конструктивное исполнение ротора компенсатора
160 МВ-А выполнено аналогично компенсатору мощ-
ностью 100 МВ-А.
Компенсаторы с камерой контактных колец и авто-
номным охлаждением камеры, как это показано на
рис. 3-7, применяются только в тех случаях, когда по
условиям статической и динамической устойчивости
55
энергосистемы применяются реверсивные тиристорные
возбудители с высокими потолками напряжения прн
форсировке возбуждения (4-кратное и выше), В других
случаях, когда потолки напряжения не превышают 2,5-
кратного номинального напряжения ротора, компенса-
торы выполняются с реверсивной бесщеточной системой
возбуждения. Конструкция бесщеточных возбудителей
аналогична конструкции возбудителей компенсатора
100 МВ-А. Компенсатор мощностью 160 МВ-А пред-
назначен для работы с номинальным давлением водо-
рода 2-10s Па.
Компенсаторы мощностью 32 МВ-А во всем анало-
гичны компенсаторам мощностью 25 МВ-А с воздуш-
ным охлаждением наружной установки, конструкции ко-
торых рассматриваются в гл. 7.
3-4, ВЕНТИЛЯЦИЯ
Типовая схема вентиляции компенсатора с водород-
ным охлаждением и четырьмя вертикально расположен-
ными газоохладителями в корпусе машины изображена
на рис. 3-9. Циркуляция охлаждающего газа внутри
корпуса машины осуществляется под напором, созда-
ваемым полюсами ротора и двумя осевыми вентилято-
рами пропеллерного типа.
Охлажденный водород вентиляторами направляется
аксиально в междуполюсные окна и в зазор между ста-
тором и ротором. Газ охлаждает внешние поверхности
катушек полюсов и частично охлаждает зубцовую зону
сердечника статора и полюсные башмаки. Затем водо-
род поступает в радиальные каналы между пакетами
сердечника статора, которые имеют развитую поверх-
ность охлаждения. Благодаря высокой скорости водоро-
да в каналах в зубцовой зоне (25—30 м/с) обеспечи-
вается интенсивное охлаждение сердечника и стержней
обмотки статора. Тепловой поток стержней обмотки ста-
тора через стенки пазов передается к сердечнику, по-
скольку нагрев их намного выше нагрева зубцов.
Нагретый газ после выхода из сердечника через окна
в рамах затем проходит через кольцевые камеры, при-
мыкающие к ним и расположенные над лобовыми ча-
стями обмотки, поступает в камеры газоохладителей.
Охлажденный газоохладителями газ вновь посту-
пает в торцевые зоны корпуса машины перед вентиля-
торами.
56
57
Рис. 3-9. Схема вентиляции синхронного компенсатора с водородным охлаждением и вертикально рас-
положенными газоохладителями.
Часть потока холодного газа от вентиляторов (око-
ло 10—15%) проходит через лобовые части обмотки
статора и выходит через окна в кольцевых камерах, где
соединяется с основным потоком водорода перед входом
в газоохладители. Следует отметить, что эффективность
охлаждения лобовых частей обмотки невысокая, по-
скольку из-за их большой длины и большой площади
каналов между ними скорость газа между стержнями
небольшая.
В компенсаторах с активной длиной более 1,2—1,5 м
без форсированного охлаждения обмотки ротора тре-
буется дополнительно подводить холодный газ через
аксиальные каналы вала и радиальные каналы между
пакетами остова ротора в междуполюсные окна, ис-
пользуя напор, создаваемый ротором. Вентиляционные
каналы выполняются таким образом, чтобы обеспечить
равномерное распределение газа по длине катушек и
дополнительное охлаждение наиболее нагретой средней
части сердечника статора компенсатора.
Как показывают исследования вентиляции компен-
саторов, односторонняя внешняя вентиляция катушек
полюсов не обеспечивает достаточного их охлаждения,
поскольку боковая охлаждаемая поверхность витков
каждой катушки составляет не более 7—10% суммарной
поверхности всех витков. Весьма эффективной является
схема двусторонней вентиляции катушек полюсов
(рис. 3-10 и 3-11), разработанная н внедренная заводом
«Уралэлектротяжмаш» для компенсаторов мощностью
50—160 МВ А [34].
В первом случае (рис. 3-10) газ через осевые кана-
лы вала входит в радиальные каналы между пакетами
остова ротора, а у поверхности остова разветвляется об-
текателем на два потока, каждый из которых поступает
в каналы между катушками и сердечниками смежных
полюсов. Для этого катушка выполняется шире сердеч-
ника, образуя с обеих сторон сердечника зазоры по 10—
12 мм. Катушка уплотняется па сердечнике по длине
местными изоляционными прокладками таким образом,
чтобы обеспечить равномерное распределение газа по
длине катушки. К каждой катушке газ входит из ради-
ального канала остова и затем через отверстия в полюс-
ных башмаках выходит в воздушный зазор и далее
вместе с основным потоком газа поступает в каналы
статора.
59
Pirc. 3-10. Схема внутренней
вентиляции катушек полюсов
компенсатора 50 МВ-А
Рис. 3-11. Схема внутренней вен
тиляции катушек полюсов компен-
саторов 100 и 160 МВ А.
Во втором случае (рис. 3-11) остов ротора полый
цельнокованый и газ поступает внутрь через круглые
отверстия фланцев валов, соединенных с остовом Вен-
тиляционные каналы в остове выполнены путем сверле-
ния в нем радиальных отверстий. Обтекатели, располо-
женные снаружи остова, выполнены в виде фигурных
алюминиевых клиньев, размещенных в продольных па-
зах остова ротора. Для получения наилучшего эффекта
от внутренней вентиляции катушек следует обеспечи-
вать примерно одинаковую скорость газа во всех участ-
ках вентиляционного тракта путем подбора сечений ка
налов и входных отверстий. Расход газа через внутрен-
ние каналы катушек определяется при вентиляционном
расчете.
60
Необходимый расход водорода, ms/c, для охлажде-
ния компенсатора определяется по формуле
О ____
6,001110/njfi »
где — потери компенсатора (без потерь в подшип-
никах), Вт; 0,0011—объемная теплоемкость водорода
чистоты 96—97%, Дж/(м3-°С); р — избыточное давле-
ние водорода, Па; Аб— превышение температуры га-
за, °C,
Как видно из формулы, необходимый расход водоро-
да для охлаждения компенсатора может значительно
изменяться в зависимости от давления газа внутри кор-
пуса и от превышения температуры газа.
Избыточное давление газа в компенсаторе зависит
от заданной тепловой нагрузки обмоток, данных расчета
нагрева и опытных данных. Как указывалось выше, для
компенсатора мощностью 50 МВ-А принято избыточное
давление 105 Па и для компенсаторов мощностью 100
и 160 МВ-А —до 2-10» Па.
Компенсаторы в начальный период эксплуатации
в ряде случаев могут длительно работать на воздушном
охлаждении и при нагрузке (0,6—0,7)Рн. Поэтому теп-
ловые расчеты выполняются как для водородного ох-
лаждения, так и для воздушного охлаждения при соот-
ветствующей мощности.
Превышение температуры воздуха при воздушном
охлаждении компенсатора не должно превышать 25°С,
а при водородном должно быть в пределах 15—20°С
(меньшее значение при давлении водорода 2-10» Па).
Пониженный нагрев водорода обусловлен относительно
большим его расходом, необходимым для получения тре-
буемых скоростей газа на различных участках венти-
ляционного тракта (главным образом в радиальных
каналах сердечника статора), чтобы обеспечить эффек-
тивный теплосъем.
Определив требуемый расход газа, выбирают пред-
варительно размеры осевых вентиляторов [5] с учетом
того, что наружный диаметр их должен быть равным
0,85—0,9 внутреннего диаметра статора, а внутренний
диаметр их примерно равным внешнему диаметру осто-
ва ротора, и выполняют вентиляционный расчет. Он
выполняется для воздушного охлаждения, так как при
работе компенсатора с водородом объемный расход га-
61
100 МВ л.
за не изменяется, поскольку создаваемый напор в ма-
шине и сопротивление вентиляционных цепей изменяют-
ся в одинаковой мере. Указанное также относится для
случая изменения давления водорода.
Па рис. 3-12 представлены характеристики вентиля-
ционного расчета компенсатора 100 МВ А, сопротивле-
ния вентиляционной цепи, включая газоохладители, н
статического давления напорных элементов в зависимо-
сти от расхода газа. Точка пересечения кривых суммар-
ного напора (вентиляторы, полюсы и каналы ротора) и
сопротивления всей вентиляционной цепи определяет
расчетный расход газа. При этом напоры вентиляторов
и полюсов, включенных последовательно в вентиляцион-
ную цепь, суммируются по осн ординат, а расход газа,
проходящего внутри катушек, прибавляется к расходу
газа через междуполюсные окна и воздушный зазор.
Как видно из рис. 3-12, около 17% общего расхода
газа проходит внутри катушек полюсов, не только эф-
фективно их охлаждая, по и улучшая охлаждение всей
машины, существенно увеличивая общий расход водоро-
да. Нагрев катушек полюсов может быть рассчитан по
следующей упрощенной методике [7].
62
Потери катушки, отнесенные к 1 м длины витка,
р _____________________
где Л<2 —потери в обмотке ротора, Вт; число вит-
ков в катушке; /2 — средняя длина витка, м.
Эти потери снимаются газом с внутренней и внеш-
ней поверхностей катушки:
Р?а ==	Р2к»
где Р^н и Рзк — доли потерь, снимаемых газом в между-
полюсном окне и во внутреннем канале катушки. Соот-
ветственно обозначим температуры охлаждающего га-
за и и скорости газа он и ок.
Коэффициенты теплоотдачи от внешней и внутрен-
ней сторон катушки могут значительно отличаться друг
от друга и зависят от скорости газа, определяемой из
вентиляционного расчета. Скорость газа внутри канала
1>1( находится в пределах 25—30 м/с.
Коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2-°С), в междупо-
люсном окне вычисляется по формуле
а, = £/,«•"[ 16,7-f- 104(14-0,8УЙ")],
где А=1,0 для воздуха и 1,3 для водорода; р — абсо-
лютное давление водорода, Па.
Отсюда тепловое сопротивление в междуполюсном
окне равно:	•
где Su — поверхность теплосъема на 1 м длины витка.
Коэффициент теплоотдачи в канале внутри катушки
для водородного охлаждения равен:
<Ч=0.00187р*-’^°’’
и для воздушного охлаждения
а = 144
к.возд- I 40 i •
Тепловое сопротивление в канале соответственно
/?Н==1 / (IkSk.
Поскольку потери, выделяемые в катушке, отводятся
двумя параллельными потоками по ширине меди вит-
63
ков, для определения нагрева меди может быть состав-
лено следующее равенство:
бм2= Р 2н^?н +	PivR-K + Ов.к-
Расчет нагрева меди катушки ведется методом по-
следовательных приближений.
Если принять, что все потерн отводятся газом в ка-
нале, превышение температуры его
е„,Л >
где свр=0,0011—объемная теплоемкость водорода,
Дж/(м3-°С); Lv — расход газа в каналах (по данным
вентиляционного расчета), м’/с.
Средняя температура газа в канале 0к=0п+0вд;/2,
и отводимые в этом случае потери газом из канала бу-
дут равны:
р Рвг^н + % ~~
Поскольку полученное значение потерь, снимаемых
газом в канале, отличается от первоначально принятого,
вновь рассчитывают температуру газа в канале по по-
лученному значению Р^к. Обычно двух приближений до-
статочно для определения Ргк, после чего определяют
среднюю температуру обмотки 0м2 и максимальную тем-
пературу
Ом!гпвл==Ом2~Ь бв,к/2.
Согласно расчетным и опытным данным описанный
способ внутреннего охлаждения катушек позволяет на
30—35% снизить их нагрев по сравнению с ранее при-
менявшейся системой одностороннего внешнего охлаж-
дения обмотки ротора.
В компенсаторе мощностью 160 МВ-А система вен-
тиляции отличается тем, что применены два газоохла-
дителя. Каждый газоохладнтель состоит из двух парал-
лельных секций (по воде), что позволяет компенсатору
работать в случае отключения одной секции для чистки
с некоторым снижением мощности, зависящим от тем-
пературы холодной воды. Расчетная вентиляционная
схема и вентиляция обмотки ротора аналогичны компен-
саторам мощностью 50 и 100 МВ-А.
В компенсаторах с частотой вращения 1000 об/мин
двустороннюю вентиляцию обмотки ротора указанным
выше способом практически нельзя осуществить, по-
скольку сложно обеспечить подачу водорода внутрь
остова ротора. В этом случае рационально применять
систему вентиляции с забором газа из зазора между
ротором и статором с помощью заборников, описание
которой приведено в гл. 7.
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
КОНСТРУКЦИЯ СТАТОРА. ОБМОТКИ
И ГАЗООХЛАДИТЕЛСИ КОМПЕНСАТОРОВ
С ВОДОРОДНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ
4-1. СТАТОР КОМПЕНСАТОРА
При проектировании узлов компенсатора должны
выполняться требования, обеспечивающие технологич-
ность их конструкции, удобство монтажа и эксплуатации
и главным образом надежность их в работе. Для сниже-
ния эксплуатационных расходов, связанных с исполь-
зованием водородного охлаждения, конструкция корпу-
са машины и других узлов должна обеспечивать надеж-
ную газоплотность для исключения утечек водорода.
Отсутствие приводного механизма, установка подшипни-
ков внутри корпуса и герметически присоединенная ка-
мера контактных колец или корпуса бесщеточного воз-
будителя значительно упрощают задачу по созданию
надежных в эксплуатации узлов компенсаторов. Про-
водимые на предприятиях — изготовителях компенсато-
ров испытания на разгон ротора (1,2лн) гарантируют
его надежную работу во время эксплуатации с вибра-
цией подшипников в пределах нормы. Виброустойчи-
вость ротора зависит от конструкции корпуса машины
и жесткости подшипниковых опор
Корпус компенсатора выполняется сварной неразъ-
емной конструкции (рис. 4-1). В отличие от разъемного
корпуса, состоящего из трех частей, неразъемный кор-
пус получается мсныпей длины, что позволяет значи-
тельно сократить общую длину компенсатора и расстоя-
ние между подшипниками Отсутствие у такого корпуса
сложной конструкции фланцевых соединений упрощает
его форму н позволяет увеличить внешний его диаметр
(примерно на 200—250 мм) без увеличения транспорт-
5—274	65
ных габаритов корпуса. Последнее имеет важное значе-
ние для компенсаторов большой мощности (100 МВ-Л
и выше), поскольку становится возможным увеличить
и внешний диаметр сердечника статора. При неразъем-
ном корпусе статора существенно облегчаются процесс
гидравлического испытания на прочность корпуса и про-
верка его на газоплотпость при изготовлении, поскольку
в этом случае требуется заглушить только два наруж-
Рнс. 4-1. Статор синхронного компенсатора с во-
дородным охлаждением мощностью 100 МВ Л.
пых торцевых фланца вместо шести в разъемном кор-
пусе. С целью упрощения изготовления неразъемного
корпуса механическая обработка выполняется в два
этапа:
предварительная обработка внутренней части корпу-
са (каркас);
окончательная обработка торцов наружных фланцев
корпуса, опорных лап и подставок газоохладнтелей пос-
ле сварки корпуса и испытания его на газоплотпость.
Внутренняя часть корпуса - каркас представляет собой
жесткую сварную конструкцию, состоящую из верти-
кальных рам кольцевой формы, распорных ребер и труб
(диаметр 60 мм), примыкающих к наружным рамам
кольцевых камер (рис. 4-2). Высота рам такова, что вы-
резанные в них по окружности на внешнем диаметре
окна имеют достаточную площадь для прохождения
к газоохладнтелям водорода. Габариты каркаса позво-
ляют легко производить его обработку.
К внешней поверхности каркаса приваривается ци-
линдрическая обшивка, а к ее торцам фланцы корпуса.
Последние должны обладать достаточной жесткостью и
иметь дополнительное крепление с обшивкой в виде рав-
номерно расположенных по окружности радиальных ре-
бер для восприятия больших усилий при гидравличе-
ских испытаниях корпуса па механическую прочность.
Особенно важное значение имеет надежное крепление
ториевых флаииев компенсаторов с подшипниковыми
щитами (рис. 4-3).
Внутри, в нижней части корпуса, к обшивке и торце-
вым фланцам приварены подставки для установки стоя-
ковых подшипников и монтажных приспособлений для
5*	67
Рис. 4-3. Крепление ториевых фланцев корпуса компенсатора и
камера газоохладители.
! -монтажный люк; 2 — водородный коллектор: 3—камера газоохладвтеля;
J —съемная подстанка; 5-сектор жесткости; 6 - ребро жесткости; 7—ка-
мера подвода нагретого водорода; 8 — подставка; 9 —лаз для осмотра; /о —
подставка под домкраты.
68
сборки компенсатора У компенсаторов с подшипника-
ми, встроенными в ториевые щиты, на подставках уста-
навливаются при монтаже домкраты и балки. К бо-
ковой наружной поверхности обшивки приварены ребра
и лапы. Статор устанавливается лапами на фундамент-
ные плиты. На внешней нижней части корпуса в зоне
расположения подшипников для придания большей
жесткости корпусу приварены подставки. Эти подставки
также используются при монтаже для передвижения
статора по монтажной площадке и являются надежной
опорой для крепления статора на транспортере при пе-
ревозке по железной дороге.
В компенсаторе мощностью 160 МВ-А нижние под-
ставки имеют важное значение для исключения значи-
тельных деформаций сердечника статора при опускании
ротора в процессе монтажа, кроме того, к ним герме-
тически присоединяются кожухи со встроенными газо-
охладителями.
С обоих концов корпуса на боковой поверхности
обшивки выполнены герметически закрывающиеся ла-
зы, которые позволяют производить внутренний осмотр
компенсатора, а в верхней части обшивки — монтажные
люки для сборки и ревизии вкладышей подшипников
с помощью автокрана. В зоне расположения выводов
обмотки статора в верхней части обшивки выполнена
подставка, на которой монтируются газоплотные выво-
ды. Опорная плита подставки для исключения нагрева
ее токами от полей рассеяния выполняется из немагнит-
ной стали.
В нижней части корпуса расположены все фланцы,
к которым присоединяются газо- и маслопроводы, и
выводы приборов теплового контроля компенсатора. Для
подъема статора при монтаже с обеих сторон корпуса
прикрепляются болтами по две цапфы или монтажные
кронштейны.
В компенсаторах с водородным охлаждением су-
ществует опасность взрыва, так как при попадании
внутрь корпуса воздуха (от 26 до 96%) водородно-воз-
душная смесь при определенных условиях, например
при пуске, может взорваться и внутри корпуса возника-
ют большие усилия. Для проверки прочностных свойств
корпуса после окончания его сварки производятся испы-
тания его на механическую прочность с последующей
проверкой на газоплотность по следующей программе:
69
предварительная проверка сварных швов на гаЗО-
плотность воздухом давлением 0,2 105 Па для выявле-
ния дефектных швов;
гидравлические испытания водой в течение 30 мин
давлением 5-105 На для компенсаторов, работающих
при избыточном давлении водорода 0,05-10* Па, и 8Х
X 10’ Па для компенсаторов, работающих при избыточ
пом давлении (1—2)-10* Па;
проверка па газоплотность воздухом при давлении,
равном номинальному избыточному давлению, но нс
менее 104 Па в течение 8 ч (см. гл. 14),
Корпуса статора изготавливаются из спокойной мар-
теновской стали марки СтЗСП. Допускаемое напряже-
ние при испытательном давлении не должно превышать
700-!05 Па с учетом коэффициента динамичности на
грузки при взрыве водорода.
В корпусе компенсатора жестко крепится шихтован-
ный сердечник, в пазах которого укладывается обмотка.
Сердечник статора собирается из штампованных
сегментов электротехнической стали толщиной 0,5 мм,
покрытых изоляционным лаком. Сердечник состоит из
пакетов толщиной 45—60 мм, разделенных между собой
распорками высотой 10 мм, которые образуют радиаль-
ные вентиляционные каналы. Поскольку наиболее на-
гретой является средняя часть сердечника и обмотки,
средняя часть —примерно 30—35% общей длины сер-
дечника— выполняется из пакетов толщиной 45—50 мм,
затем с обеих сторон примерно по 15% длины сердечни-
ка— из пакетов толщиной 55 мм и крайние четыре-
шесть пакетов в торцевых зонах — по 60 мм. Такое рас-
пределение толщины пакетов позволяет выровнять
нагрев сердечника по длине и обеспечить более равно-
мерное охлаждение обмотки статора.
Шихтовка пакетов производится на аксиальных ших-
товочных клиньях, приваренных планками к рамам кор-
пуса. Для хорошего качества сборки сердечника
клинья устанавливаются равномерно по окружности и
должны быть ровными после их приварки. Сердечник
во время сборки опрессовывается гидравлическим прес-
сом несколько раз после укладки каждых восьми-деся-
ти пакетов. После окончательной прессовки сердечник
стягивается шпильками из стали марки 35 с помощью
нажимных гребенок, представляющих собой стальные
плиты толщиной 40—50 мм с приваренными к ним па-
70
жимными пальцами (16x50 мм). У компенсаторов мощ-
ностью 100 МВ-А и более нажимные гребенки для
уменьшения добавочных потерь выполняются из немаг-
нитной стали. Для этой же цели и для уменьшения по-
тока рассеяния в торцевой зоне крайние пакеты сердеч-
ника выполняются ступенчатой формы, что достигается
укладкой сегментов с укороченными зубцами по три
ступеньки (4X4 мм).
Сердечник компенсаторов выполняют из электротех-
нической текстурованной холоднокатаной стали с удель-
ными потерями вдоль проката 0,8 Вт/кг при индукции
1 Тл и частоте 50 Гц и 1,2 Вт/кг поперек проката. Для
эффективного использования холоднокатаной стали,
обладающей повышенной магнитной проницаемостью и
уменьшенными потерями, при штамповке зубцы сегмен-
тов располагаются вдоль проката, что позволяет полу-
чить большую магнитную нагрузку зубцов при меньшей
величине м. д. с. С целью уменьшения сопротивления
входа газа в радиальные каналы концы тавриков, при-
вариваемые к концевым сегментам точечной сваркой,
должны иметь скосы под углом 45° по направлению
вращения ротора.
На каждый статорный сегмент устанавливаются две
гребенки, каждая из которых крепится двумя шпилька-
ми М36 или М42. Это позволяет получить равномерное
давление нажимных гребенок на сердечник. Стяжные
шпильки и нажимные гребенки рассчитываются исходя
из удельного давления прессовки па поверхность сег-
ментов (10—15) -105 Па. Шпильки привариваются план-
ками к одной или двум средним рамам. Это исключает
вибрацию шпилек от полей рассеяния с полюсной часто-
той.
Большое значение для высококачественного выпол-
нения сердечника статора и его надежности имеет пра-
вильный выбор числа пазов и их размеров, которые
определяются при электрическом расчете компенсатора.
Выбранное число пазов должно обеспечивать удобную
ссгментировку и экономичный раскрой стандартных ли-
стов стали. Количество сегментов выбирается таким,
чтобы длина хорды по внешнему диаметру была близкой
к ширине листа и число пазов в сегменте было четным,
что позволяет производить шихтовку сегментов в поло-
вину нахлеста. Пазовое деление должно быть не менее
45 мм. а отношение ширины паза к пазовому делению
71
0.42 0,45. Соотношение между высотой и шириной паза
обычно выбирается в пределах 5,5—7,0. Для надежной
клиновкн обмотки в пазах высоту клина hK следует при-
нимать по возможности большей и равной в зависимости
от ширины паза:
«и.........	16—20 21—23 24—26 27—30
Лк, мм........ 6	7	8 ю
У компенсаторов с активной длиной сердечника
статора более 1,5 м для уменьшения добавочных потерь,
вызванных пульсацией магнитного потока в воздушном
зазоре вследствие зубчатости статора, рекомендуется
выполнять скос пазов на одно пазовое деление. Нали-
чие скоса пазов позволяет уменьшить зубцовые гармо-
ники в кривой э. д. с. обмотки статора. Скос пазов ста-
тора достигается соответствующим смещением концов
шихтовочных клиньев при их установке и приварке к ра-
мам корпуса на пазовый шаг, пересчитанный для внеш-
него диаметра сердечника (рис. 4-4).
У компенсаторов без скоса пазов шихтовочные
клинья обычно выполняются с резьбой на концах и нс-
однопРеменно как стяжные шпильки, а меж-
nL, Устанавливается только часть шпилек чаще
всего половина.	чанц
72
4-4. ОБМОТКА СТАТОРА
В компенсаторах применяются двухслойные обмот-
ки двух типов: миоголитковая катушечная при токе ста-
тора до 1000 А и стержневая — при больших токах.
В компенсаторах с водородным охлаждением при-
меняются двухслойные стержневые обмотки, которые
могут выполняться волновыми или петлевыми. Волно-
вые обмотки до последнего времени получили широкое
применение из-за простоты схемы соединения обмотки,
поскольку в этом случае получается небольшое количе-
ство междуполюсных перемычек или они вообще от-
сутствуют в зависимости от числа параллельных вет-
вей а и числа пазов на полюс и фазу (/. Последнее мо-
жет быть целым или дробным числом.
Если число пазов на полюс и фазу дробное: <?—
—b-^-c/d, катушечный ряд последовательно соединенных
катушек содержит на каждые d членов, численно рав-
ных знаменателю дробности, с членов, равных Ь + 1, и
d—c членов, равных Ь. Например, для г=150, 2р=&
и q=&/< (&=б, с=1 и d=4) получаем ряд последова-
тельно соединенных катушек, состоящих из четырех
групп, 74-6 + 6 + 6, далее повторение.
Так как компенсаторы выполняются только на две
частоты вращения 750 и 1000 об/мин, т. е. с числами
пар полюсов 2р=8 и 6, то выбор числа пазов статора
и числа пазов на полюс и фазу ограничен. Исходя из
условий получения симметричной обмотки знаменатель
дробности d при 2р=6 может быть только 2, а при 2р=
=8 — только 2, 4 и 8. Возможное число пазов статора
приведено в табл. 4-1.
Таблица 4-1
Если обмотка состоит из нескольких параллельных
ветвей, выбранное число пазов, должно удовлетворять
условиям: Z/За-целое число; 2р/о-целое число и Ж
<2p/d.
7Л
Катушка воЛновой обмоткй состоит из двух стерж-
ней: верхнего и нижнего, концы которых спаяны между
собой. Ток в стержне при водородном охлаждении ком-
пенсатора может достигать 3000 А. При большем токе
обмотка выполняется с двумя параллельными ветвями.
Полный шаг катушки yv, т. е. шаг по пазам на двой-
ное полюсное деление, равен сумме частичных шагов со
стороны, противоположной соединениям обмотки yt,
и со стороны соединений уг:
yv=yi+yi=zip.
Для уменьшения вылета лобовых частей обмотки со
стороны соединений и выполнения обмотки с укороче-
нием шага первый частичный шаг yi принимается рав-
ным приближенно 1,2 ур!2, а второй шаг у2 равным 0,8
Ур1‘2. При целом числе пазов на полюс и фазу обмотка
состоит из ряда ходов, равных у и обегающих весь ста-
тор. В этом случае возможны два исполнения соедине-
ния обмотки. В первом случае лобовые части всех
стержней выполнены одинаковыми, а соединения верх-
них и нижних переходных стержней выполнены посред-
ством косых хомутиков. Во втором случае шаг переход-
ных стержней укорочен отгибом головок на 1/2 пазово-
го деления ранее, чем у основных стержней, а выводных
стержней па 1/4 пазового деления (рис. 4-5). Второе
исполнение имеет существенное преимущество, так как
уменьшается число паек и изоляция переходных соеди-
нений имеет высокую электрическую прочность. Если
число пазов на полюс и фазу дробное, обмотка также
состоит из ряда ходов, обегающих только часть статора.
Для соединения отдельных ходов обмотки используются
перемычки из сплошной шинной меди.
Несмотря на относительную простоту волновых об-
моток из-за отсутствия перемычек междуполюсовых со-
единений, они обладают существенными недостатками:
большой вылет лобовой части со стороны, противопо-
ложной соединениям, и высокий нагрев. Эффективным
способом снижения нагрева лобовых частей является
применение петлевой обмотки вместо волновой, что по-
зволяет уменьшить длину лобовых частей, сократить
среднюю длину катушки и уменьшить потерн в обмотке.
Соединение катушечных групп петлевой обмотки произ-
водится перемычками. Поскольку число перемычек у ше-
сти- и восьмиполюсных машин небольшое, общий рас-
74
ход меди при применении петлевой обмотки снижается.
Перемычки располагаются, как показано на рис. 4-6, на
котором также изображена установка встроенных
трансформаторов тока. Если обмотка имеет параллель-
ные ветви для уменьшения уравнительных токов, она
выполняется распределенной, т. е соединение между-
катушечных групп осуществляется через полюсное де-
ление.
Рис. 4-5. Конструкция соединений стержней волновой обмотки с уко-
роченными переходными стержнями
Для обмоток компенсаторов применяются два вида
изолянии:
непрерывная микалентная изоляция с пропиткой би-
тумно-асфальтовыми лаками и прессовкой в компаунд-
ных котлах гидростатическим давлением:
непрерывная термореактивная изоляция монолит
с пропиткой под вакуумом термореактивным и эпоксид-
нымц смолами и опрессовкой гидростатическим спосо-
75
бои в котлах, в герметически закрытых опрессовочных
коробках.
Оба вида изоляции согласно ГОСТ 8865-70 относятся
к одному классу нагревостойкости В. Однако из-за низ-
кой температуры размягчения пропиточного компаунда
(112—122±5°С) для микалентной компаундированной
изоляции допустимая температура по ГОСТ 609-75 со-
ставляет не более 105°С. Термореактивная изоляция
Рис. 4-6. Крепление лобовых частей петлевой обмотки статора и
соединение шин с выводами.
/ — вывод газоплотный; 2 — наконечник; 3 — начала фаз; 1 — концы фаз; 5 —
трансформатор тока: 6 н 7 — междуполюскые перемычки.
монолит допускает нагрев до 120°С. При применении
эпоксидных компаундов с ангидридными отвердителями
изоляция может быть отнесена к классу нагревостойко-
сти F с допустимым нагревом до 140’С. Однако из-за
условии ограничения потерь н обмотке такие высокие
нагревы в обмотках не допускаются.
Важнейшими преимущества ми термореактивной изо-
ляции являются высокая теплопроводность, которая
в 1,4—1,6 раза выше, чем у микалентной, и более высо-
кая электрическая прочность. Нагрев обмотки с такой
изоляцией существенно ниже.
70
Благодаря более высоким качественным показателям
термореактивной изоляции возможно повышение плот-
ности тока в обмотках на 10—15%. При избыточном
давлении водорода 105 Па допускаемая плотность тока
находится в пределах 4,3 4,6 А/мм2 и при избыточном
давлении 2-105 Па до 5 А/мм2. Более высокие плотно-
сти тока, допустимые по условиям нагрева могут вы-
звать нежелательное увеличение потерь. Нагрев обмот-
ки характеризуется в основном перепадом температуры
в изоляции, составляющим примерно 50—60% допусти-
мого превышения температуры обмотки, остальная часть
превышения температуры приходится на перепад темпе-
ратуры от поверхности изоляции к стенкам пазов и от
пакетов сердечника к водороду.
Перепад температуры в изоляции определяется по
формуле
___ /М*
" —С(М- Лп)»
где /— плотность тока, А/мм2; /ц — полный ток в пазу,
A; b„, hn — ширина и высота паза, м; Д6 — односторон-
няя толщина изоляции, м; с 13,6 для компаундирован-
ной и 18 для термореактивной изоляции.
Допустимый перепад температуры в изоляции обыч-
но находится в следующих пределах:
при водородном охлаждении для микалентной изоля-
ции 35—40°С и термореактивной 45—50°С;
при воздушном охлаждении для микалентной изоля-
ции 30°С и термореактивной до 40°С.
Нагрев обмотки зависит в значительной мере и от
толщины изоляции, которая для термореактивной изо-
ляции меньше, чем для компаундированной. В табл. 4-2
приведены толщины термореактивной изоляции при кон-
струкции по рис. 4-7.
Обмотки с микалентной компаундированной изоля-
цией применяются сейчас только в качестве запасных
для ранее выпущенных компенсаторов. Все вновь изго-
товляемые компенсаторы, включая компенсаторы с воз-
душным охлаждением мощностью 16 МВ-Л и более,
в последние годы имеют обмотки с термореактивной изо-
ляцией.
Конструкция стержневой обмотки с. термореактивной
изоляцией монолит (рис. 4-7) отличается от компаунди-
рованной полной полимеризацией пропиточного эпок-
сидного компаунда, высокой механической прочностью
77
и укладкой стержней в пазы в холодном состоянии без
нагрева. Поскольку стержни с такой изоляцией не до-
пускают существенных деформаций, они при изготовле-
нии должны выполняться правильной формы как по раз-
мерам пазовой части, так и по форме лобовых частей.
Поэтому для их изготовления используется более слож-
ная технологическая оснастка. Трудоемкость изготовле-
ния стержней и сборки такой обмотки на 30—40% вы-
ше, чем микалентной. Стоимость же обмоток с терморе-
активной изоляцией примерно в 1,2—1,3 раза меньше
микалентной изоляции благодаря применению более де-
шевых изоляционных материалов.
Стержни обмотки состоят из двух рядов элементар-
ных проводников небольшого сечения (до 20—25 мм2)
с изоляцией ПСД, транспонированных по длине пазовой
Рис. 4-7. Исполнение терморсактипиой изоляции стержневой об-
мотки статора напряжением 11 кВ. Данные по табл. 4-2.
а —изоляция стержня; б — укладка стержне!) в пазы.
78
Т а в л и ц а 4-Й
Терморсактнвлая изоляция пазовой части стержней обмоток
статоров
Наименование мате|хп.1оп и способ
ИХ 1К1Л0ЖСНЖ1
Толщина взолмции. мм. при
нвлрнжегаш. кВ
	10,9—11.0	13,8	15.75
1
2
3
4
5
6
Миканит гибкий ГФС толщи-
ной 0,5 мм
Стеклотекстолит СТЭФ-1 тол-
щиной 0,5 и I мы
Стеклотекстолит СТЭФ-1 тол-
щиной 0,5 мм
Лента стеклослюдипитовая
марки ЛС40Р-ТТ толщиной
0,13 мы (двусторонняя толщина)
Лепта стеклянная марки ЛЭС
толщиной 0,1 мы (двусторонняя
толщина)
Лепта асболавсаиовая марки
ЛАЛЭ толщиной 0,35 мы,
пропитанная полупро водящей
эмалью (двусторонняя толщина)
Полупроводящее эмалевое по-
крытие (двусторонняя толщина)
Общая двусторонняя толщина
изоляции с изоляционными про-
кладками и полупроводящим по-
крытием
4,2
1,0
1.0
0,5
6,2
0.4
0,7
7,3
2,0
8,3
0,2
По ширине (поз. 3—7)
5,3 | 8,0 | 9,1 | 10,4
По высоте (поз. 1—2, 4—7)
6,8 |	9,5	| 10,6 | 12,9
части на 360° [7]. Между рядами проводников в пазо-
вой части прокладывается гибкий миканит толщиной
0,5 мм, а в лобовых частях прокладки выполняются из
пропитанной стеклоткани. Корпусная изоляция изготав-
ливается из стеклослюдинитовой ленты толщиной
0,13 мм марки ЛС40Р-ТТ, представляющей собой слюди-
нитовый материал на стсклоткансвой основе, пропитан-
ный эпоксидным компаундом горячего отверждения.
Изолированные стержни укладываются в специальные
герметически закрывающиеся коробки, обеспечивающие
получение заданных геометрических размеров стержней.
После сушки и вакуумирования изоляции стержней
в обогреваемых горячей водой котлах они пропитывают-
ся под вакуумом эпоксидным компаундом, состоящим
из разогретой жидкой эпоксидной смолы с отвердите-
лем, а затем изоляция опрессовывается и выпекается
79
в тех же котлах. Горячая вода в котле при температуре
около 100°С и давлении 20- 10й 11а через тонкие стенки
коробок обеспечивает надежную опрессовку изоляции
и получение однородной структуры ее. После опрессов-
ки и выпечки изоляции в котле стержни нормализуются
в печи при температуре до 130°С в течение 24 ч.
Готовые стержни в пазовой части покрываются про-
тивокоронной зашитой, состоящей из асболавсановой
ленты, пропитанной нолупроводящим (сажевым) лаком
с удельным поверхностным сопротивлением 104—105 Ом,
а примыкающие к ним лобовые части (на длине 150—
200 мм)—лаком с большим удельным поверхностным
сопротивлением 10s—109 Ом. В последнее время вместо
указанных лаковых полупроводящнх покрытий применя-
ются лаки с нелинейным удельным сопротивлением, из-
меняющимся в зависимости от напряжения, или меде-
серебросодержащие лепты.
Стержни, уложенные в пазы статора, уплотняются
по высоте пазов стеклотекстолитовыми прокладками и
надежно закрепляются прессованными клиньями из стек-
лопластика марки АГ-4С.
Между стержнями в лобовых частях через каждые
80—100 мм устанавливаются плотно дистанционные ко-
лодки из стеклотекстолита. Лобовые части бандажиру-
ются между собой и к бандажным кольцам высокопроч-
ным лавсановым шнуром диаметром 4 мм способом
«цепной вязки», образуя таким образом замкнутое коль-
цо по окружности.
Для обеспечения жесткости лобовых частей обмотки
в радиальном направлении и исключения их отгиба
к торцевым гребенкам они крепятся лавсановым шнуром
к изолированным бандажным кольцам. Бандажные
кольца для уменьшения нагрева от полей рассеяния
выполняются из прутка немагнитной стали марки
Н12ХГ размером 25X25 мм, изолируются слюдостек-
лопластовой лентой и стеклотканью и устанавливаются
через каждые 120 -130 мм на изолированные кронштей-
ны, прикрепленные к нажимным гребенкам сердечника
статора.
В компенсаторах с высокой линейной нагрузкой (вы-
ше 80-10л А/м) и низкой переходной реактивностью
х'л, бандажные кольца рассчитываются на растягиваю-
щие напряжения, Па, возникающие в них при внезап-
80
где D( — внутренний диаметр
статора, м; k — число бандаж-
ных колец; q<j—сечение бан-
дажного кольца, м2; х'</. — переходное реактивное сопро-
тивление.
Растягивающее усилие по условиям исключения сми-
нания изоляции колец и ослабления крепления лобовых
частей не должно превышать 500-10* Па.
Концы стержней обмотки (головки) соединяются
между собой пайкой в хомутик серебряным припоем
ПСР-15. Головки обмотки изолируются составными из
двух половин колпачками, прессованными из стекло-
пластика АГ-4С толщиной 2—3 мм, которые перекры-
вают корпусную изоляцию стержней на 25—30 мм [30].
Свободное пространство между головками и колпачками
заполняется специальным эпоксидным компаундом хо-
лодного отверждения (рис. 4-8).
У компенсаторов наружу выводятся только три вы-
вода обмотки статора — начала фаз. Выводы состоят из
фарфоровых изоляторов, имеющих механическое газо-
плотное крепление с помощью немагнитных колец и ре-
зиновых уплотнительных шайб, а в проходных отвер-
стиях изоляторов установлены медные круглые стержни
с газоплотными резиновыми уплотнениями. На нижние
концы стержней навинчиваются латунные наконечники,
к которым присоединяются выводные шипы обмотки
статора, а к верхним наружным концам стержней при-
соединяются шины, идущие к распределительному
устройству. Нулевые выводы обмотки статора соеди-
няются в звезду внутри корпуса статора, и на них уста-
навливаются встроенные трансформаторы тока. Концы
вторичных обмоток трансформаторов тока выводятся
через газоплотную коробку зажимов на боковой поверх-
ности обшивки статора [29].
6-274	8
4-3. ГАЗООХЛЛДИТЕЛЙ
Как было показано выше (гл. 3), для отвода тепла
у компенсаторов мощностью до 100 МВ-А применяются
четыре вертикально расположенных газоохладителя,
а у компенсатора мощностью 160 МВ-А — два горизон-
тально расположенных газоохладителя, которые выпол-
нены из двух независимых секций, включенных по воде
*
Уплотнение
резиновое
Рис. 4-9. Гяэоохладитель вер-
тикальной установки компен-
параллельно. Газоохладите-
ли оказывают существенное
влиянию на эксплуатацион-
ную надежность компенсато-
ров, поэтому к их конструк-
ции предъявляются повы-
шенные требования. Они
должны иметь достаточ-
ную механическую проч-
ность, исключающую вибра-
цию трубок при работе
компенсатора, надежную за-
делку концов трубок в труб-
ных досках, обеспечивать
герметизацию компенсато-
ра в местах крепления га-
зоохладителен в корпусе
статора и иметь свободный
слив воды из них при оста-
нове компенсатора в зимнее
время.
Каждый газоохладитель
(рис. 4-9) устанавливается
сатора с водородным охлаж- в корпус компенсатора ПО
де"нем	четырем направляющим
угольникам и крепится к подставке статора верхней
трубной доской. Для обеспечения газоплотности между
ними устанавливаются резиновые прокладки. Чтобы ис-
ключить переток газа между направляющими угольни-
ками и газоохладителем, к его боковым стенкам с обеих
сторон рам укреплены резиновые полосы, которые при-
жимаются к внутренней стороне угольников.
В нижней части корпуса компенсатора газоохлади-
тсль имеет гибкое соединение со статором, уплотняется
резиновой прокладкой толщиной 10 мм и стальной рам-
кой, как это показано на рис. 11-6.
82
Аналогично крепятся и герметически уплотняются
горизонтально расположенные газоохладителя в специ-
альных кожухах, прикрепленных к нижней части кор-
пуса статора.
С целью предотвращения вибрации охлаждающих
трубок, имеющих длину до 3,5 м, пли провисания трубок
в горизонтальных охладителях предусматривается до-
полнительное крепление трубок стальными фигурными
планками, охватывающими трубки, чаще всего в двух
местах по длине. Газоохладители снабжаются контроль-
ными трубками, ввернутыми в нижние крышки, и выпол-
няются длиной до верхней крышки, что позволяет осу-
ществлять выпуск воздуха из верхней части охладите-
лей после подачи воды к ним и осуществлять контроль
циркуляции воды при работе компенсатора. Эффектив-
ность работы газоохладителей зависит главным образом
от формы внешней охлаждающей поверхности трубок,
скорости газа, протекающего между ними, и в меньшей
мере от скорости охлаждающей воды в трубках.
В газоохладителях компенсаторов получили распро-
странение трубки с развитой поверхностью охлаждения
S5 витков
Рис. 1-10. Трубки газоохладителей.
а — с проволочной наинвкоЛ; б — бимечиллмчеекке шайбовые,
о*
S3
(рис, 4-10). В первом случае (рис. 4-10,а) на латунную
трубку 0 19/17 мм наматывается спиралью медная про-
волока диаметром 0,69 мм и припаивается к ней оловя-
ннстым припоем, что обеспечивает надежный тепловой
контакт между трубкой и проволочной навивкой. Такне
трубки обладают значительной поверхностью охлажде-
ния, но при этом их аэродинамическое сопротивление
потоку газа велико. Во втором случае (рис. 4-10,6) на
внутреннюю латунную трубку диаметром 19/17 мм на-
дета алюминиевая трубка с поперечным оребрением
в виде тонких шайб, с отогнутыми краями на внешнем
диаметре. При поперечной прокатке шайб обеспечивает-
ся плотный контакт между стенками трубок. Такие труб-
ки обладают высокой теплоотдачей и меньшим аэроди-
намическим сопротивлением потоку газа, чем трубки
с проволочным оребрением. Благодаря указанным пре-
имуществам газоохладители для компенсаторов в по-
следние годы выполняются преимущественно с трубка-
ми указанной конструкции.
При внешнем диаметре обшивки корпуса 4,1—4,3 м
активная длина трубок газоохладнтелей составляет
3,2—3,5 м. Ширина газоохладители определяется вход-
ной (набегающей) скоростью газа И)Вз, которая прини-
мается 4,0—4.5 м/с, при числе трубок в ряду от 8 до 10.
В этом случае полный теплосъем газоохладители опре-
деляется числом рядов трубок.
Скорость набегающего потока газа, м/с,
1^0»= Св/п5(1хл,
где Qa — общин расход циркулирующего водорода, м3/с;
5(,хл — площадь входа в охладитель, м2; п — число газо-
охладителей.
Кривые коэффициентов теплопередачи kB, рассчитан-
ные для 1 м длины трубок и аэродинамического сопро-
тивления Apoj, для воздушного охлаждения приведены
на рис. 4-11. При водородном охлаждении коэффициент
теплопередачи будет fesBonoP=l,3 КН)0-6, где р —
давление водорода в корпусе машины (абсолютное), Па.
Расчетная длина трубок одного газоохладители опре-
деляется по формуле
. = Р|0~*
Т— ’
где Р— потери, отводимые водородом, Вт; £т —требуе-
мая длина трубок, м; г число трубок в охладителе;
84
ДО — средняя логарифмическая разность превышении
температур нагретого газа и воды при противотоке.
Аэродинамическое сопротивление газоохладителя
определяется путем пересчета полученного значения
Рис 4-11. Коэффициенты теплопередачи и аэродинамического со-
противления трубок газоохладигелей
/ — биметаллические трубив; 2 —трубки с проволочной ианивхой.
рядов трубок в газоохладителе к шести. Превышение
температуры водорода в компенсаторе
А&водор = l,lQe(p !0-,)°-' ’
С увеличением давления водорода коэффициент теп-
лопередачи от газа к воде увеличивается, что позволяет
в этом случае сократить поверхность газоохладителя.
Коэффициент запаса газоохладителя равен
/,  ~~
-- I >
где Л,хл полная длина трубок газоохладителя, м.
й
Газоохладители следует также проверить при работе
компенсатора с воздушным охлаждением при мощности,
равной 60% номинальной, поскольку после ввода ком-
пенсаторов в эксплуатацию они могут длительно рабо-
тать на воздухе Превышение температуры воздуха не
должно быть выше 25°С if охлаждающей воды 10— 12°С.
Как правило, вода подается параллельно во все газо-
охладители.
ГЛАВА ПЯТАЯ
КОНСТРУКЦИЯ РОТОРА
5-1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Ротор синхронного компенсатора является ----------
нагруженным в механическом отношении узлом из-за
большой окружной скорости. Окружная скорость рото-
ров компенсаторов с водородным охлаждением прини-
мается до 100 м/с при частоте вращения 750 об/мин.
Ротор компенсатора весьма нагружен также и в теп-
ловом отношении, общие потери в нем составляют при-
мерно 25—30% потерь в машине. Поэтому во всех
компенсаторах отечественного производства применяет-
ся форсированное двустороннее охлаждение обмотки
возбуждения, что обеспечивает эффективное охлажде-
ние обмотки и ограничивает нагрев диапазоном 100—
110°С. Максимально допустимая температура обмотки
возбуждения согласно ГОСТ 609-75 составляет 130 и
155°С соответственно для классов изоляции В и F. Од-
нако по условиям обеспечения требуемого уровня потерь
в машинах и высокой надежности нагрев обмотки рото-
ра принимается нс выше 110°С.
В деталях ротора возникают большие механические
наиболее
напряжения, зависящие не только от центробежных сил,
но и от температурных удлинений и знакопеременных
изгибающих сил. Последние возникают из-за постоян-
ного прогиба линии вала, который тем больше, чем
меньше жесткость вала. Жесткость вала имеет важное
значение у компенсаторов с наборными пакетами остова
ротора из толстолистовой стали, стянутых шпильками,
и шихтованными полюсами. При отношении /</т^1,5 и
прогибе вала больше 5% воздушного зазора в хвосто-
виках щек шихтованных полюсов возникают значитель-
ные знакопеременные изгибающие силы, которые сл§-
86
дует учитывать в расчетах механической прочности ри-
тора. Прогиб вала ротора такой конструкции компенса
гора мощностью 75 МВ-Л (/</т=2,4) весьма значителен
п равен примерно 1 мм Увеличение жесткости вала
изменением его диаметра нецелесообразно из-за боль-
ших тангенциальных напряжений в остове.
Температурные удлинения влияют в первую очередь
на прочность демпферной обмотки шихтованных полю-
сов при пусках компенсатора. Многократные изменения
режимов нагрузки компенсаторов в течение суток вы-
зывают удлинение катушек и дополнительные растяги-
вающие усилия в изоляционных шайбах полюсов. Тепло-
вые удлинения влияют также на стабильность вибрации
ротора.
5-2. ОСТОВ РОТОРА, ВАЛ
| Общий вид ротора компенсатора с массивными по-
люсами мощностью 100 МВ-А показан на рис. 5-1.
Остов ротора состоит из центральной части — корпуса,
выполненного из полой стальной поковки (конструкци-
онная углеродистая сталь марки 40 с высокими пластич-
ными свойствами — предел текучести 2800-10Б Па и от-
носительное удлинение 15%). К торцам остова присо-
единены валы относительно небольшой длины (рис. 5-2).
Соединение валов с остовом осуществляется горячей
посадкой и фланцами при помощи болтов из высоко-
прочной стали. Внутренняя расточка остова определяет-
ся магнитной индукцией в нем (1,5—1,6 Тл) и механи-
ческими напряжениями от тангенциальных сил, которые
принимаются не более 2000-10Б Па. У восьмиполюсных
Рис. 5-1. Ротор компенсатора 100 МВ-А.
87
SZ9t
Рис. o-2. Остов ротора компенсатора с водородным охлаждением мощностью ) 00 МВ-А.
88
машин расточка остова находится н пределах 900—
950 мм.
Конструкция сочленения остова ротора с хвостовика-
ми валов имеет ряд отличительных особенностей. Для
осуществления форсированного охлаждения обмотки
ротора во фланцах валов выполнено восемь круглых
отверстий диаметром 160 мм для входа охлаждающего
газа внутрь остова и подачи его к каналам катушек
полюсов. В зоне посадки остова на хвостовики в валу
выполнены каналы прямоугольной формы, и посадочные
Рис. 5-3. Конструкция внешних каналов массивного остова и под-
вод охлаждающего газа к вентиляционным каналам катушек.
участки хвостовиков валов имеют форму ребер. Поса-
дочное усилие распределяется на коротких участках
торцевых частей остова, и принимаемый натяг остова
на хвостовики валов должен учитывать деформацию
сжатия ребер.
Конструкция массивного ротора большой жесткости
повышает надежность механического крепления полю-
сов, значительно увеличивает критическую скорость ро-
тора и до 15% уменьшает массу ротора. Несколько по-
вышенная стоимость массивного остова в сравнении
с наборным из пакетов, насаженных на вал, вполне оку-
нается его эксплуатационной надежностью.
В остове имеются радиальные вентиляционные от-
верстия, равномерно распределенные по длине, через
89
которые газ проходит в трапецеидальные пазы, выпол-
ненные на наружной поверхности остова и закрытые
снаружи алюминиевыми клиньями (рис. 5-3). Клинья
служат для подвода охлаждающего газа к внутренним
каналам катушек смежных полюсов, а также выполняют
роль пружинодержателей для предохранения катушек
полюсов от радиальных перемещений. Внутренняя по-
верхность клиньев в зоне выхода газа из радиальных
отверстий имеет форму обтекателей, длила которых
должна быть по возможности большей для уменьшения
сопротивления входа газа в каналы между катушками
и полюсами.
На внешней поверхности остова па каждой грани
имеются по два продольных паза, в которые входят
хвосты полюсов и крепятся в них тангенциальными
клиньями. В валу со стороны контактных колец или
бесщеточного возбудителя выполнено центральное от-
верстие, в котором располагается токоподвод к обмотке
ротора.
На рис. 5-4 показан ротор компенсатора мощностью
50 МВ Л с водородным охлаждением и частотой вра-
щения 750 об/мин, у которого остов состоит из отдель-
ных пакетов, насаженных горячей посадкой на вал.
Посадка пакетов осуществляется с натягом, который
выбирается несколько больше деформации остова ро-
тора при разгонной скорости. Напряжение растяжения
на внутренней расточке пакетов принимается ле более
20- 10s Па. У компенсатора с	вал ротора имеет
относительно малый прогиб, чем обеспечивается нор-
мальная виброустопчипостъ ротора. Пакеты остова соби-
раются из стальных листов марки Ст4 толщиной 50—
60 мм, скрепленных между собой электросваркой через
круглые отверстия в соседних листах. Отверстия в лис-
тах смещены друг относительно друга. Между паке-
тами установлены дистанционные распорки, образующие
радиальные вентиляционные каналы шириной 50 мм.
Для подвода охлаждающего газа к ним в средней части
вала выполнены осевые каналы. В радиальных каналах
остова у выхода газа установлены обтекатели, направ-
ляющие газ во внутренние каналы катушек.
У компенсаторов с частотой вращения 1000 об/мин
остов ротора выполняется цельнокованым с валом. Для
установки полюсов центральная часть остова выпол-
няется шестигранной формы с двумя аксиальными па-
Э9
Рис. 5-4. Ротор компенсатора 50 МВ-А с остовом па пакетов, насаженных на вал.
91
замн на каждой грани. Крепление полюсов такое же,
как у компенсаторов, описанных выше. Цельнокованые
с валом остовы роторов практически исключают приме-
нение внутреннего охлаждения катушек полюсов с по-
дачей газа через внутреннюю расточку остова из-за
малого диаметра.
Критическая частота вращения компенсаторов всегда
превышает номинальную частоту вращения. Для умень-
шения прогиба вала и увеличения виброустойчивости
у роторов с наборным остовом и большой активной
длиной полюсов (более 1,5 м) пакеты должны быть рас-
клинены между собой установкой касательных клиньев
в радиальных каналах.
5-3. ПОЛЮСЫ И ОБМОТКА РОТОРА
Сердечники полюсов. Конструктивное исполнение по-
люсов оказывает большое влияние на надежность, пара-
метры и пусковые характеристики компенсаторов, на
потери и трудоемкость изготовления роторов. Полюсы
роторов выполняются шихтованными или массивными,
при этом каждое исполнение имеет определенные пре-
имущества и недостатки. До 1965 г. в Советском Союзе
все компенсаторы мощностью до 75 МВ'А выполнялись
с шихтованными полюсами с целью получения требуе-
мых параметров и снижения потерь на поверхности по-
люсных башмаков.
На рис. 5-5 показан шихтованный полюс ротора
мощного синхронного компенсатора. Полюс состоит из
штампованных стальных листов толщиной 1,5 мм,
спрессованных между двумя массивными щеками с по-
92
мощью стяжных шпилек, и демпферной обмотки, распо-
ложенной в полюсном башмаке. Листы полюсов штам-
пуются из стали Ст.З СП, а для полюсов длиной более
1,2 м—из холоднокатаной листовой стали, которая
обеспечивает более качественную сборку полюсов бла-
годаря малой коробоватостн листов и лучшим механи-
ческим свойствам. Имеющаяся на поверхности листов
оксидная пленка (без покрытия) исключает замыкания
листов полюса между собой, является достаточной изо-
ляцией от вихревых токов и поэтому снижает потери
на поверхности полюсных башмаков. Сечение стяжных
шпилек должно обеспечивать надежную и плотную прес-
совку полюсов. Давление прессовки принимается ЗОХ
ХЮ1 Па. Щеки полюсов — кованые из стали марок
40- -45.
Шихтованные полюсы, так же как массивные, кре-
пятся к остову с помощью двух хвостовиков Т-образной
формы и тангенциальных клиньев. Для повышения ме-
ханической устойчивости хвостовики полюсов снизу по
15 мм с каждой стороны провариваются на глубину до
5 мм по всей длине полюса. Сечение клиньев должно
быть достаточно большим для надежной клиновки по-
люсов. Ширина и суммарная высота двух клиньев
должны быть не менее 30 мм, а тонкий конец клина
9—10 мм. Обычно уклон плоскости касания парных
клиньев принимается 1 :200 и для компенсаторов мощ-
ностью 160 МВ-А и выше 1 :300. Проварка хвостовиков
повышает на 35% допускаемую нагрузку и одновремен-
но увеличивает жесткость полюсов, что облегчает сборку
ротора.
Рис. 5-5. Шихтованный полюс ротора.
93
t а б л н u a 5-1
Размеры хцостов полюсов и допустимые нагрузки
Размеры хвостов, мм							Rnwefiu лаза, Mil					Допустимая нагрузка, ПУ- na
а	ь	г	1	1 *	'>	ft	'г		in	h	n	
38	70	58	32	НО	2	2	1 .5	42	74	w	32	900
48	86	G6	40	150	3	3	1.5	52	90	68	40	1000
55	100	«0	45	160	3	3	1,5	59	105	82	45	1000
75	135	90	60	215	5	3	1.5	79	139	95	60	1000
На рис. 5-6 и в табл. 5-1 приведены размеры и до-
пустимые механические напряжения на Т-образные
хвосты шихтованных полюсов. Если остов ротора вы-
полняется из пакетов, насаженных на вал, и между
ними имеются вентиляционные каналы, расчетная на-
грузка на единицу длины хвоста полюса из-за подат-
ливости клиньев в зоне каналов будет больше средней
нагрузки от центробежных сил:
где I — расстояние между осями вентиляционных кана-
лов; /|—ширина пакета; q— центробежная сила еди-
ницы длины полюса.
По qt выбираются размеры хвостовиков полюсов.
Наиболее нагруженной в полюсе является хвостовая
зона полюсной щеки, на которую действует не только
центробежная сила щеки, но и центробежная сила от
массы лобовой части катушки и сегмента демпферной
обмотки. При этом суммарное приведенное напряжение
растяжения шейки хвоста и изгиба заплечика хвоста
должно быть не более 2500-10г’ Па. Для уменьшения
Рис. 5-6. Размеры Т-образных хвостов полюсов
и пазов в остове ротора.
94
концентрации напряжений в местах резкого изменения
сечения хвостовика щеки применяются радиус закруг-
ления г2=5 мм и повышенная чистота обработки по-
верхности.
Шихтованные полюсы снабжены демпферной о б мот
кой. предназначенной для пуска компенсатора, которая
выполняется из круглых латунных и бронзовых стерж-
ней, уложенных в отверстиях полюсных башмаков. Кон-
цы стержней входят в отверстия медных демпферных
сегментов и припаиваются к ним серебряным припоем
ПСР-45. Сегменты крепятся центрирующим выступом
к щеке полюсного башмака. Крайние стержни выпол-
няются из хромоцинковой бронзы, которая имеет вы-
сокую механическую прочность и удельное сопротивле-
ние, близкое к сопротивлению меди. Поскольку роторы
мощных компенсаторов имеют большую инерционную
массу, в процессе пуска происходит нагрев демпферных
стержней до 250—350°С. Это усугубляется неравномер-
ным нагревом средних и крайних стержней, если все
стержни выполнены из одного материала. Выполнение
крайних стержней с меньшим удельным сопротивлением
по сравнению со средними позволяет выровнять их на-
грев и исключить неравномерное их удлинение. Для
компенсаторов мощностью 37,5 МВ-А и выше диаметр
стержней находится в пределах 25—28 мм, при этом
должны обеспечиваться требуемые пусковые характе-
ристики. Сегменты соседних полюсов соединяются меж-
ду собой в замкнутое кольцо медными гибкими в сред-
ней части накладками и болтами из бронзы марки
БрАЖМЦ 10-3-1,5. Для исключения отгиба в радиаль-
ном направлении концов сегментов и накладок они
крепятся к остову шарнирными тягами.
Как видно из описания, конструкция шихтованных
полюсов является весьма сложным узлом компенсатора.
Более простыми в изготовлении и надежными в экс-
плуатации являются массивные полюсы, применяемые
у компенсаторов с водородным охлаждением мощностью
32—160 МВ А и у компенсаторов с воздушным охлаж-
дением. Это стало возможным после проведения иссле-
дований однотипных компенсаторов с шихтованными
и массивными полюсами и определения опытных пара-
метров. Экспериментальные исследования показали, что
скорости нарастания токов статора н ротора при фор-
сировке возбуждения, гашение поля после отключения
9J5
машины и ряд других характеристик в переходных ре-
жимах, имеющих важное значение для устойчивой ра-
боты линий электропередачи, у компенсаторов с мас-
сивными и шихтованными полюсами практически рав-
ноценны.
На рис. 5-7 показан массивный полюс ротора в сборе
с катушками положительного и отрицательного воз-
Рис. 5-7. Массивный сердечник полюса с катушками положитель-
ного и отрицательного возбуждения.
I — катушка положительного возбуждения; 1 — катушка отрицательного вол
Суждения: S - соединение нинолов верхнее и нижней катушек отрицатель-
ного возбуждения
да
буждения мощного компенсатора. Роль демпферной об-
мотки у компенсаторов с массивными полюсами выпол-
няет поверхностный слон полюсных башмаков. Пара-
метры полюсов для расчета пусковых характеристик и
переходных процессов компенсаторов определяются глу-
биной токопроводящего слоя, который создается в мас-
сиве переменным магнитным полем. Для получения
демпферной системы торцевые части полюсных башма-
ков массивных полюсов соединяются медными сегмен-
1Л
Рис. 5-8. Демпферные сегменты ротора с массивными по-
люсами.
тами и гибкими в средней части накладками (рис. 5-8).
Важное значение для надежной работы компенсаторов
с массивными полюсами имеет обеспечение плотного
контакта сегментов с полюсными башмаками и соеди-
нения концов сегментов между собой. Это обеспечивает-
ся серебрением контактных поверхностей и креплением
контактных соединений болтами из высокопрочной брон-
зы. Превышение температуры полюсных башмаков за
время пуска должно быть не выше 150°С, а демпферных
сегментов 50°С. Более высокий нагрев может вызвать
нарушение контактных соединений и повреждение изо-
ляционных полюсных шайб. На рис. 5-9 изображены но-
7—274	97
0,5 мм. Соединение выводов смежных катушек между
собой производится внахлест.
При сравнительно большой длине полюсных катушек
и высокой окружной скорости ротора важное значение
имеет изоляция катушек от полюсов. Сердечники полю-
сов изолируются твердо прессованными коробами, вы-
полненными из стеклоткани на эпокеидно-фенольном
лаке, которые надеты на торцевые части полюсов. В пря-
мой части полюсов изоляция выполнена листовым стек-
лотекстолитом, соединенным на длине 50 -60 мм между
собой внахлест и склеенным эпоксидным клеем.
Сверху и снизу катушки изолируются от полюсного
башмака и от остова ротора изоляционными шайбами
толщиной 12—14 мм, выполненными из стеклотекстоли-
та марки СТЭФ. Изоляционные шайбы длиной более
1,5 м выполняются составными из двух или более частей.
Поскольку верхние шайбы подвергаются большим меха-
ническим напряжениям от центробежных сил и тепло-
вого расширения катушек, склейка шайб выполняется
эпоксидным клеем горячего отвердения под давлением.
Изоляционные шайбы из гетипакса в настоящее время
пе применяются из-за их недостаточной нагревостойко-
сти и механической прочности.
Для внутренней вентиляции обмотки возбуждения
между катушками и сердечниками полюсов имеются
большие зазоры (12—15 мм на сторону). Катушки на
полюсах расклиниваются прокладками из стеклотексто-
лита, образуя при этом вентиляционные камеры (см.
рис. 5-7). Проходное сечение каждой камеры примерно
равно площади двух выходных отверстий в полюсном
башмаке. Распределение прокладок по длине должно
быть таким, чтобы часть их совпадала с распорками,
установленными между катушками. Для предохранения
от радиальных перемещений катушки прижимаются
к полюсным башмакам пружинами, установленными
в отверстиях остова ротора.
У компенсаторов с реверсивным бесщеточным воз-
буждением вместо изоляционных шайб устанавливают-
ся специальные катушки высотой 20—22 мм, которые
включаются при работе компенсатора с отрицательным
током возбуждения. Катушки выполнены нз прямо-
угольного провода с изоляцией ПСД, по два провод-
ника в параллель, с числом витков, примерно равным
половине витков основной катушки возбуждения
кю
(рис. 5-10). Катушки изолированы по всему периметру
стеклослюдинитовой и стеклобандажной лентами, по-
крыты эпоксидным лаком и запечены под давлением.
Верхние и нижние катушки каждого полюса и катушки
всех полюсов соединены последовательно и образуют
дополнительную обмотку возбуждения ротора. Концы
се выведены на противоположной стороне от выводов
основной обмотки возбуждения.
Рис. 5 10. Вспомогательная катушка полюса компенсатора 50 МВ-А
для отрицательного возбуждения.
На боковые стороны катушек действует значительное
изгибающее усилие в тангенциальном направлении. Это
усилие тем больше, нем шире катушка, и достигает
0,3—0,5 центробежной силы катушки. Для исключения
деформации катушек между ними устанавливаются рас-
порки, причем число распорок по длине выбирается та-
ким, чтобы напряжение изгиба в отожженной меди не
превышало 500-10s Па. Распорки выполняются из не-
магнитного материала, чаще всего нз высокопрочного
алюминиевого сплава марки ЛК-6, если механическое
напряжение в распорке до 1000- 10s Па, или литыми из
сплава ЛЛ2, если напряжение до 600-10s Па (рис. 5-11).
Крепление распорок к остову ротора выполняется пред-
101
или более частей, силуминовые диффузоры. Внутренний диаметр
расточки диффузора выполняется на 8—10 мм больше диаметра
вентилятора, так как при меньшем зазоре возможно задевание ло-
паток вентилятора. Плоские стальные щиты должны находиться на
расстоянии не менее 80 мм от лобовых частей обмотки для исклю-
чения их нагревания токами от полей рассеяния и вибрации при
пуске компенсатора.
Рис. 6-1. Щит сварной конструк-
ции с корпусом подшипника для
внутренней установки вкладыша.
Рис. 6-2. Щит сварной кон-
струкции с корпусом подшип-
ника для наружной уста ней и
вкладыша.
Для направления потока нагретого газа от кольцевой камеры
над лобовыми частями обмотки к газоохладителям промежуток меж-
ду внутренним щитом и камерами газоохладителей закрывается. Это
обеспечивает падежное уплотнение камеры и исключает перетоки
нагретого газа мимо газоохладителей. В компенсаторе мощностью
160 МВ-А лобовые части обмотки закрываются силуминовыми щи-
тами, состоящими из восьми частей, к которым крепятся диффузоры
для направления газа к вентиляторам.
104
Наружные щиты компенсаторов с водородным охлаждением
должны иметь высокую механическую прочность, выдерживать испы-
тательное давление и обеспечивать герметичность, исключая утечки
водорода через места соединений с корпусом машины. У компенса-
торов применяются два исполнения щитов: литые из стали сфериче-
ской формы и сварные с радиальными лапами жесткости. Первое
исполнение щитов применяется для компенсаторов мощностью до
50 МВ А, работающих с избыточным давлением водорода до 10s Па.
Для придания щитам требуемой жссткости они выполняются сфери-
ческими, неразъемными и на внешней поверхности снабжены кольце-
выми и радиальными ребрами. Газоплотное соединение щита со ста-
тором, как и у других исполнений щитов, обеспечивается надлежа-
щей чистотой механической обработки стыкуемых плоскостей, уклад-
кой в кольцевую канавку фланца щита резинового шнура средней
твердости размером 12X12 мм и креплением щита большим числом
болтов М36.
Второе исполнение щитов (рис. 6-1) применяется в компенсато-
рах мощностью 100 MB-А, работающих с избыточным давлением
водорода 2-10* 11а. Щиты указанной конструкции имеют ряд важ-
ных преимуществ:
щиты имеют высокую жесткость в осевом и радиальном на
правлениях;
щиты выполняются со встроенными вкладышами, что значитель
но сокращает расстояние между осями подшипников и общую длину
корпуса компенсатора;
повышается виброустойчивость ротора и подшипников в сравне-
нии с компенсаторами со встроенными стояковыми подшипниками;
упрощается конструкция корпуса статора.
Сварной щит выполняется неразъемным, состоит из плоского
стального щита (днска-стснки) толщиной 60 мы с приваренным
к внутренней поверхности кольцом жесткости и шестью вынесенны-
ми внутрь радиальными лапами, на которые опирается корпус ци-
линдрической формы. Корпус одновременно выполняет роль масля-
ной ванны подшипника, и на внутреннем кольце ее устанавливается
вкладыш. Для возможности установки вкладыша внутрь корпуса
в верхней части имеется съемная крышка. Поверхности соприкосно-
вения крышки с корпусом тщательно обрабатываются и пришабри-
ваются. Крышка крепится к корпусу болтами. Такое исполнение
щитов максимально приближает ось вкладыша к ротору, вписываясь
в свободное пространство между внутренними стенками газоохла-
дителей. Сборка вкладышей производится внутри компенсаторов
с помощью специального приспособления или автокрана через верх-
ний монтажный люк. С внешней стороны корпус подшипника закры-
вается специальным масляным уплотнением, описание которого при-
ведено ниже. Как показала многолетняя практика, такая конструк-
ция наружных щитов со встроенными подшипниками имеет высокую
эксплуатационную надежность.
В компенсаторе мощностью 160 МВ-А расстояние между вну-
тренним и наружным щитами недостаточно для размещения корпуса
подшипника, и поэтому корпус выдвинут за стенку щита наружу
(рис. 6-2). Съемная крышка корпуса устанавливается в этом случае
за стенкой щита, что позволяет производить сборку вкладыша вне
машины. Однако корпус щита из-за наружной установки крышки
становится не газоплотным и его необходимо дополнительно закры-
вать газоплотным кожухом сварной конструкции. При таком испол-
105
нении щитов увеличивается расстояние между осями подшипников.
Для исключения деформации щитов сварной конструкции при экс-
плуатации н.х подвергают отжигу.
6-2. ПОДШИПНИКИ
Большие массы роторов и относительно высокие окружные ско-
рости шеек валов мощных компенсаторов выдвигают ряд требова-
ний к конструкции подшипников и системе маслосмазки для обеспе-
чения безаварийной их работы. У компенсаторов мощностью 50
160 МВ-А давления в подшипниках находятся в пределах
(20—35)-Ю3 Па и окружные скорости шеек 12—20 м/с. Особенно
тяжелые режимы работы подшипников имеют место в процессе пуска
компенсаторов и при свободном выбеге ротора после отключения
машины от сети. Надежная работа подшипников определяется со-
вершенством их конструкции, точностью и чистотой обработки дета-
лей подшипников и шеек валов, а также правильными монтажом и
эксплуатацией.
У компенсаторов мощностью до 50 МВ-А, у которых давления
в подшипниках (18—-20)-10’ Па и окружные скорости шеек валов
12 15 м/с, применяются стальные стояковые подшипники с кольце-
вым вкладышем и циркуляционной смазкой. Благодаря малой ши-
рине опорного кольцевого выступа вкладыша обеспечивается его
самоустанавлнваемосгь, т. е. поворот вкладыша на небольшой угол
в осевом направлении, совпадающем с осью шейки вала. Внутрен-
няя рабочая поверхность вкладыша заливается баббитом марки Б-83.
Вкладыш имеет смазочные латупные кольца, назначение которых
обеспечивать резервную смазку при аварийном отключении системы
смазки подшипников. Торцы корпуса подшипника закрываются ла-
биринтными уплотнениями для исключения проникновения масла из
корпуса подшипника внутрь компенсатора. Лабиринтные уплотнения
выполняются разъемными из двух половин и для лучшего улавли-
вания масла — двухкамерными. На внутренней поверхности лаби-
ринта устанавливаются латунные пожн толщиной 2 мм, которые
плотно прилегают к валу.
Высокая окружная скорость вращения шеек вала и высокое
давление на трущиеся поверхности подшипников вызывают значи-
тельные потерн. Для охлаждения подшипников требуется большой
расход масла. Ойо подается сверху подшипника под давлением,
охлаждает шейку и стекает в масляную ванну. Часть масла благо-
даря наличию на нижней половине вкладыша скоса для захода мас-
ла попадает под шейку вала и образует масляную пленку. Слив
масла из подшипника и маслобак происходит через сливную трубу
большего диаметра.
У компенсаторов с водородным охлаждением для исключения
протекания подшипниковых токов изолируются оба подшипника,
поскольку подшипники установлены внутри и менее доступны для
осмотра к ремонта, чем выносные. Это позволяет также осуществ-
лять контроль изоляции подшипников с помощью установленной на
валу компенсатора элекгрощетки, которая используется одновремен-
но и для проверки сопротивления изоляции обмотки возбуждения.
Подшипниковые токи возникают главным образом от наводимой
вдоль вала переменной э. д. с. пульсирующим потоком при асим-
метрии сопротивления магнитных цепей каждой пары полюсов. На-
водимая в валу э. д. с. невелика и составляет на концах вала
106
Рис. 6-3. Щитовой сегментный подшипник.
107
10—15 В. Этого напряжения достаточно для возникновения элемен-
тарных электрических разрядов черед масляную пленку между шей-
кой и вкладышем подшипника, приводящих к электроэрозионному
действию и разрушению плоскостей трения. Стояковые подшипники
изолируются от корпуса путем прокладки под ними гетнпаксовых
пластин п крепления стояков изолированными болтами и штифтами.
Одновременно должны быть изолированы от корпуса подшипника
маслопроводы и приборы теплового контроля (см. гл. 12].
Щиты со встроенными подшипниками выполняются с сегмент-
ными вкладышами (рис. 6-3), которые впервые разработаны и внед-
редны не заводе «Уралэлектротяжмаш». Основная цель применения
сегментных подшипников: равномерное распределение нагрузки меж-
ду сегментами и поверхностью каждого нз них, уменьшение потерь
трения и повышение эксплуатационной надежности подшипников.
Вкладыш подшипника стальной, разъемный из двух половин, внутри
пего установлены сегменты. Рабочая поверхность вкладыша зали-
вается баббитом Б-83 [27].
Нижние рабочие сегменты попарно располагаются вдоль осн
шейки пала и полусферическими опорами опираются в двуплечие
балансиры [см. гл. 12]. Последние опираются на опоры, впрессо-
ванные в отверстия вкладыша. Поверхность касания опор с балан-
сиром выполнена цилиндрической формы. На середине боковых по-
верхностей сегментов, по окружности шейки, ввернуты винты с го-
ловками сферической формы, которые уширяются в сухари, жестко
укрепленные во вкладыши. Для образования масляной пленки между
сегментами и шейкой нала на набегающей кромке сегментов выпол-
нены скосы 15x05 мм для захода масла и опоры сегментов смеще-
ны от средней линии по направлению вращения на 5—6% от длины
сегмента При этом опоры сегментов располагаются симметрично
относительно вертикальной плоскости для выравнивания нагрузки
между сегментами. Все опорные детали и балансиры выполняются
из высокопрочной легированной стали и подвергаются закалке для
исключения их смятия
Сегменты верхней половины вкладыша выполняются в 2 раза
длиннее нижних и крепятся жестко винтами к корпусу вкладыша
с зазором 0,8—1.2 мм относительно шейки вала. В середине бабби-
товой поверхности этих сегментов имеется выточка, через которую
масло подается к нижним сегментам. Внутри корпуса вкладыша
поддерживается уровень масла выше нижних сегментов. Нагретое
масло стекает через переливные трубки и отверстия в ванну под-
шипника и затем по сливной трубе в бак маслоустановкп.
На внешней стороне вкладыша укреплены изолированные опор-
ные колодки, которыми вкладыш крепится в опорном кольце корпу-
са подшипника. Изоляция колодок обеспечивает надежную защиту
от подшипниковых токов и исключает необходимость в изолирова-
нии труб маслопроводов, присоединенных к корпусу подшипника.
В подшипниках указанной конструкции применяется дополнительно
дисковая смазка, предохраняющая шейки вала от повреждения при
свободном выбеге ротора после отключения компенсатора и случае,
если нс включится резервная система смазки. Диск вала и имеющий-
ся на торце вкладыша баббитовый пояс предохраняют ротор от
осевого разбега.
Высокая эксплуатационная надежность описанной конструкции
сегментных подшипников позволяет их использовать па большие на-
грузки в самых мощных компенсаторах 100 MB-А и более.
108
Надежная работа сегментного подшипника обеспечивается при
наличии слоя смазки между трущимися поверхностями шейки вала
и опорных сегментов. Толщина слоя смазки зависит от нагрузки,
окружной скорости шейки вала и вязкости масла. Оптимальная
толщина масляной пленки определяется из условия получения мини-
мума потерь на трение при достаточной толщине пленки, исключаю-
щей касания трущихся плоскостей при работе В этом случае потери
и нагрев масла, протекающего между шейкой и сегментами, возни-
кают в основном от молекулярного трения в слое смазки, и выде-
ляемое при этом тепло полностью отводится циркулирующим мас-
лом без значительного повышения температуры пагрева сегментов.
Рис. 6-4. Сегментный вкладыш (расчетная схема).
Толщина слоя смазки зависит от удельной нагрузки на поверх-
ности трения сегментов, которая принимается до 35-10’ Па. При
большей удельной нагрузке происходит интенсивное выдавливание
масла нз пленки, и ее толщина может оказаться меньше допустимой.
Ниже приведены методика и пример расчета сегментного под-
шипника (рис. 6-4) компенсатора мощностью 100 МВ-А.
Исходные данные для расчета:
масса ротора Mp=74-10s кг;
наружный диаметр ротора 0=242 см;
длина активной стали сердечника статора без каналов L=
—206 см;
номинальная частота вращения ротора «=750 об/мин;
диаметр шейки вала rf = 40 су
число опорных сегментов т=4.
Графически определяются.
длина дуги сегмента I, см.
ширина сегмента по оси вала b, < v
Нагрузка на подшипник определяется с учетом одностороннего
магнитного притяжения ротора:
Fn4-FM 74-10»-9,R-4- 149-1 О’
_ -г _г---------------440.10’ Н,
гп -	2
где — сила одностороннего магнитного притяжения ротора при
начальном эксцентриситете, равном 10% воздушного зазора:
FM=3D£=3-242-206—149-Ю3 Н.
109
Удельная нагрузка на сегменты подшипника q зависит от на-
грузки на подшипнпк, размеров сегментов и угла расположения
опор а. Размер сегментов по дуге окружности шейки вала реко-
мендуется принимать не более ) 20е, а опоры сегментов располагай,
симметрично относительно вертикальной оси вкладыша под углом
а = 30°. Поскольку сферические опоры сегментов смещены относи-
тельно их середины в сторону вращения шейки вала, сами сегменты
располагаются несимметрично относительно вертикальной оси. Раз-
меры сегментов выбираются такими, чтобы отношение Ifb находи-
лось в пределах 0,9—1,0. При диаметре шейки вала 400 мм графи
чески определяют размеры сегментов: Л=0,!95 и /=0,209 м.
Удельная нагрузка на сегменты с учетом расположения опор
под углом а=30° равна:
Fn-10’	440.10“
созоод/5 cos30°-4.0,209-0J95 =34 |<15 Пя-
При вращении вала благодаря вязким свойствам смазки шей-
кой вала непрерывно подается охлажденное масло между плоско-
стями трения, а сегменты устанавливаются в положение, при кото-
ром масляная пленка на входной кромке существенно больше, чем
на выходной. Минимальная толщина масляной пленки рассчитывает-
ся по формуле
/ \vzmb
"min  * 1 /	1	/Г \»т
У 30Fn------ I -4-It^I
п сое а ' ( kb II
„	/	4-15,7-28-Ю_,-6-4-0,195
= ° -209 I/ ------------j---г---7~ 0 209 vT "
= 0,0436-10-* м = 0,0436 мм,
где v — окружная скорость шейки вала:
ndn 3,14-0,4-750
° = "бо*=—50— = 15>7 м/с;
г=28Ю-’ Па-с
— вязкость масла при средней температуре в масляной пленке около
50°С (для турбинного масла 30); k— число рядов сегментов, рав-
но 2.
Для надежной работы подшипника толщина масляной пленки
должна быть не менее 0,04 мм.
Для расчета потерь в подшипнике предварительно определяют
коэффициент трения в масляной пленке
11=2,5
гпги5-10~* Г // \*1________
~ 1 [' + т |~
п cos а
= 2,5
4<0-10* 67566
28-10~*-15.7-4-0,195
НО
Потери па трепне в подшипнике равны.
Ра = 9,8рvqrnlb=9,8 0,00306 • 15,7 • 34 • 10*  4 • 0,209 • 0,195 = 27 -1 О’ Вт.
Расход масла, л/мин, для охлаждения подшипника определяется
из условия допустимого превышения температуры масла в пределах
ЛО„=20 ^25’С:
Рп 27
—35	— 35 20“	47 л/мин.
Расход масла определяется практически в зависимости от на-
грева вкладыша, и он чаще всего существенно меньше расчетного.
6-3. КАМЕРА КОНТАКТНЫХ КОЛЕЦ И УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА
Контактные кольца ротора и щеточный аппарат, через которые
осуществляегся подача напряжения к обмотке возбуждения, явля-
ются ответственным узлом
у компенсаторов с водородным
охлаждением, от хорошей ра-
боты которого в значительной
степени зависит надежная ра-
бота машин. Для быстрого ос-
мотра и выполнения ревизии
без вытеснения водорода из
компенсатора они вынесены
в отдельную камеру, прифлан-
цованную к наружному щиту.
Камера заполняется водородом
из корпуса компенсатора через
соединительную трубу.
В компенсаторах с водо-
родным охлаждением приме-
няются два исполнения камер
контактных колец:
камера соединяется с кор-
пусом машины трубами для ее
вентиляции и герметически от-
деляется от корпуса только на
время осмотра;
камера полностью отделена
от корпуса машины масляным
уплотнением и снабжена авто-
номной системой охлаждения.
Первое исполнение камеры
применяется в компенсаторах
мощностью 50 МВ-А и в ком-
пенсаторах старой серии мощ-
ностью 37,5 и 75 МВ-А. В ка-
мере установлена траверса щет-
кодержателей, шипы которой
присоединены гибкими пере-
мычками к двум газоплот-
ным выводам в нижней части
камеры. Потери от трения
электрощеток отводятся цир-
Рис, 6-5. Установка электромаг-
нитного уплотнения в камере кон-
тактных колец.
111
кулирующим через камеру водородом. Подача водорода осу-
ществляется через две трубы вверху камеры, соединенные с зоной
давления внутри компенсатора, и отводится в корпус маши-
ны через нижнюю трубу и специальный бачок для улавливания
угольной пыли Для осмотра контактных колец и щеток при непо-
движном роторе камера отделяется от общего объема водорода
3 корпусе компенсатора с помощью электромагнитного резинового
уплотнения. Само уплотнение выполнено в виде плоской резиновой
шайбы толщиной 5—6 мм. газоплотно присоединенной по наружно-
му контуру к внутренней стороне щита, а с внутренней стороны
Рис 6-6. Камера контактных колец компенсато-
ров мощностью 100 н 160 МВ-А.
112
резина зажата между прижимным стальным кольцом и вторым
стальным кольцом — якорем электромагнита (рис. 6-5). Усилие при-
жатия резинового уплотнения к диску вала создается кольцевым,
охватывающим вал" электромагнитом с бифнлярной обмоткой. По-
следнее необходимо для исключения намагничивания вала. Для обес-
печения плотного прижатия резиновой шайбы к стальному кольцу
зазор между якорем и электромагнитом выполняется на 2 мм боль-
ше зазора уплотнения относительно кольца вала.
У компенсаторов мощностью 50 MB-А, работающих при избы-
точном давлении водорода 10’ Па, после снятия давления в камере
создается дополнительное усилие
на резиновое уплотнение от вну-
треннего давления водорода. Это
позволило отказаться от примене-
ния в этих машинах электромаг-
нита, и уплотнение камеры при не-
подвижном роторе осуществляется
быстрым открытием вентиля для
выпуска водорода из камеры. При
таком исполнении уплотнения
нельзя закрыть камеру при рабо-
те компенсатора с давлением водо-
рода менее (0,4—0,5)-Ю'" Па.
Второе исполнение камеры
(рис. 6-6) применяется в компенса-
торах мощностью 100 и 160 МВ-А,
у которых большая токовая на-
грузка колец. В нижней ее части
установлены два водяных охлади-
теля, через которые циркулирует
водород под напором центробеж-
ного вентилятора, установленного
в камере на валу компенсатора.
Нагрев контактных колец в этом
случае ниже, что благоприятно
влияет на работу7 скользящего кон-
такта. Камера отделена от корпу-
са компенсатора масляным уплот-
нением кольцевого типа (рис 6-7).
Оно представляет собой стальное
Рис. 6-7. Масляное уплотнение
кольцевого типа.
разъемное из днух половин кольцо
с баббитовой поверхностью трения,
в котором по окружности вы-
полнены отверстия для прохода
масла к шейке вала Корпус
уплотнения, в котором свободно перемещается в радиальном на-
правлении вкладыш уплотнения, крепится к торцевой стенке под-
шипника изолированными болтами и изолирован от пего резиновой
шайбой.
При осмотре камеры масло, подаваемое под давлением,
превышающим давление водорода внутри корпуса машины па
(0,6—0,7)-10’ Па, растекается в обе стороны вдоль осн вала п пре-
пятствует утечке водорода из корпуса машины. При работе компен-
сатора уплотнение выполняет роль лабиринтного уплотнения, и рас-
ход масла через него практически прекращается.
8—274
113
Несмотря на более сложную конструкцию камеры и масляного
уплотнения, применение их для мощных компенсаторов вполне
оправдывается, поскольку исключается попадание угольной пыли от
электрощеток внутрь машины и на обмотки,’ стабилизируется
содержание влаги в камере и снижается нагрев контактных
колен.
В компенсаторах с бесщеточным возбуждением уплотнение для
газоплотного отделения возбудителей от корпуса машины не приме-
няется с учетом возможности длительной работы возбудителей без
ревизии.
6-4. СИСТЕМА ПИТАНИЯ МАСЛОМ ПОДШИПНИКОВ
Для сыазкн и охлаждения подшипников требуется значительный
расход масла, подача которого осуществляется системой смазки.
Система смазки должна обеспечивать заданный расход масла с опре-
деленным давлением, автоматическое включение резервной подачи
смазки при аварийном отключении рабочей системы, очистку масла,
подаваемого в подшипники, и исключение подсоса воздуха из масля-
ной системы внутрь машины.
Масло в подшипники подается шестеренным насосом с асинхрон-
ным короткозамкнутым двигателем. По принципу действия шесте-
ренный насос — объемный, производительность его мало изменяется
от нагрева и кинематической вязкости масла. Мощность приводного
двигателя—1,5—2,2 кВт при частоте вращения 1500 об/мин. Двига-
тели должны применяться во взрывоопасном исполнении. Параллель-
но с рабочим насосом в маслосистеме устанавливается аналогичный
резервный, но с двигателем постоянного тока на случай аварий-
ного отключения питания собственных нужд. Масло под давле-
нием, превышающим давление газа в корпусе компенсатора па
(0,6—0,7) • 105 Па (на входе в подшипник), через напорные трубы
подается к верхней части подшипников. Напор насосов при этом
должен быть (1,1—1,2)-ИР Па, поскольку они устанавливаются
в фундаменте под компенсатором на отметке ниже уровня подшип-
ника до 5 м. Подогретое масло из вкладыша сливается в масляную
ванну подшипника и затем по сливной трубе в рабочий маслобак.
У компенсаторов мощностью 50—160 МВ-А напорный трубопровод
выполняется нз труб диаметром 25 мм, а сливные трубы диаметром
80—90 мм, которые обеспечивают свободный слив масла нз подшип-
ников в маслобак. В рабочем маслобаке установлен водяной масло-
охладитель, состоящий из медных трубок с навитыми на них прово-
лочными спиралями. Концы трубок развальцованы в трубных досках.
Охладитель расположен горизонтально и герметично присоединен
трубной доской к фланцу боковой стенки маслобака. К внешней
стороне трубной доски присоединена крышка с двумя патрубками,
через которые подается охлаждающая вода.
В тех случаях, когда маслобак со встроенным маслоохладителем
имеет небольшие габариты, как, например, у компенсатора мощно-
стью 50 МВ-А, он герметически присоединяется к фланцу ннжней
части корпуса статора (см. рис. 3-5), что упрощает герметизацию
маслопроводов и системы маслосмазки.
У компенсаторов большей мощности из-за больших габаритов
маслоохладителей и маслобаков целесообразно выполнять отдельную
маслоустановку, устанавливаемую в подвальной части фундамента.
Маслобак емкостью 1000 л и более со встроенным маслоохладите-
114
1см, насосные агрегаты и другие элементы маслосистсмы собираются
н.ч общей фундаментной плите с целью упрощения монтажа.
Па рис. 12-7 приведена схема системы смазки подшипников. По-
ложение вентилей на схеме показано для нормального рабочего ре-
жима компенсатора. Перед маслонасосом установлены масляные
фильтры для очистки масла, которые могут на случай осмотра и
промывки сеток фильтров кратковременно выключаться из схемы
смазки с помощью двух вентилей (до и после фильтров) и с одно-
временным открытием вентиля на обводной трубе. За насосами уста-
новлены обратные клапаны, позволяющие автоматически включать
рабочий и резервный агрегаты без каких-либо переключений в схеме.
На напорных маслопроводах каждого подшипника установлены вен-
тили для регулирования расхода масла через каждый подшипник,
манометры и струйные реле РС2-ЦНИИ Ду V/з". Последние вклю-
чают резервный агрегат смазки при снижении давления масла в на-
порном маслопроводе ниже допустимого или аварийном отключении
рабочего агрегата. На маслобаке установлен поплавковый указа-
тель уровня масля типа УЖИ, позволяющий визуально проверять
уровень масла в бакс и включающий сигнал в случае понижения его
уровня В подвальной части фундамента устанавливаются резерв-
ный маслобак увеличенной емкости (в 2 раза), па котором имеется
вентилятор для откачки в атмосферу водорода. При открытой каме-
ре контактных колеи и подаче масла под избыточным давлением
в уплотнение вала масло, вытекающее нз уплотнения вала в сторону
воздуха, сливается в резервный маслобак. Поэтому воздух в водо-
род, выделяющиеся из масла, должны удаляться в атмосферу
с помощью вентилятора. Большая часть масла, вытекающего из
уплотнения вала внутрь машины, не требует очистки и сливается
в общую систему смазки. При работе компенсатора слив масла из
уплотнения в резервный бак прекращается н вентилятор не рабо-
тает. В сливном трубопроводе уплотнения вала выполнена гидрав-
лическая петля, соединенная со сливной грубой из корпуса подшип-
ника, отделяющая объем газа в камере контактных колец от объема
газа в корпусе компенсатора.
У компенсаторов мощностью 50 МВ-А и у компенсаторов с бес-
щеточным возбуждением ввиду отсутствия масляного уплотнения
схема смазки упрощается и на резервном маслобаке не устанавли-
вают вытяжной вентилятор.
ГЛАВА СЕДЬМАЯ
КОНСТРУКЦИЯ СИНХРОННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ
С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ
7-1. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ
Компенсаторы мощностью до 25 МВ-Л выполняются
с воздушным охлаждением и устанавливаются в закры-
том помещении. Согласно требованиям ГОСТ 609-75
«Компенсаторы синхронные» предприятиями-изготовите-
лями начат выпуск компенсаторов мощностью 16 МВ-Л
на напряжения 6,3 и 10,5 кВ с частотой вращения
8’	115
1000 об/мин и намечается выпуск компенсаторов
25 МВ-А, 10,5 кВ, 1000 об/мин.
Эти компенсаторы спроектированы с учетом послед-
них достижений крупного электромашиностроения, при-
менены холоднокатаная электротехническая сталь, тер-
мореактивная изоляция типа монолит обмотки статора,
эффективная система вентиляции обмотки ротора
с двусторонним обдувом катушек, полупроводниковая
система возбуждения и др.
На рис. 7-1 приведены зависимость от мощности ма-
шинной постоянной СА, линейной нагрузки А и отноше-
ния 6/т для компенсаторов мощностью 10—25 МВ-Л
нового исполнения, которые характеризуют уровень ис-
пользования активных материалов. Компенсаторы вы-
полняются с частотой вращения 1000 об/мин и внутрен-
ними диаметрами статора, при которых/|/т^1,5, спелью
выполнения машин в меньших габаритах и меньшей мас-
сой, что имеет важное значение при установке компен-
саторов внутри здания. Выбор окружной скорости ро
тора, равной полюсному делению т в сантиметрах, дик-
туется условиями приемлемой линейной нагрузки А,
возможностью размещения обмотки возбуждения на ро-
торе и обеспечения удовлетворительной вентиляции. Для
машин, выполняемых с массивными полюсами, т прини-
мается 0,75—0,9 м, а отношение /r/т для компенсаторов
16 и 25 МВ-А соответственно равно 1,7 и 1,8. Для ком-
Рис. 7-1. Значения машинной постоянной Сл, линейной нагрузки
/1 и отношения /(/т компенсаторов )0—25 МВ-А.
116
иенсаторов с шихтованными полюсами по условиям
механической прочности полюсов и демпферной обмотки
полюсное деление принимается на 8—10% меньше.
Для компенсаторов с воздушным охлаждением ин-
дукция в воздушном зазоре при холостом ходе при-
нимается 0,65—0,7 Тл и линейная нагрузка (5,5—
6)-104 А/м. Магнитные нагрузки отдельных участков
магнитной цепи принимаются на 8—10% ниже, чем
у компенсаторов с водородным охлаждением. В массив-
ных полюсах индукция не должна превышать 1,4 Тл при
холостом ходе и —1,7 Тл при номинальной нагрузке.
Ограничение линейной нагрузки вызывается в основном
требованием снижения потерь и уменьшением токовой
нагрузки обмотки возбуждения. Линейная нагрузка за-
дается в основном числом пазов, выбор которого, как
показано выше (см. табл. 4-1), весьма ограничен кон-
структивным исполнением обмотки статора. У компен-
саторов обмотка статора может выполняться катушеч-
ной при токе до 1000 А и стержневой при большем токе.
При катушечной обмотке имеется возможность изменять
линейную нагрузку путем подбора соответствующего
числа витков в пазу, а при стержневой такой возможно-
сти нет, и линейная нагрузка задается в основном вы-
бором числа пазов. Вследствие указанных ограничений
для компенсаторов одинаковой мощности напряжением
10,5 и 6,3 кВ машинная постоянная и линейная нагрузка
могут получаться примерно одинаковыми.
При проектировании компенсаторов важным обстоя-
тельством является унификация машин одной мощности
с разным рабочим напряжением и машин разной мощ-
ности. С этой целью компенсатор мощностью 16 МВ-А
напряжением 10,5 кВ спроектирован со стержневой об-
моткой с двумя витками в стержне, а компенсатор на-
пряжением 6,3 кВ с одним витком в стержне, что позво-
лило статоры машин напряжениями 10,5 и 6,3 кВ вы-
полнить с одинаковым внутренним диаметром и активной
длиной, по с разными числами пазов и выполнить оди-
наковый ротор для обеих машин. хЧашинная постоянная
в этом случае практически одинаковая для обоих ком-
пенсаторов. Электромагнитные нагрузки и потери у них
отличаются, так как компенсатор с более высоким на-
пряжением получается более использованным. При
этом потери н нагревы обмоток пе превышают допусти-
мые. Нагрев обмоток с термореактивной изоляцией
117
у компенсаторов с воздушным охлаждением по усло-
виям уменьшения потерь, как правило, ниже допусти-
мого. Для этого плотность тока в обмотках принимается
в пределах 3,8—4,2 А/мм2.
Компенсатор мощностью 25 МВ А имеет увеличен-
ные габаритные размеры (внутренний диаметр статора
1,72 м) и окружную скорость ротора 90 м/с. Геометрия
активной зоны, электромагнитные нагрузки компенсато-
ра выбраны такими, чтобы после конструктивных изме-
нений, связанных с его герметизацией, компенсатор
можно было выполнять с водородным охлаждением
мощностью 32 МВ А.
Для уменьшения добавочных потерь от зубцовых
гармонических в компенсаторах с массивными полюсами
воздушный зазор принимается равным около 0,01 внут-
реннего диаметра статора и отношение зазора к ширине
паза не менее 0,8. С целью уменьшения массы полюсов
и снижения рассеяния между ними полюсные башмаки
выполняются с шириной дуги, равной (0,65—0,68)т,
но при этом катушки возбуждения нс должны выступать
за пределы полюсного башмака. Это достигается пра-
вильным выбором числа витков катушек полюсов и се-
чения меди, которое выбирается по допустимой плотно-
сти тока, принимаемой при двусторонней вентиляции
катушек в пределах 3,5—3,8 А/мм2. Для облегчения
изготовления катушек толщина меди катушек должна
быть не менее 3,6 мм и число витков в катушке не бо-
лее 60. Обмотка возбуждения выполняется с изоляцией
класса F, главным образом по условиям эксплуатаци-
онной надежности. Нагрев обмотки возбуждения обычно
менее 130°С.
Пуск компенсаторов асинхронный от пониженного
через реактор напряжения сети. Напряжение при пуске
не превышает 0,5 {7Н, и пусковой ток находится в пре-
делах (2,5—3,0) /„. Превышение температуры башмаков
массивных полюсов при пуске не должно быть бо-
лее 150°С.
Компенсаторы должны допускать два пуска подряд
из холодного состояния и одни пуск после работы с но-
минальной мощностью.
Возбуждение компенсаторов мощностью 16 МВ-А
осуществляется от тиристорного возбудителя с номи-
нальным током 630 А. Возбудитель имеет встроенный
автоматический регулятор возбуждения, который регу-
118
лирует ток ротора в зависимости от изменения напря-
жения на шинах подстанции. Возбуждение компенсато-
ров мощностью 25 и 32 МВ-А осуществляется от полу-
проводникового бесщеточного возбудителя, расположен
кого ла валу компенсатора.
Рассмотренные конструктивные особенности относятся
к компенсаторам с воздушным охлаждением, которые
устанавливаются преимущественно на приемных под-
станциях промышленных предприятий.
Перспективным является применение специальных
компенсаторов с воздушным охлаждением на подстан-
циях металлургических предприятий для компенсации
набросов реактивной мощности, вызванных применением
управляемых тиристорных преобразователей для пита-
ния приводов прокатных станов и др. Резкое колебание
нагрузки приводит к большим набросан активной и ре-
активной мощности и колебаниям напряжения в питаю-
щей сети, которые значительно превосходят допустимые.
Кроме того, большое потребление реактивной мощности
вызывает недопустимое снижение коэффициента мощно-
сти сети.
Применение специальных синхронных компенсаторов,
рассчитанных для ударной нагрузки с большой частотой
набросов (до 1000 в час) и скорости нарастания и убы-
вания мощности не менее 20-кратной номинальной мощ-
ности в секунду, является эффективной мерой по ком-
пенсации реактивной мощности и поддержанию уровня
напряжения сети в допустимых пределах. Отличитель-
ными особенностями этих машин в сравнении с компен-
саторами обычного исполнения является выполнение их
с более низкой реактивностью, низким сопротивлением
демпферной обмотки и высокой кратностью форсировки
возбуждения (не менее 10). В настоящее время для
этой цели начат выпуск компенсаторов мощностью
!0 МВ-А и намечается производство более мощных ком-
пенсаторов 16 и 25 МВ-А.
7-2. КОНСТРУКЦИЯ
Компенсаторы мощностью 10—25 МВ-А внутренней
установки выполняются в закрытом исполнении с опор-
ными стояковыми подшипниками, установленными на
фундаментной плите. Эти компенсаторы во многом ана-
логичны мощным явнополюсным быстроходным синхрон-
ным двигателям.
119
120
Статор. Станина компенсатора мощностью 16 МВ-А
(рис. 7-2) сварной конструкции с раструбом в нижней
части для выхода нагретого воздуха. Сердечник статора
выполнен нз холоднокатаной электротехнической стали
и крепится к станине каку компенсаторов с водородным
охлаждением. Обмотка статора выполнена стержневой
с термореактивной изоляцией и имеет ряд отличитель-
ных особенностей в сравнении с обмотками компенса-
торов, изготовленными ранее. Для напряжения 6,3 кВ
стержни обмотки состоят из одного витка и выполняют-
ся транспонированными по длине пазовой части. С целью
уменьшения длины лобовых частей и снижения их на-
грева обмотка выполнена петлевого типа с укорочением
шага на 0,8 полюсного деления. Это позволяет сокра-
тить суммарную длину лобовых частей в сравнении
с волновой обмоткой примерно на 15% и снизить потери
в обмотке за счет уменьшения средней длины витка.
Крепление стержней между собой и лобовых частях и
к бандажным кольцам выполняется «цепной» вязкой
лавсановым шнуром 4 мм. Головки стержней после пай-
ки припоем ПСР-15 изолируются прессованными кол-
пачками из волокнистого материала ЛГ-4С и заполняют-
ся специальным эпоксидным компаундом.
Аналогично выполняется обмотка статора у компен-
саторов мощностью 25 МВ • А.
Обмотка статора компенсатора 16 МВ А напряже-
нием 10,5 кВ (ток менее 1000 А) также выполнена
стержневой с термореактнвной изоляцией, но с двумя
витками в стержне. Это усложняет конструкцию стерж-
ней, их соединение и изолировку, но значительно по-
вышает надежность обмотки и уменьшает ее нагрев
в сравнении с ранее выполняемой катушечной обмоткой
с микалентной изоляцией у компенсатора 15 МВ-А,
II кВ.
Конструкция такой обмотки показана на рис, 7-3.
Витки стержней в пазовой части выполнены с транспо-
пщней элементарных проводников как в обычных стерж-
нях. Витки изолируются двумя слоями стеклослюдини-
товой ленты толщиной 0,13 мм и одним слоем стеклян-
ной ленты. После опрессовки и запечки стержни
изолируются аналогично, как стержни обмотки с термо-
реактивной изоляцией. Для уменьшения добавочных по-
терь в обмотке нз-за разности э. д. с. в витках, наводи-
мой поперечными полями рассеяния пазов, соединение
121
wo
Рис 7-4. Ротор синхронного компенсатора 16 MB-А с массивными полюсами.
С обеих сторон ротора на валу установлены осевые
вентиляторы пропеллерного типа.
Подвод воздуха к вентиляторам осуществляется си-
луминовыми диффузорами, укрепленными к внутренним
воздухоразделяющнм щитам статора. Применение си-
луминовых диффузоров вместо стальных исключает
втягивание щитов и их вибрацию от наводимых в них
токов от полей рассеяния при пуске компенсатора.
С внешней стороны компенсатор закрыт щитами сварной
конструкции.
Подшипники компенсаторов с воздушным охлажде-
нием стоякового типа с циркуляционной смазкой с до-
полнительными смазочными кольцами. Последние обес-
печивают смазку шеек вала при аварийном отключении
компенсатора из-за неисправности в системе смазки.
Подача смазки осуществляется двумя шестеренными на-
сосами с рабочим двигателем переменного тока 380/220 В
и резервным двигателем постоянного тока 220 В. В ра-
бочем маслобаке встроен водяной маслоохладитель для
охлаждения масла. У компенсаторов, работающих с ра-
зомкнутым циклом вентиляции, охлаждение масла осу-
ществляется воздушным охладителем, установленным
в потоке входящего в машину воздуха (см. рис. 2-5).
Для предохранения от перенаполнения подшипников
маслом подача масла в подшипники производится под
небольшим давлением (0,4—0,5) • 10s Па, при котором
обеспечиваются требуемый расход масла и нормальное
охлаждение подшипников. Для защиты от подшипнико-
вых токов у компенсаторов с воздушным охлаждением
изолируется только один подшипник со стороны кон-
тактных колец или бесщеточного возбудителя.
Подшипники устанавливаются на промежуточные
подставки, которыми они крепятся к фундаментной
плите, позволяющие производить заводку ротора в ста-
тор при монтаже или выемку ротора при ремонтах без
передвижения и подъема статора, а сами подставки
используются как монтажные приспособления.
Компенсатор мощностью 25 МВ-А, напряжением
10,5 кВ для внутренней установки принципиально во
всем аналогичен описанной выше конструкции компен-
сатора мощностью 16 МВ-Л и отличается только габа-
ритами и системой возбуждения. Значительно умень-
шены размеры компенсатора и удельные расходы мате-
риалов в сравнении с рапсе выпускаемым компенсато-
125
ром мощностью 30 МВ-А: меди на 35%, изоляционных
материалов на 38% и общей массы на 14%. Низкие
нагревы обмоток и применение бесщеточного возбужде-
ния обеспечивают падежную работу этих компенсаторов.
В компенсаторах с воздушным охлаждением приме-
няется устройство пожаротушения на случай пожара,
который может возникнуть при повреждении обмотки
статора и образовании дуги в месте повреждения. Для
этой цели применяется пожаротушение водой, выполнен-
ное в виде двух кольцевых труб, расположенных над
лобовыми частями обмотки статора. На боковой стороне
статора имеются два фланца, к которым подводится во-
ПОД давлением (2 3)-10® На. Для исключения лож-
ного включения пожаротушения в трубопроводе подачи
воды выполняется видимый разрыв, который при необ-
ходимости может быть быстро соединен.
Представляет интерес новый проект компенсатора,
который выполнен на заводе «Уралэлектротяжмаш»
с теми же техническими данными, но для наружной
установки. Конструктивное исполнение основных узлов
и параметры компенсатора во всем аналогичны ком-
пенсатору внутренней установки. Подшипники совмеще-
ны с наружными щитами, а два воздухоохладителя
установлены в специальных закрытых кожухах, при-
крепленных к нижним фланцам статора. Основная цель
создания такого компенсатора снижение капитальных
затрат на строительство подстанции. Указанная кон-
струкция позволяет унифицировать компенсаторы мощ-
ностью 25 МВ-А с воздушным охлаждением и мощ-
ностью 32 МВ-А с водородным охлаждением, которые
отличаются друг от друга только герметизацией корпу-
сов. Конструкция компенсатора наружной установки
позволяет производить бескрановый монтаж и выемку
ротора без сдвига с гатора. Масса указанного компенса-
тора увеличивается па 10—15% по сравнению с маши-
ной внутренней установки и несколько сложнее в изго-
товлении.
7-3. ВЕНТИЛЯЦИЯ
У компенсаторов применяется двусторонняя симмет-
ричная радиальная система вентиляции по замкнутому
или разомкнутому циклу. Замкнутый цикл вентиляции
обладает важными преимуществами: практически от-
сутствует засорение обмоток и вентиляционных каналов
126
машины пылью из окружающеи среды, температура
охлаждающего воздуха более стабильна, и нет опасно-
сти сильного увлажнения изоляции обмоток. Благодаря
атому увеличивается долговечность компенсатора, удли-
няются сроки выполнения ревизий и ремонтов машины.
При замкнутом цикле охлаждение нагретого воздуха,
циркулирующего в машине, производится двумя возду-
хоохладителями, установленными снизу машины в под-
вальном помещении. Поскольку для охлаждения ком-
пенсаторов требуется значительный расход воды, необ-
ходимо в этом случае иметь градирню или другое
устройство, где осуществляется охлаждение воды, что
приводит к удорожанию установки компенсатора.
Поэтому в тех случаях, когда позволяют климати-
ческие условия и запыленность окружающего воздуха
не превышает 0,02 г/м3, установка компенсаторов вы-
полняется для работы с разомкнутым циклом вентиля-
ции, с фильтрацией входящего в машину воздуха
фильтрами. Для исключения поступления в компенсатор
воздуха с низкой температурой в холодное время года
следует обеспечить частичную рециркуляцию нагретого
воздуха в машине, который перемешивается с входя-
щим в машину холодным воздухом.
Циркуляция воздуха в компенсаторе, включая воз-
духоохладители или фильтры, обеспечивается напором,
создаваемым осевыми вентиляторами и полюсами ро-
тора. Воздух входит в машину снизу с двух сторон через
патрубки щитов, а нагретый выходит через нижний
раструб корпуса статора.
На рис. 7-5 показана схема внутренней вентиляции
катушек полюсов. На набегающей и сбегающей сторо-
нах полюсных башмаков выполнены наклонные против
вращения ротора отверстия (Л и 5) диаметром 20—
25 мм, выполняющие роль заборников, через которые
воздух из воздушного зазора поступает внутрь в вен-
тиляционные камеры между катушкой и сердечником
полюса. Последние попарно сообщаются между собой,
и охлаждающий воздух, пройдя через две соседние ка-
меры по наклонным отверстиям (В и Г), направленным
по вращению ротора, вновь выходит в воздушный зазор
и затем поступает в радиальные каналы статора. За-
борники и выходные отверстия выполняются с шагом
150—160 мм и чередуются через одно отверстие. Для
расчета вентиляции катушек согласно опытным данным
127
Рис. 7-5. Внутренняя вентиляция
с воздушным охлаждением.
Вад А повернуто
л— Ш
катушек полюсов компенсаторов
принимается, что с внутренней поверхности катушек
снимается около 0,3—0,35 потерь в обмотке возбужде-
ния Рц, при превышении температуры воздуха ЛО2=
= 12ч-15°С. Расход воздуха для внутренней вентиля-
ции, мя/с,
n _ 0,3-i-0,3 5Р,,
ц?воз“ ГТТд^ •
Для данного расхода воздуха определяют диаметр
и число входных и выходных отверстий в полюсах при
скорости воздуха в отверстиях и вентиляционных каме-
рах до 15 м/с. Внутренняя вентиляция торцевых частей
катушек осуществляется
подачей воздуха через па-
зы для крепления полю-
сов и выпуском его через
радиальные отверстия,
выполненные в полюсных
башмаках по два отвер-
стия с обоих концов по-
люсов.
Рис. 7-6. Превышение темпе-
ратуры обмотки ротора с внут-
ренней вентиляцией компенса-
тора 16 MBA, 6,3 кВ,
1000 об/мин.
I — бе, внутреннего охлаждения;
3 — с внутренним охлаждением
128
На рис. 7-6 приведены опытные данные нагрева
обмотки возбуждения компенсатора 16 МВ-А, 6,3 кВ,
1000 об/мин с двусторонней вентиляцией катушек и
и случае только внешней вентиляции катушек, из кото-
рых видна эффективность описанной системы вентиля-
ции.
В компенсаторе мощностью 25 МВ-А наружной уста-
новки система вентиляции аналогична вентиляции ма-
шины внутренней установки, отличаясь только тем,
что в машине полностью исключен подсос воздуха извне
внутрь машины и внутри корпуса циркулирует один и
гот же объем воздуха. Компенсатор может выполняться
н для работы с разомкнутым циклом вентиляции, при
этом вместо кожухов и воздухоохладителей к фланцам
корпуса статора присоединяются соответствующие воз-
духоводы для подвода и отвода охлаждающего воздуха.
ГЛАВА ВОСЬМАЯ
ВОЗБУЖДЕНИЕ СИНХРОННЫХ
КОМПЕНСАТОРОВ
8-1. ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ И ИОННАЯ СИСТЕМЫ
ВОЗБУЖДЕНИЯ
К системам возбуждения компенсаторов предъявляется ком-
плекс требований: заданная точность поддержания напряжения на
шинах подстанции, обеспечение двукратного форсирования возбуж-
дения в аварийных режимах энергосистемы при требуемом быстро-
действии н эксплуатационная надежность. В первую очередь это
относится к мощным компенсаторам, устанавливаемым на районных
подстанциях крупных энергосистем.
В начальный период развития компексаторостроення в Совет-
ском Союзе для компенсаторов мощностью до 75 МВ-А применя-
лось электромашинпое возбуждение. Оно выполнялось н виде
отдельно стоящего электрон а шинного возбудительного агрегата,
состоящего из асинхронного короткозамкнутого двигателя, генера-
тора постоянного тока — возбудителя с подвозбудителем и махови-
ка, смонтированных на общей фундаментной плите. Чтобы обеспе-
чить требуемую форсировку возбуждения при пониженном напря-
жении сети до 0,85(А,, отношение мощности приводного двигателя,
соответствующей максимальному моменту двигателя, к потерям
в обмотке ротора должно быть не менее шести, а инерционная по-
стоянная времени возбудительного агрегата tj пе меньше 60 с.
Инерционная постоянная времени определяется формулой
Tj —	н.
где J—момент инерции возбудительного агрегата, кг-м*; юи =
-лПн/30 — поминальная угловая скорость, рад/с; Рп — номинальная
мощность возбудителя, Вт; лм — номинальная частота вращения,
9—274	129
об/мин. Электромашинные агрегаты обеспечивают при форсировке
возбуждения верхний предел напряжения возбудителя не менее
двойного номинального напряжения возбуждения компенсатора при
двукратном токе ротора в течение 50 с и скорость нарастания на-
пряжения на кольцах ротора не менее двукратного в 1 с.
Для автоматического регулирования напряжения компенсатора
применяется устройство компаундирования с электромагнитным кор-
ректором, которое подключается к трансформаторам тока и напря-
жения, установленным на шинах компенсатора. При изменении тока
и напряжения компенсатора компаундирование и электромагнитный
корректор, включенные в цепь возбуждения возбудителя, автомати-
чески изменяют возбуждение возбудителя, поддерживая напряженке
на шинах компенсатора, а при посадках папряжепия 0,85£7я и ниже
включается релейная форсировка возбуждения.
Электромашинные агрегаты имеют большие габариты и массу
и при номинальном режиме компенсатора н нагрузках, меньших по-
минальных, работают с низкими к. п. д. и cos <р. Кроме того, к не-
достаткам электромашинкою возбуждения относятся инерционность
системы возбуждения, шум при работе агрегата и необходимость
периодического обслуживания и проведения ревизий.
Поэтому для компенсаторов мощностью 100 и 160 МВ-А была
применена более совершенная, лишенная вышеуказанных недостат-
ков, иоппая система возбуждения, а в последние годы полупровод-
никовое возбуждение — тиристорное и бесщеточное.
Ионная система позволяет получить высокую кратность напря-
жения возбуждения при форсировке (3,5—4,0), отличается высоким
быстродействием (время достижения потолка напряжения 0,1 с),
является более падежной в работе и требует меньших затрат вре-
мени па эксплуатацию. Для ионной системы возбуждения применен
автоматический регулятор возбуждения (АРВ) сильного действия,
реагирующий не только на отклонение напряжения сети, но и на его
первую производную.
Ионный возбудитель компенсатора мощностью 100 МВ-А выпол-
нен из одной группы игнитронных запаянных вентилей с водяным
охлаждением, которые питаются через выпрямительный трансформа-
тор мощностью 2600 кВ-А от шип компенсатора. Схема выпрямле-
ния — две обратные звезды обмоток трансформатора, к которым
подключены шесть вентилей, соединенных по нулевой схеме. Нуле-
вые точки обмоток трансформатора соединены через уравнительный
реактор. Средняя точка реактора и нуль выпрямителей (катоды)
подключены к обмотке ротора компенсатора Защита выпрямителей
от аварийных токов при обратных зажиганиях осуществляется
быстродействующими выключателями, каждый полюс которых вклю-
чен между фазой обмотки трансформатора и анодом выпрямителя.
Автоматическое регулирование тока возбуждения компенсатора вы-
полняется АРВ через систему сеточного регулирования выпрямителя.
В поминальном режиме вентили работают с углом сеточного регу-
лирования а=74с, а при форсировке а=0. Максимальный ток при
форсировке ограничивается регулятором возбуждения до двойного
поминального и длительностью 50 с. Для поддержания напряжения
собственных нужд выпрямителя в режиме форсировки возбуждения
применено стабилизирующее устройство, представляющее собой
устройство типа трансформатора тока. Первичные обмотки его вклю-
чаются последовательно с выводными шинами статора компенсато-
ра, а э. д. с. вторичных обмоток, которые подключены к трансфер-
ов
Матору собственных нужД выпрямителя (ТС-20), компенсирует па-
дение напряжения в сети во время короткого замыкания
Гашение поля ротора при остановках компенсатора производит-
ся путем перевода выпрямителя в инверторный режим, а при ава-
рийных режимах быстродействующим автоматом гашения поля
(АГП).
Ионпый возбудитель для компенсатора 160 MB-А в связи
с большой мощностью возбуждения выполнен с двумя группами
ртутных вентилей — рабочей и форенровочной, с пи ганием вентилей
от выпрямительного трансформатора 3200 кВ-А. Для рабочей и
форенровочной групп применены безнасосные с периодической откач-
кой экситронные вентили типа ЭВПУ-500/2,5, включенные по мосто-
вой схеме выпрямления но 6 шт. в каждой группе. В отличие от
предыдущей схемы выпрямления вторичные обмотки выпрямитель-
ного трансформатора, соединенные в звезду, имеют отпайки низкого
напряжения 240 В, к которым подключается рабочая группа венти-
лей, а форсировочпая группа вентилей подключена к выводам этих
обмоток напряжением 670 В. В номинальном режиме основную на-
грузку (около 65%) песет рабочая группа вентилей, которая рабо-
тает с углом сеточного регулирования а =40°, а форсировочная
группа несет меньшую нагрузку (35%) и сильно зарегулирована
сетками: а=120°.
Охлаждение вентилей осуществляется дистиллированной водой,
циркулирующей по замкнутому контуру.
Ионные системы применялись только для положительного воз-
буждения компенсаторов, что ограничивало нагрузку компенсаторов
п индуктивном режиме.
Я-2. СТАТИЧЕСКАЯ ТИРИСТОРНАЯ РЕВЕРСИВНАЯ
СИСТЕМА ВОЗБУЖДЕНИЯ
Тиристорная система возбуждения была внедрена
для компенсаторов мощностью 100 МВ-А вместо ионной
системы возбуждения. Опа имеет значительные преиму-
щества по сравнению с ионной системой: более высокую
надежность, проще в эксплуатации, высокий к. п.д. и
обеспечивает режим работы компенсатора с реверсив-
ным возбуждением. Тиристорная система возбуждения,
как и ионная система, обеспечивает высокое быстродей-
ствие, кратность напряжения возбуждения при форси-
ровке 3,5 ив.и и кратность тока
На рис. 8-1 показана принципиальная схема тирис-
торного возбудителя компенсатора 100 МВ-А. Возбуди-
тель выполнен по системе самовозбуждения с одной
группой тиристоров, которые питаются через выпрями-
тельный трансформатор ВТ мощностью 1600 кВ-А, на-
пряжением 11/0,63 кВ, подключенный к шинам синхрон-
ного компенсатора. Применены тиристоры типа ТЛ-250,
на номинальный ток 250 А, 6—10 класса, соединенные
по трехфазной мостовой схеме. Каждое плечо моста
V»	131
Состоит из шести параллельных ветвей, которые в свою
очередь выполнены из трех последовательно соединен-
ных тиристоров, т. е. в каждом плече моста установлено
18 тиристоров, а всего 108 тиристоров. Тиристоры каж-
дой ветви защищены быстродействующими предохрани-
телями и имеют сигнализацию при их перегорании. Для
равномерного распределения тока между параллель-
ными ветвями применены специальные делители тока,
соединяющие параллельные ветви всех трех фаз анод-
ной и катодной групп вентилей между собой и с обмот-
кой выпрямительного трансформатора через промежу-
точный трансформатор, а не наглухо. Параллельно
тиристорам, включенным последовательно, установлены
активно-емкостные (Я С) цепи для равномерного де-
ления обратного напряжения между тиристорами каж-
дой ветви.
Для защиты от перенапряжений обмотки ротора и
тиристорного преобразователя применены ограничители
Рис. 8-1. Схема тиристорного репсрсниного позбудитс.чя компен-
сатора 100 МВ А.
ДГ выпрямктельиып трансформатор; ТСН — траисформатло собственных
нужд; ПИ И — переключатель полярности возбуждения: СОПР — селеноаый
ограничитель перенапряжений обмотки ротора; СОП-ТП — то «с тиристор-
ного преобразователя: ВУИ — вспомогательное устройство измерения- СУТ —
система управления тиристорами
132
перенапряжений СОП-Р для ротора и СОП-ТП для пре-
образователя, представляющие собой нелинейные ре-
зисторы, выполненные из двух групп встречно включен-
ных селеновых элементов. Уровень ограничения напря-
жения ротора компенсатора составляет 1300 В.
Изменение направления тока возбуждения осуществ-
ляется механическим переключением полярности тири-
сторного преобразователя с помощью четырех быстро-
действующих анодных выключателей ВАБ-43.
Такая схема реверсивного возбуждения компенсатора
упрощает конструкцию возбудителя, так как отсутствует
дополнительный тиристорный выпрямитель для ревер-
сивного возбуждения. В то же время она имеет сущест-
венный недостаток — длительное включение форсировки
возбуждения при аварийных режимах, когда компенса-
тор работает с отрицательным током возбуждения. Регу-
лирование возбуждения компенсатора осуществляется
ЛРВ сильного действия. АРВ и система сеточного управ-
ления тиристорами СУТ питаются от трансформатора
собственных нужд ТСН мощностью 5 кВ-Л, 630/400 В.
Гашение поля ротора при отключениях компенсато-
ра осуществляется переводом тиристорного преобразо-
вателя в инверторный режим, а в случае аварийного
отключения от действия защит компенсатора отключает-
ся АГП с одновременным переводом преобразователя
в инверторный режим. Охлаждение тиристоров произ-
водится дистиллированной водой. Тиристорный преоб-
разователь и аппаратура сеточного управления разме-
щены в четырех шкафах.
8-3. БЕСЩЕТОЧНОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ
Эксплуатация компенсаторов с водородным охлаж-
дением показывает, что щеточно-контактный узел токо-
иодвода к обмотке ротора, находящийся в водородной
среде, работает недостаточно надежно и быстро изна-
шивается. Из-за попадания внутрь машины угольной
пыли при износе электрощеток уменьшается сопротивле-
ние изоляции обмоток и требуются частые ревизии ком-
пенсаторов. Бесщеточная система возбуждения позво-
ляет исключить щеточно-контактный узел, повысить на-
дежность возбудительных систем и значительно сокра-
тить время на вынужденные остановы и ремонт ком-
пенсаторов.
133
Для компенсаторов возможно йрименение двух си-
стем бесщеточного возбуждения:
положительное, обеспечивающее регулирование на-
грузки компенсатора в емкостном режиме;
реверсивное для регулирования нагрузки компенса-
тора в емкостном и индуктивном режимах.
В первом случае обеспечивается автоматическое ре-
гулирование мощности компенсатора в емкостном ре-
жиме от холостого хода до номинальной нагрузки и
в индуктивном режиме с нагрузкой (0,45—0,5) Ра (не-
регулируемой) при отключенном возбуждении. Во вто-
ром случае осуществляется автоматическое регулирова-
ние мощности во всем диапазоне от +РН (емкостный
режим) и до —0,8 Рн (индуктивный режим).
На рис. 8-2 изображена принципиальная схема бес-
щеточного возбуждения компенсатора. Питание обмот-
ки ротора OBt компенсатора осуществляется возбуди-
телем положительного возбуждения, который содержит
обращенный синхронный генератор С1\ и вращающийся
выпрямитель ВВ[. Для выпрямителя применяются ро-
торные кремниевые диоды типа В2-500-20 (500 А,
2000 В). Диоды размещаются без изоляции па двух
колесах, изолированных друг от друга и от вала. Поло-
вина диодов обычной полярности устанавливаются на
одном колесе и образует катодную группу, а вторая
половина диодов обратной полярности устанавливается
на втором колесе и образует анодную группу. Выпрями-
тель собирается по мостовой схеме, что позволяет вы-
полнить выпрямительный блок наиболее простой кон-
струкции.
Для ограничения перенапряжений в обмотке воз-
буждения компенсатора при асинхронном пуске и
в переходных режимах к выводам обмотки постоянно
подключено защитное пусковое сопротивление, равное
приблизительно 15-кратному сопротивлению обмотки
ротора:	Питание обмотки возбуждения гене-
ратора СГ\ осуществляется от выпрямителя ТП\, встро-
енного в панель регулятора возбуждения.
Регулятор возбуждения обеспечивает автоматическое
регулирование возбуждения бесщеточного возбудителя
и, следовательно, регулирование мощности компенсато-
ра по отклонению напряжения статора компенсатора и
его первой производной от заданной уставки во всех
режимах работы компенсатора. Регулятор возбуждения
134
ВБДО
135
включен на трансформаторы тока и напряжения, koi
рые подсоединены к шинам обмотки статора компенв
тора. Измерение тока обмотки возбуждения компеНс
тора производится косвенным методом по показать
прибора 1А, измеряющего ток возбуждения генерато|
СГ1, отградуированного на ток в обмотке ротора ко!
пенсатора. Питание регулятора возбуждения ocymeci
ляется от согласующего трансформатора ТС мощность!
63 кВ-А, подключенного к сети 380 В собственных ну к
компенсатора.
Контроль изоляции обмотки ротора компенсатор!
осуществляется путем измерения напряжения каждой
колеса выпрямителя относительно вала с помощы,
устройства УКИ, периодически опускающего на колес!
две электрощеткн посредством соленоидного электря
магнита. В схеме также предусмотрена возможносЛ
включения защиты КЗР-З для сигнализации в случае
замыкания цепей обмотки ротора на корпус.
Защита бесщеточного возбудителя от коротких за-
мыканий осуществляется с помощью устройства защиты
УЗ, на вход которого подается напряжение от измери-
тельной катушки Ki, расположенной между полюсами
магнитной системы генератора, и от датчика тока Д1\
тиристорного преобразователя ТП}. Принцип действия
защиты основан на сравнении э. д. с., индуктированной
в катушке К\, с напряжением обратной связи по току
тиристорного преобразователя АРВ, величина которого
пропорциональна току возбуждения генератора. При
коротком замыкании возбудителя из-за повреждения
вентилей резко изменяется э. д. с. в измерительной ка-
тушке Ki и устройство защиты УЗ подает импульс на
отключение возбудителя [37].
Положительное бесщеточное возбуждение применяет-
ся в тех случаях, когда по режимам работы энергосн»
стемы не требуется регулирование мощности компенса-
торов в режиме индуктивной нагрузки. В большинства
же случаев по режимам работы энергосистем компен-
саторы целесообразно выполнять с реверсивной систе-
мой возбуждения. Для этого па роторе компенсатора по
продольной оси полюсов имеется дополнительная обмот-
ка возбуждения ОВ», выполненная в виде плоских мно-
говитковых катушек, установленных сверху и снизу
полюсов [38]. Магнитодвижущая сила этой обмотки со-
ставляет примерно 15% м.д. с. основной обмотки. Пц-
136
Bite указанной обмотки осуществляется от обращеб-
№| । нпхропиого генератора СГ2 и вращающего блока
Мримнгелей установленных на противоположной
(“linn компенсатора. Автоматическое регулирование
1> К.НН1ИЯ обоих возбудителей обеспечивается АВР
ем диапазоне работы компенсатора в емкостном и
к । iii.iioM режимах и при работе компенсатора
Бщ* имальпой индуктивной нагрузкой (0,8Pu). С целью
Н||||ц.||Ц|||| регулятор возбуждения реверсивной бес-
 iniuofi системы возбуждения может применяться и
К случая только положительного возбуждения.
Р ичмотрим основные требования к выбору диодов
тделение исходных данных бесщеточных возбуди-
Всй для компенсаторов. У компенсаторов мощностью
Б |1Ю и 160 МВ-А в каждом плече моста в зависимо-
Б рт пока имеется несколько параллельных диодов.
•Средние значения тока, протекающего через диоды
Щп номинальном режиме /дщ и при форсировке воз-
ihtu'iinn /Д|ф составляют:
/д|П=1,067 /вщ/ЗШ И /д1ф = &//и 111,
/|Мц поминальный ток обмотки возбуждения ком-
пгпТора, А; т— число параллельно включенных дио-
1IIB и плече выпрямителя; k, = 2 — кратность тока воз-
.Ут к ипи при форсировке.
К Коэффициент 1,067 учитывает увеличение тока воз-
jl 'i.'П иия от постоянно подключенного к обмотке ротора
Бнр.ппою сопротивления. При выборе числа вентилей
| и« ц’пловом расчете следует учитывать 10%-ный запас
h мыпрямленному току и коэффициент распределения
Un Между параллельно включенными в плече диодами
L । учетом разброса по прямому падению напряже-
( 0,5 В коэффициент fepl равен 1,15. Расчетный но-
Mii.i п.пый ток выпрямителя составляет:
/д!н ,06/ • 1,1Йр|/вн|.
Шли обеспечения высокой надежности выпрямителей
luninmi нагрузка в номинальном режиме принимается
I IHIIUI 40% поминального тока диода (до 200 А) и при
bl4l|>"UKC возбуждения до 80%. У компенсатора мощ-
|Г||.|" 50 МВ А п плече выпрямителя установлены па-
El/h ii'iio по два диода (на каждом колесе по шесть),
г |Ц|М11снсаторов мощностью 100 и 160 МВ-А, если
Kinioiii. близкие значения токов возбуждения, по че-
ме пподз параллельно (иа каждом колесе по 12).
Потерн в диодах при токовых Нагрузках в номиналь-
ном и форсировочном режимах определяются по спра-
вочным данным, например при токе 200 А потери равны
340 Вт.
Конструкция вентильных колес (окружная скорость
и поверхность охлаждения) выбирается таким образом,
чтобы обеспечить эффективное охлаждение вентилей и
нс допускать их нагрев выше нормы.
Не менее важным для надежной работы диодов яв-
ляется правильный выбор их напряжения (класса) и
принятия мер, исключающих чрезмерные перенапряже-
ния при пусковых и аварийных режимах компенсатора и
в сети. Максимальные напряжения, прикладываемые
к роторным диодам в различных режимах работы ком-
пенсатора, определяются:
а)	номинальный режим
^Д1И=1,045Edio,
W ^„ = ^.«+,1.067^-4,^; Edl. — выходное напря-
жение выпрямителя, В; илщ и /В|ц — номинальное на-
пряжение и ток основной обмотки возбуждения комиен-
сатора; хк—индуктивное сопротивление коммутации
генератора, Ом (для генераторов-компенсаторов 50—
100 МВ-А равно 0,022—0,025 Ом);
б)	форсировочный режим
^Д1ф==^Ьгф
где Лпф — кратность напряжения форсировки.
Для компенсаторов кратность форсировки принима-
ется равной 2—2,5;
в)	асинхронный пуск
ва /2^рг,
где Uua — амплитуда напряжения на выводах обмотки
возбуждения компенсатора, В; Лрьг=0,8'—коэффициент
распределения напряжения между вентилями разной по-
лярности;
г)	режим короткого замыкания в сети при нулевом
и отрицательном возбуждении компенсатора
^Д1К.З== ^В.Кл/2Ар[Г,
где амплитудное напряжение на выводах обмот-
ки возбуждения при коротком замыкании в сети, В.
138
Максимальные напряжения, прикладываемые к ротор-
ным диодам, возникают при последних двух режимах.
Для компенсаторов мощностью 50 и 100 МВ-А эти на-
пряжения не превышают 1200 В. Поэтому во всех вра-
щающихся выпрямителях компенсаторов применяются
диоды 20-го класса (С/ОбР=2000 В) и, следовательно, не
требуется последовательное соединение диодов.
Исходные данные для расчета синхронного генерато-
ра положительного бесщеточного возбудителя определя-
ются на основе требуемых параметров возбуждения об-
мотки ротора компенсатора и схемы выпрямления воз-
будителя. Выпрямленный ток возбудителя с учетом по-
стоянно подключенного к основной обмотке возбужде-
ния защитного сопротивления и 10%-ного запаса, а так-
же выпрямленное напряжение его соответственно равны:
/<п=1,1-1,067/в1в и Ущ=1,Шв1и.
При трехфазной мостовой схеме выпрямителя линей-
ное напряжение генератора определяют по формуле
(J __ _____K^nlH_____
“ зК2 (1-йн.Хк,) ’
где хк.=0,2-^-0,25; feBl=0,5 —коэффициент, учитывающий
влияние контура коммутации для трехфазной мостовой
схемы выпрямления.
Расчетное напряжение генератора следует увеличить
на 10%. Фазовый ток генератора определяют по фор-
муле
2 — V/J
3
/ф.=/«
где у — угол коммутации, который связан с реактив-
ностью контура коммутации соотношением cosy=l—хк.
40
Для хКЛ —0,25 имеем у = 40° =	-к, рад.
Коэффициент мощности генератора:
71
COS?= -у
U.1, .
V2 Uttl
Согласно полученным данным определяются расчетная
мощность генератора Prip=K3/(f>iLGii • 10~’ и активная
мощность генератора РГ1а=Лчр cos ф.
Электромагнитный расчет генератора и его парамет-
ров выполняется по той же методике, как для обычных
явнополюсных машин. Особенности расчета заключают-
139
ся в том, что по условиям обеспечения быстрого нарас-
тания напряжения генератора при форсировке возбужде-
ния компенсатора магнитная цепь генератора должна
выполняться слабо насыщенной.
В связи с этим магнитные нагрузки при холостом хо-
де генератора должны приниматься в пределах: В& =
=4,0-+-4,5 Тл, BjI/s=8,5-^9,5 Тл, Вв=6->-7,5 Тл и Вт=
=7ч-8,5 Тл. Число полюсов генератора при внешнем диа-
метре якоря до 990 мм принимается равным восьми,
а при диаметре якоря 1180 мм и выше число полюсов
следует принимать 12. Поскольку компенсаторы мощ-
ностью 50—160 МВ-А выполняются с частотой враще-
ния 750 об/мин, частота тока генераторов возбуждения
соответственно будет 50 и 75 Гц. Обмотка якоря состоит
из многовитковых катушек и имеет число параллельных
ветвей, равное числу полюсов. Это позволяет вентили
подключать к отдельным группам параллельных ветвей,
обеспечить лучшее распределение тока между диолами
и уменьшить контурный ток короткого замыкания при
пробое вентилей. Общие потери в генераторе относитель-
но небольшие, к. п. д. бесщеточных возбудителей не ме-
нее 96%.
Определение исходных — расчетных данных и элек-
тромагнитный расчет генератора для отрицательного воз-
буждения компенсатора выполняются, как для положи-
тельного возбуждения. Расченая мощность этого гене-
ратора не превышает 15% номинальной мощности гене-
ратора положительного возбуждения. Магнитные на-
грузки могут быть увеличены на 30—50%.
8-4. КОНСТРУКЦИЯ БЕСЩЕТОЧНЫХ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ
С целью удобства монтажа и обслуживания бесще-
точные возбудители положительного возбуждения уста-
навливаются консольно снаружи компенсатора па сторо-
не выводов обмотки статора. На рис. 8-3 представлен
общий вид возбудителя компенсатора 50 МВ-А. Корпус
возбудителя цилиндрической формы, представляющий
собой магнитную систему генератора, крепится газоплот-
но к торцевому щиту компенсатора (вместо камеры кон-
тактных колец). С другой стороны корпус возбудителя
герметически закрыт крышкой. К ярму магнитной сис-
темы, которое является частью корпуса возбудителя,
прикреплены болтами полюсы с обмоткой возбуждения
(рис. 8-4). Полюсы шихтованы нз листовой стали тол-
140
шиной 1,5 мм, как у синхронных явнополюсных машин.
Башмак полюса имеет форму, обеспечивающую получе-
ние синусоидальной формы магнитного ПОЛЯ (6maxl6min*&
^,5).
Минимальный воздушный зазор у генератора прини-
мается 8 мм. Поскольку генератор работает на выпря-
мительную нагрузку, полюсы имеют демпферную обмот-
ку, выполненную нз медных стержней диаметром 12 мм,
концы которых впаяны в отверстия медных дуг. Послед-
ние соединяются между собой гибкими накладками.
Катушки возбуждения у генераторов выполняются мно-
гие. 8-3. Возбудитель бесще-
точный положительного воз-
буждения синхронного ком-
пенсатора 50 МВ-А.
141
Рис. 8-4. Полюс генератора
положительного возбуждения
для синхронного компенсатора
100 МВ А.
ной, катушечной с изоляцией
гослойными	(80—100
витков в катушке) из изо-
лированного	провода
ПСД. Сечение провода
выбирается по допусти-
мой плотности тока, ко-
торая обычно не превы-
шает 2 А/мм2.
Якорь генератора вы-
полнен с внешним диаме-
тром 840 мм и состоит из
сердечника, обмотки и
сварного остова. Сердеч-
ник якоря шихтован нз
пакетов шириной по
40 мм, набранных из
штампованных якорных
вырубок из электротех-
нической стали марки
1212 (Э12) и спрессован
фланцами. Обмотка яко-
ря выполнена трехфаз-
класса В и состоит из
восьми параллельных ветвей. Катушки укреплены в па-
зах гетинаксовыми клиньями, а лобовые части катушек
бандажами нз стеклобандажной ленты. Выводы парал-
лельных ветвей каждой фазы присоединены к токособн-
рательным кольцам, соединенным шинками с вращаю-
щимся выпрямителем. Нулевые выводы параллельных
ветвей всех трех фаз присоединены к одному кольцу.
Остов якоря насажен консольно на конец вала компен-
сатора. Конструкция якоря, магнитной системы и габа-
риты возбудителя допускают его применение в ранее
изготовленных компенсаторах с машинным возбуждени-
ем вместо контактных колец и камеры щеточного
устройства.
Вращающийся выпрямитель выполнен в виде двух
вентильных колес, на которых размещены по шесть ро-
торных диодов типа В2-500-20. Диоды соединены по мос-
товой схеме, по два диода параллельно в каждом плече
моста. На одном вентильном колесе установлены диоды,
пропускающие ток от диода к колесу (анодная группа),
а на втором колесе обратные диоды, пропускающие ток
в обратном направлении (катодная группа). Выпрямлен-
142
Рис. 8-5 Бесщеточный возбудитель положительного возбуждения
синхронного компенсатора 100 МВ'А.
• Активная длина сердечника возбудителя компенсатора 160 МВ-А 490 мм.
ное напряжение от вентильных колес подается к обмот-
ке ротора с помощью токопровода, расположенного
в центральном отверстии вала компенсатора. Для эф-
фективного охлаждения диодов на наружной поверхнос-
ти вентильных колес имеются кольцевые канавки.
В компенсаторах мощностью 50 МВ-А с бесщеточным
возбуждением ранее предусматривалось с помощью
уплотнения отделение объема возбудителя от корпуса
компенсатора для осмотра и ревизии выпрямителя. Опыт
эксплуатации бесщеточных возбудителей показал высо-
кую их надежность и возможность работы без специаль-
ного уплотнения вала. Это позволило существенно упрос-
тить конструкцию и вентиляцию возбудителя. Поскольку
и возбудителе компенсатора мощностью 50 МВ-А поте-
рн небольшие, необходимый расход водорода для его
охлаждения не превышает 0,5 ма/с. Подвод водорода
осуществляется по трубе из корпуса компенсатора к ниж-
ней части магнитной системы возбудителя, а нагретый
ни после вентилятора вновь поступает в корпус компен-
143
сатора через кольцевое окно между щитом и валом.
В этом случае не требуются дополнительный газоохла-
дитель и специальная камера для циркуляции водорода
через газоохладитель.
На рис. 8-5 показана конструкция бесщеточных воз-
будителен положи тельного возбуждения компенсаторов
Мощностью 100 и 160 МВ-А, которая имеет ряд отличи-
тельных особенностей по сравнению с рассмотренной вы-
ше. Из-за большой мощности возбудителей для этих
компенсаторов (500 и 900 кВт) генераторы получались
с большой активной длиной, что для возбудителен кон-
сольного исполнения нерационально. С целью сокраще-
ния длины и унификации возбудителей обоих типов они
выполняются с внешним диаметром якоря 1180 мм и
с числом полюсов 2р=12. Активная длина генераторов
соответственно равна 340 и 490 мм.
Корпус возбудителей разъемный, цилиндрической
формы и состоит из магнитной системы и кожуха. На
Рис. 8-6. Вращающийся диодный выпрямитель возбу-
дителя компенсаторов 100 и 160 МВ-Л.
144
Ш'ртикальной перегородке кожуха В зоне вращающегося
выпрямителя расположены вертикально два газоохладн-
теля.
Обмотка якоря трехфазная, и каждая фаза состоит
из 12 параллельных ветвей, по две группы из шести па-
раллельных ветвей. Для снижения контурного тока
в случае повреждения вентилей каждая группа обмотки
подключается только к половине параллельно включен-
ных вентилей в плече моста.
Блок вращающихся выпрямителей для обоих типов
компенсаторов выполнен одинаковым и состоит из 24 ди-
одов по четыре в параллель в каждом плече моста
(рис. 8-6). Вентильные колеса сварной конструкции из
стали и имеют омедненные контактные поверхности
в местах крепления диодов. Для защиты диодов от ком-
мутационных напряжений на колесах установлено 12 за-
щитных цепочек — С (100 Ом, 20 Вт и 0,5 мкФ, 2000 В).
Охлаждение возбудителен осуществляется водородом
по замкнутому циклу через встроенные газоохладители,.
иод напором, создаваемым радиальными каналами яко-
ря без дополнительного вентилятора. Поскольку потери
возбудителен небольшие (к. п. д. 96,5%), требуемый
расход технической воды мал и осуществляется от об-
щей системы водоснабжения компенсатора.
Как уже указывалось выше, для защиты обмотки ро-
тора компенсатора яри асинхронном пуске применяется
защитный пусковой резистор, установленный на роторе
(рис. 8-7). Резистор выполнен из нихромовой ленты се-
чением 40 мм2, намотанной спиралью на стальной ци-
линдр. Витки закреплены к цилиндру с помощью изоля-
ционных колодок и соединены бифилярно для исключе-
ния намагничивания вала.
Конструкция бесщеточных возбудителей для отрица-
тельного возбуждения компенсаторов во многом анало-
гпчна возбудителям положительного возбуждения, отли-
чаясь главным образом небольшой мощностью и компо-
новкой с компенсатором. Для компенсатора 50 МВ-А
мощность возбудителя равна 27 кВт, а для компенсато-
ров 100 и 160 МВ-Л применен возбудитель мощностью
115 кВт. У компенсатора 50 МВ-Л с целью упрощения
конструкции возбудителя и унификации его с возбудите-
лем положительного возбуждения генератор выполнен
с одинаковой геометрией активной зоны, с внешним диа-
метром якоря 840 мм и встроен внутри корпуса комлеп-
10—274
145
СйТОра между подшипником и остовом ротора (рис, 8-8).
Якорь генератора укреплен на валу компенсатора, а вра-
щающийся выпрямитель, состоящий из трех диодов (ну-
левая схема), устанавливается на остове ротора на изо-
лированных от остова стальных угольниках. Магнитная
система генератора крепится к подставке, установленной
на плите подшипника. Выводы выпрямителя шинами под-
ключены к дополнительной обмотке ротора компенсато-
ра [см. гл. 5]. Возбудитель такой конструкции отличает-
ся простотой исполнения, малой массой (около 1 т) и
не требует увеличения габаритов компенсатора [39].
Рис. 8-7. Защитный пусковой резистор синхронного
компенсатора 50 МВ'А.
14G
У компенсаторов 100 и 160 МВ-А внутренняя уста-
понка возбудителей для отрицательного возбуждения
менее эффективна из-за большой массы, сложности мон-
тажа и увеличения длины корпуса компенсатора. Поэто-
му они устанавливаются консольно снаружи компенсато-
ра со стороны свободного конца вала (рис. 8-9).
Возбудитель состоит из обращенного трехфазного
синхронного генератора с диаметром якоря 840 мм и
вращающегося выпрямителя, выполненного по мостовой
схеме выпрямления. Корпус возбудителя газоплотный
<• передней открывающейся крышкой для осмотра. Якорь
Рис. 8-3. Бесщеточнын возбудитель для отрицатель-
ного нозбуждения синхронного компенсатора
50 МВ-А.

147
1350
Рис. 8-9. Весщсточиый возбудитель для отрицательного возбужде-
ния синхронных компенсаторов 100 и !60 МВ-А.
118
болтами прикреплен к торцу вала компенсатора, а на
наружной стороне якоря установлен блок выпрямителей.
Последний состоит из двух вентильных полуколец, изо-
лированных друг от друга и от остова якоря. На каждом
из них установлены по три роторных диода типа
В2-500-20 и три защитные цепочки R — С. Выводы обмот-
ки якоря соединяются с диодами, а шины токоподвода
от вентильных полуколец к дополнительной обмотке ро-
тора компенсатора располагаются в центральном от-
верстии вала компенсатора.
Регулирование возбуждения компенсатора осуществ-
ляется автоматическим регулятором типа АР-100-90БР,
обеспечивающим работу компенсатора во всех режимах
при выдаче и потреблении реактивной мощности, по от-
клонению напряжения на выводах статора и ее первой
производной. Для этой цели в регулятор заведены цепи
от трансформаторов напряжения и трансформаторов
тока, установленных на шинах компенсатора. Силовыми
элементами регулятора являются два тиристорных пре-
образователя ТП1 и ТП2 (см. рис. 8-2), питание которых
осуществляется от сети собственных нужд компенсатора
через согласующий трансформатор мощностью 63 кВ-А,
напряжением 380/220 В.
8-5. АППАРАТУРА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
И ЗАЩИТЫ СИНХРОННОЮ КОМПЕНСАТОРА
С БЕСЩЕТОЧНЫМ ВОЗБУДИТЕЛЕМ
Основными функциями, выполняемыми аппаратурой автомати-
ки, являются автоматическое управление компенсатором и регули-
рование его мощности в заданных пределах, обеспечивающих под-
держание напряжения на стороне высокого напряжения силового
трансформатора, к которому подключен компенсатор. Для этой цели
используются панели автоматического управления н автоматического
регулирования возбуждения (АРВ) компенсатора.
Аппаратура автоматики состоит нз следующих панелей: автома-
тического управления компенсатором; сигнализации и автоматики;
защиты; сигнализации водородного охлаждения; управления элек-
тродвигателями маслосмазкн подшипников; автоматики электродви-
гателей водяного охлаждения; автоматического регулирования воз-
буждения компенсатора.
Все панели выполняются стандартных габаритов (800X2400 мм)
с монтажом аппаратуры на передней стейке и имеют блоки контакт-
ных зажимов на боковых стенках. Панели устанавливаются в зда-
нии вспомогательных устройств компенсатора (ом. гл. 2). У компен-
саторов с бесщеточным возбуждением число панелей значительно
меньше, поскольку отсутствуют три панели тиристорного возбуди-
теля, панель АГП и система водяного охлаждения вентилей. В слу-
ч зе централизованного водоснабжения подстанции (аварийное по-
149
жаротушенне и водоснабжение всего оборудования) исключается
также панель автоматики водяных насосов.
Кроме перечисленных панелей, имеется еще щит управления
общеподсганциониого пульта управления — ОПУ (общий для двух
компенсаторов), па котором располагаются только ключ пуска и
отключения компенсатора, ключ управления уставкой АРВ, кон-
трольные приборы нагрузки компенсатора, лампы сигнализации по-
ложения пускового и рабочего выключателей и табло сигнализации
неисправностей.
Схема автоматического управления компенсатором обеспечивает
пуск и остановку компенсатора от одного командного импульса, по-
вторный пуск компенсатора до завершения его остановки или при
отключении его защитой от внешних повреждений.
При этом па панелях предусмотрены световая и звуковая сиг-
нализация положений пускового и линейного выключателей, вклю-
чение электродвигателей маслонасосов и водяного охлаждения и
нормальная их работа. Включение компенсатора на сеть осуществ-
ляется только при отсутствии неисправностей в компенсаторе, его
вспомогательном оборудовании и системе возбуждения. На панели
также установлен логометр с переключателем для контроля темпе-
ратуры статора, водорода, масла и охлаждающей воды.
Защита компенсатора обеспечивается с помощью панели релей-
ной защиты, на которой имеются:
продольная дифференциальная токовая защита от многофазных
к. з. в обмотке статора, в обмотке пускового реактора и па их вы-
водах;
минимальная защита напряжения для отключения компенсатора
при длительном исчезновении напряжения;
максимальная токовая зашита от перегрузок статора, действую-
щая на сигнал;
защита от потери возбуждения (снижение возбуждения ниже
допустимого предела) с действием на отключение или на сигнал;
частотная защита для отключения СК при снижении частоты.
Управление и защита реверсивной бесщеточной системы возбуж-
дения установлены на панели АРВ. Импульс на включение АРВ по-
дается после включения линейного выключателя его вспомогатель-
ным контактом; АРВ в свою очередь подает управляющие импульсы
на тиристорные преобразователи ТП1 и ТП2 и возбуждает компен-
сатор в соответствии с заданной уставкой. Дистанционное управле-
ние уставкой АРВ предусмотрено из ОПУ и здания вспомогательных
устройств. АРВ обеспечивает следующие режимы работы компенса-
тора при колебаниях питающего регулятор напряжения от 50 до
120%; асинхронный пуск компенсатора; рабочий режим с положи-
тельным, пулевым и отрицательным возбуждением; режим форсиров-
ки возбуждения с ограничением тока ротора до двукратного и сни-
жением его до номинального значения после 50 с форсировки; ре-
жим быстрого развозбуждения при внутренних коротких замыканиях
в компенсаторе и бесщеточном возбудителе путем перевода тири-
сторного выпрямителя в инверторный режим.
Регулятор имеет защиту от внешних и внутренних коротких
замыканий тиристорных преобразователей, защиту от коротких за-
мыканий вращающихся выпрямителей н обмоток ротора, которая
действует на отключение компенсатора.
Обеспечивается гашение поля и развозбужденпе СК путем пе-
ревода вентилей в инверторный режим. Гашение поля осуществ-
ляется при нормальных и аварийных отключениях.
150
I Л А В Л ДЕВЯТАЯ
СИНХРОННЫЙ КОМПЕНСАТОР с водяным
ОХЛАЖДЕНИЕМ
Синхронные компенсаторы с косвенным водородным
охлаждением при избыточном давлении водорода
2-105 Па выполняются в настоящее время мощностью до
160 МВ-А включительно. Если усовершенствовать систе-
му вентиляции компенсатора, в первую очередь охлаж-
дение обмотки возбуждения, и повысить избыточное
давление водорода до 3-105 Па, может быть выполнен
компенсатор предельной мощностью около 250 МВ-А.
При этом значительно усложнится производство компен-
сатора и габариты корпуса получатся предельными по
условиям транспортировки. Создание компенсатора еди-
ничной мощностью 320—350 МВ-А с косвенным водород-
ным охлаждением является практически невыполнимым.
Для сооружаемой сверхдальней линии электропереда-
чи постоянного тока 1500 кВ потребуется установка син-
хронных компенсаторов общей мощностью примерно
2,5 млн. кВ-А. В этом случае оправданным является при-
менение компенсаторов единичной мощностью 300—
350 МВ-А с непосредственным водяным охлаждением
обмоток и сердечника статора, при котором габариты
компенсатора минимальны, обеспечиваются требуемые
параметры и снижается уровень рабочих температур ак-
тивных элементов машины.
При таком способе охлаждения охлаждающая среда
имеет непосредственный контакт с медью обмоток, при
котором исключаются промежуточные теплоперепады
через изоляцию, через сталь и др. Вследствие высокой
теплоотдачи с охлаждаемой поверхности к воде темпе-
ратурный перепад небольшой, а благодаря большой
теплоемкости воды нагрев ее невелик, следовательно, и
общее превышение температуры меди обмоток и других
•лементов получается небольшим. Это позволяет увели-
чить электромагнитные нагрузки компенсатора и в пер-
вую очередь тепловые нагрузки обмоток, повысить эф-
фективность использования активных материалов и
уменьшить массу и габариты машины.
Для вышеуказанной липин электропередачи выполнен
проект компенсатора мощностью 350 МВ-А с непосред-
ci венным водяным охлаждением обмоток и сердечника
статора, представленный на рис. 9-1. При этом внешние
151
152
габариты статора вблизи по размерам к статору ком-
пенсатора 160 МВ-А, а общая масса компенсатора уве-
личивается только на 40%. Использование компенсаторов
увеличенной мощности должно привести к снижению
стоимости строительства подстанции и снижению эксплу-
атационных расходов.
За рубежом шведской фирмой АСЭА изготовлен син-
хронный компенсатор с водяным охлаждением мощ-
ностью 345 МВ-А, 18 кВ, 900 об/мин, 60 Гц для стан-
ции Дюмонт американской энергетической системы [10].
При частоте сети 50 Гц и частоте вращения 750 об/мин
электромагнитный момент компенсатора соответствует
мощности 288 МВ-А. Электрические параметры компен-
сатора мало отличаются от характеристик компен-
саторов с водородным охлаждением, в то время как
потери и масса компенсатора, отнесенные к единице
мощности, заметно уменьшились. Пуск компенсатора
выполняется с помощью специального автотрансформа-
тора. Возбуждение электромашиннос, позволяющее ра-
ботать с отрицательным током возбуждения. Конструк-
ция компенсатора принципиально отличается от конст-
рукции компенсаторов с водородным охлаждением
сложностью технологического изготовления основных
узлов машины, главным образом исполнением ротора,
во многом аналогичным ротору турбогенератора.
В проекте компенсатора мощностью 350 МВ-А учте-
ны реальные климатические факторы Советского Союза
при наружной установке компенсатора, возможность
транспортирования узлов по железным дорогам, ведение
бескранового монтажа и др., а также использованы мно-
гие конструктивные решения компенсаторов с водород-
ным охлаждением, проверенные многолетней эксплуата-
цией. Частота вращения компенсатора принята
750 об/мин аналогично компенсаторам с водородным
охлаждением. В табл. 9-1 приведены основные пара-
метры и сравнительные данные указанного компенсато-
ра и наиболее крупного компенсатора с водородным
охлаждением мощностью 160 МВ-А.
Из приведенных в таблице данных следует сделать
вывод о высоком использовании активных материалов
компенсатора с водяным охлаждением благодаря воз-
можности значительного увеличения токовых и тепловых
нагрузок обмоток и линейной нагрузки статора при от-
носительно малых превышениях температур обмотки ста-
153
Таблица 9-1
Сравнительные данные компенсаторов мощностью 350
и 160 МВ. А
Показатели	0603*13- чение	Мощность» MB* A	
		350	ISO
Система охлаждения	 Машинная постоянная,	—	Водяная	Водородная
м8 (об/мш|)/(В. А)		СА	6,98.10-'	10,25.10-'
Напряжение, кВ		и	20	15,75
Ток статора, А		I	10 100	5860
Линейная нагрузка, А/м ....	л	150-10»	107,5.10’
Ток ротора, А				3300	1750
Индукция н зазоре, Тл . . . .		0,905	0,813
Индукция в зубцах, Тл .... Плотность тока в обмотке ста-		1,9	1,88
тора, А/мм*	 Плотность тока в обмотке рото-	Ja	6,9	4,37
ра, А/мм’		 Превышение температуры обмот-	1в.н	7,8	5,17
кн статора, °C ... ♦	 Превышение температуры об-	до.	38	64
мотки ротора, *С	 Синхронное индуктивное сопро-	до,	29	55
тивление по продольной оси . . . Синхронное индуктивное сопро-	Xd*	1.9	2,06
тивлепие по поперечной осн . . .	*1,4	1.16	1,32
Переходное сопротивление . . .		0,502	0,45
Сверхпереходное сопротивление		0,254	0,21
Удельный расход меди, кг/(кВ • А) Удельный расход электротехни-	,WM/Q	0,058	0,105
ческой стали, кг/(кВ-А)		Afc/Q	0,316	0,414
тора и ротора. Уровень электромагнитных нагрузок со-
ответствует примерно уровню нагрузок, принимаемых
в турбо- и гидрогенераторах с водяным охлаждением.
Параметры компенсатора обеспечивают высокую регу-
лировочную способность: мощность в индуктивном режи-
ме при работе с отключенным возбуждением 185 МВ-А и
при отрицательном токе возбуждения около 300 МВ-А
Компенсатор допускает реакторный пуск при оста-
точном напряжении (А>ст/Пп=0,3, пусковом токе /ц//цяа1
и пусковом моменте Л!П/Л4П=0,08. Длительность пуска
составляет 40 с. При этом тепловая загрузка поверхнос-
ти полюсных массивных башмаков и их нагрев при пуске
не намного выше, чем у компенсаторов с водородным
охлаждением.
154
В конструкции компенсатора использован ряд конст-
руктивных решений, принятых для компенсаторов с во-
дородным охлаждением. Компенсатор герметически за-
крытый, предназначен для наружной установки и может
работать при температурах до —40°С. Корпус компен-
сатора с целью облегчения изготовления и транспорти-
ровки состоит из трех частей: центральной части с сер-
дечником статора и обмоткой и двух боковых частей —
щитов сварной конструкции, закрывающих лобовые части
обмотки статора. К торцам щитов герметически присое-
диняются щитовые подшипники. Длина корпуса статора
мало увеличивается по сравнению с корпусом компенса-
тора мощностью 160 МВ-А, а масса его больше всего
лишь на 26%. Корпус компенсатора рассчитан для запол-
нения водородом при давлении 0,05-I05 Па.
Охлаждение сердечника статора осуществляется при
помощи радиальных водяных охладителей, установлен-
ных между пакетами сердечника и выполненных в виде
змеевиков нз медных трубок, залитых в силуминовые
сегменты. Для лучшей теплоотдачи вдоль пакетов и эф-
фективного охлаждения сердечник выполняется из штам-
пованных сегментов, покрытых специальным клеящим
лаком. После шихтовки сердечник спрессовывается и за-
пекается. Охлаждение сердечника, учитывая его большую
длину, выполняют по двум параллельным целям симмет-
рично относительно поперечной оси машины. Коллекто-
ры подачи и слива воды нз охладителей располагаются
с обеих сторон статора и крепятся к нажимным флан-
цам. Учитывая значительные потери в торцевых зонах
статора, нажимные фланцы статора также охлаждают
водой.
Обмотка статора стержневая с термореактивной изо-
ляцией типа монолит состоит из двух параллельных вет-
вей. На верх корпуса статора выведены три начала фаз.
Концы фаз соединены внутри корпуса компенсатора, и
па них установлены трансформаторы тока. Стержни об-
мотки выполнены с плетением элементарных проводни-
ков, чередующихся с полыми медными проводниками,
но которым циркулирует охлаждающая вода. Подача и
слив дистиллята из стержней осуществляются кольцевы-
ми коллекторами из медных труб, которые расположены
внутри корпуса со стороны, противоположной выводам.
Соединение наконечников охлаждающих трубок с кол-
лекторами выполняется изоляционными шлангами из
155
фторопласта, группами по четыре последовательно соеди-
ненных стержня. Особое внимание уделено усиленному
механическому креплению лобовых частей обмотки.
Конструкция полюсов н остова ротора аналогична
ротору компенсатора мощностью 160 МВ-А. Охлажде-
ние катушек полюсов осуществляется водой. Катушки
выполнены из прямоугольной полой меди, через них цир-
кулирует вода, и состоят они из нескольких слоев. Для
снижения нагрева катушек и увеличения расхода воды
каждая катушка по воде соединяется в несколько па-
раллельных ветвей. Соединение параллельных ветвей
выполнено на внутренней стороне катушек, и они изоли-
руются друг от друга изоляционными вставками. Элек-
трически витки каждой катушки и катушки всех полю-
сов соединены последовательно.
Охлаждающая вода к обмотке подается с помощью
водоподвода через центральное отверстие вала. Из сис-
темы охлаждения вода подается в напорную камеру и
дальше по трубе, расположенной в центральном отвер-
стии вала ротора. К каждому полюсу вода подается по
напорным радиальным трубам. Нагретая вода из кату-
шек сливается по трубам в центральное отверстие вала
(в пространство между подающей трубой и отверстием
вала большего диаметра), затем в камеру слива и далее
в систему охлаждения. Водоподвод ротора выполняется
изолированным от корпуса машины.
Система водяного охлаждения компенсатора, выпол-
ненная но замкнутому контуру, должна обеспечнватыю-
стоянную циркуляцию дистиллята, заданный темпера-
турный режим обмоток, сердечника, а также обеспечи-
вать заданный расход и удельное электрическое
сопротивление дистиллята. Работа системы осуществля-
ется автоматически. Охлаждение дистиллята произво-
дится в теплообменниках, через которые циркулирует
вода из градирни.
Возбуждение компенсатора реверсивное тиристорное
при кратности форсировки напряжения возбуждения 4 и
выше или бесщеточное при кратности форсировки на-
пряжения 2,5—3.
Как видно из краткого описания конструкции компен-
сатора и сравнительных данных табл. 9-1, применение
водяного охлаждения активных элементов машины по-
зволяет в настоящее время создать высокоэкономичные
компенсаторы мощностью 350 МВ-А при частоте враще-
15G
пня 750 об/мин. При этом достигается большая экономия
материалов, значительно снижаются затраты на строи-
тельно-монтажные работы и вспомогательное оборудова-
ние. Несмотря на усложнение изготовления, монтажа и
эксплуатации компенсаторов с водяным охлаждением,
применение компенсаторов мощностью 350 МВ-А для
крупных подстанций экономически оправдывается и яв-
ляется перспективным.
ГЛАВА ДЕСЯТАЯ
ПОДГОТОВКА к МОНТАЖУ КОМПЕНСАТОРОВ
С ВОДОРОДНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ
Синхронные компенсаторы с водородным охлаждением устанав-
ливаются на открытых подстанциях. Дежурный персонал подстанции
осуществляет только периодический осмотр работающих компенса-
торов Это налагает повышенные требования к качеству сборки и
монтажу компенсаторов. Особенностью монтажа компенсаторов
. водородным охлаждением является сборка бескрановым способом
< помощью специальных монтажных приспособлений, которая долж-
на обеспечивать точность сборки узлов, исключающую утечки во-
дорода.
Наружная установка компенсаторов намного удешевляет их
установку, снижает капитальные затраты на строительные работы и
позволяет ускорить ввод компенсаторов в эксплуатацию.
До начала монтажа компенсатора должны быть полностью за-
кончены строительные работы по сооружению фундаментов для ком-
пенсатора и вспомогательного оборудования, выполнены работы по
планировке площадок и подъездных путей для автокрана и укладке
железнодорожных путей вдоль фундамента. Для крепления поли-
спастов и блоков, используемых при установке узлов компенсатора
па монтажную площадку и передвижке их на фундамент, на углах
фундамента и на монтажной площадке заделываются анкеры на
усилие 8—10 т.
По условиям транспортирования по железной дороге до места
выгрузки и хранения предприятие-изготовитель отправляет компен-
саторы в разобранном виде. Общее количество транспортных мест
для компенсаторов мощностью 50, 100 и 160 МВ-А составляет соот-
ветственно 38, 46 и 53. Перед отправкой узлы и детали маркируют-
ся и подвергаются консервации.
Узлы компенсаторов (за исключением статора, фундаментных
влит и монтажных приспособлений) отправляются в специальной
упаковке из деревянных досок, выложенной внутри рубероидом для
1ВШИТЫ изделий от механических повреждений, попадания атмо-
сферных осадков и воздействия солнечной радиации. В упаковочных
мишках укладываются упаковочные —отправочные ведомости, со-
держащие перечень уложенных деталей и номера их чертежей. Важ-
ным условием для сохранпостн компенсаторов и вспомогательного
«. (ектротехнического оборудования, облегчающим их монтаж, явля-
<ня правильное их храпение. Компенсаторы, которые не устанавли-
ваются сразу после прибытия, хранятся в упакованном виде в спе-
циально сооружаемом складском помещении (кроме статора) или
157
под навесом С учетом наружной установка компенсаторов я реаль-
ных условий их хранения на подстанциях важное значение имеет
надежная консервация узлов. Чаще всего стойкость консервирующих
материалов, применяемых на предприятиях при отправке машин,
обеспечивает надежное хранение в течение не менее 12 мес. При
более длительном сроке хранения следует периодически проверять
отсутствие коррозии на деталях н узлах, а в случае выявления кор-
розии следует принять меры по ее устранению и затем детали пе-
реконсервнровать.
Для этой цели применяются материалы, обладающие требуемой
стойкостью и легко смываемые при монтаже. Консервация выпол-
няется пластичными консистентными материалами ПВК, ЦИАТИМ-203
и в крайнем случае пушечной смазкой УН-3. Места, малодоступные
для консервации и снятия смазок при расконсервации, а также резь-
бовые отверстия покрываются консервацнонным маслом К-17Н.
При переконсервации с поверхностей деталей полностью уда-
ляется старое консервирующее покрытие шпателем или скребком и
они тщательно протираются хлопчатобумажными салфетками, смо-
ченными бензином Б-70. Meet а, подверженные коррозии, следует за-
чистить мелкой наждачной шкуркой, покрытой турбинным маслом.
С особой тщательностью должна равномерно по всей окружности
удаляться коррозия шеек вала. На подготовленную поверхность сра-
зу же кистью наносятся два слоя консервирующей смазки марки
ПВК, предварительно нагретой до 90—110°С. Поверх нее наклады-
ваются два-три слоя парафинированной бумаги, а затем наносится
повторный слой смазки. Суммарная толщина консервирующего слоя
0,8 -1,0 мм. При использовании смазки ЦИАТИМ-203 ее наклады-
вают без подогрева с помощью шпателя. Шейки вала дополнительно
предохраняются полиэтиленовой пленкой, электроизоляционным кар-
тоном 0,5 мм (2—3 слоя) н мешочной тканью, которая покрывается
лаком БТ-99. Для обеспечения надежной защиты узлов консерви-
рующие материалы следует наносить только при положительной
температуре не ниже 12°С и относительной влажности воздуха не
выше 70%.
До начала монтажа следует выполнить все подготовительные
работы, объем которых весьма значительный. Они состоят из сле-
дующих основных этапов:
приемка фундамента компенсаторов и фундаментов под вспомо-
гательное оборудование;
транспортировка статора и ротора к фундаменту и установка их
на монтажной площадке;
организация рабочих мест монтажа компенсатора;
изготовление вспомогательных монтажных приспособлений;
изготовление узлов и деталей согласно проектной документации
на установку компенсатора;
доставка механизмов, инструмента, вспомогательных материалов
п организация их хранения;
доставка и установка вспомогательного оборудования компен-
сатора.
К моменту начала монтажа и прибытия узлов компенсатора
должны быть полностью закончены работы по сооружению и прием-
ке фундамента и уложен рельсовый путь для перекатки узлов ком-
пенсатора к фундаменту.
Приемка фундамента компенсатора заключается в проверке его
соответствия размерам, заданным в габаритно-установочном черте-
158
же компенсатора, правильности расположения колодцев для анкер-
ных болтов, проверке высотных отметок опорных площадок под
плиты.
В процессе подготовки к монтажу и сборке компенсатора тре-
буется заблаговременно оснастить монтажный участок стеллажами
для хранения деталей, осветительной сетью и низковольтной сетью
(12 В). Рабочие места должны быть обеспечены следующим обо-
рудованием, располагаемым вблизи фундамента: сборкой с рубиль-
никами для подключения сварочных трансформаторов и высокочас-
тотного преобразователя, наждачного станка и др., установкой аце-
тиленового генератора и кислородных баллонов, трубопроводом
сжатого воздуха, верстаками с тисками, установкой для гибки труб.
Важными условиями четкой организации монтажа являются свое-
временная подготовка и оснащение монтажного участка инструмен-
том, вспомогательными материалами и приспособлениями. По усло-
виям техники безопасности для сборочных работ внутри компенса-
тора следует пользоваться ториевыми ключами, а для затяжки
болтов больших размеров (МЗО и более) —накидными ключами.
Вместе с компенсатором поставляется основная чаегь приспособ-
лений для монтажа компенсатора, описание конструкций которых н
их применение приведены ниже при рассмотрении сборки машин.
Часть монтажных приспособлений, главным образом для выполнения
такелажных работ, изготовляется па месте установки компенсаторов.
Все такелажные работы по разгрузке и транспортировке тяжеловес-
ных узлов выполняются с помощью двух тракторов (Т-100М), буль-
дозера. гидравлических домкратов грузоподъемностью 50—100 т
(I шт.), однорольных или трехрольных блоков грузоподъемностью
соответственно 10 н 20 т (по 2 шт.) и автокрана грузоподъемностью
10—15 т с удлиненной стрелой 14,5 м. Установку узлов статора и
ротора на монтажные площадки и затем на фундамент лучше всего
производить с помощью двух десятитонных электролебедок.
До начала монтажа производится проверка комплектности узлов
и деталей компенсатора, запасных частей, аппаратуры автоматики
и вспомогательного оборудования по комплектовочной спецификации
предприятия — изготовителя машины.
ГЛАВА ОДИННАДЦАТАЯ
ЬЕСКРАНОВЫЙ МОНТАЖ СИНХРОННЫХ
КОМПЕНСАТОРОВ С ВОДОРОДНЫМ
ОХЛАЖДЕНИЕМ
II I. СПОСОБЫ БЕСКРАНОВОГО МОНТАЖА
Способ бескрановой сборки компенсаторов зависит
Главным образом от конструктивного исполнения маши-
ны и формы фундамента. Наиболее трудоемкими про-
цессами при монтаже компенсатора являются установка
1 и недовесных узлов статора н ротора на монтажную
площадку, передвижка их на фундамент, заводка ротора
р статор и центровка машины. Компенсаторы с водород-
159
Рис. 1J-1. Схема сборки ком-
ным охлаждением с точки зрения их монтажа можно под-
разделить на два основных конструктивных исполнения.
К первому исполнению относятся компенсаторы
с разъемным корпусом мощностью 75 и 37,5 МВ-А. Ста-
тор и щиты снабжены боковыми опорными лапами, ко-
торыми они устанавливаются на фундаментные плиты и
крепятся к фундаменту. Встроенные в щиты газоохлади-
тели и подставки для стояковых подшипников, приварен-
ные к обшивке, выступают внутрь расточки статора и зна-
чительно усложняют монтаж, так как не позволяют про-
изводить заводку ротора в статор при установленных
щитах. Для заводки ротора требуется производить пере-
движение статора на фундаменте. Также возникают
большие трудности в сборке фланцевых соединений,
обеспечении надежной газоплотности и сборке других
узлов. Кроме того, при ревизии машины с выемом рото-
ра необходимо производить демонтаж всей машины.
Учитывая конструктивные недостатки этих машин (см.
гл. 3), прекратили их производство.
Ко второму конструктивному исполнению относятся
компенсаторы типов КСВБО160-15 мощностью
160 МВ А (рис. 3-8), КСВБО 100-11 мощностью
100 МВ-А и КСВБО 50-11 мощностью 50 МВ-А (рис. 3-5
и 3-6). Основные особенности монтажа этих машин за-
ключаются в том, что неразъемный корпус компенсатора
устанавливается на фундаменте и при проведении после-
дующих монтажных операций он не передвигается по
фундаменту. Поэтому одновременно с монтажом осталь-
ных узлов машины можно производить сборку трубопро-
водов, располагаемых в подвальной части фундамента.
Упрощается и эксплуатация компенсатора, так как воз-
можно выполнение ревизии машины с выемом ротора без
полной разборки компенсатора.
Схема бескрановой сборки компенсатора такой кон-
струкции показана на рис. 11-1.
Заводка ротора в статор осуществляется с помощью
монтажной тележки, удлинителя и роликовой опоры, что
существенно облегчает выполнение этой трудоемкой мон-
тажной операции, как это описано ниже.
Важное значение для удобства бескранового монта-
жа компенсаторов имеет и исполнение фундаментов. Как
правило, фундамент выполняется для установки двух ма-
шин с монтажной площадкой в середине, на которую
устанавливаются узлы машины при сборке. Обычно при-
Ц—274	161
меняются два типовых исполнения фундаментов. По пер-
вому типовому проекту фундаменты выполняются таким
образом, что в средней части между ними имеется отк-
рытая монтажная площадка высотой около 700 мм от го-
ловок рельсов. Высота верхней плоскости фундамента
относительно монтажной площадки должна быть поряд-
ка 1,0 м. Длина монтажной площадки задается длиной
корпуса компенсатора. Наружные торцы фундаментов
выполняются закрытыми. При таком расположении мон-
тажной площадки, когда ее высота несколько ниже базы
транспортеров, удобно производить выгрузку узлов ста-
тора и ротора непосредственно с железнодорожных
транспортеров на монтажную площадку. Такое исполне-
ние фундаментов целесообразно применять в тех случа-
ях, когда на подстанции имеется трансформаторная мас-
терская с мостовым крапом, где производят сборку ма-
шины. Транспортировку собранной машины к фундамен-
ту можно осуществить с помощью трансформаторных
тележек соответствующей грузоподъемности.
Рис. 11-2. Схема установки узлов компенсатора на фундамент
(с поднятой монтажной площадкой).
162
Другой типовой проект фундамента предназначается
для установки компенсаторов типов КСВБО 50-11 или
КСВБО 100-11. Основная особенность исполнения фун-
дамента заключается в том, что он выполняется более
низким (около 0,9 м от нулевой отметки) и установка
статора производится с торцов фундамента, где имеются
открытые проемы. Монтажная площадка, расположен-
ная в средней части фундамента, выполнена на одном
уровне с фундаментными плитами машин. Это сущест-
венно облегчает заводку ротора в статор, так как ролико-
вая тележка, которая крепится к валу ротора со стороны
выводов, при сборке катится непосредственио по про-
дольным балкам монтажной площадки. Установка узлов
на фундамент показана на рис. 11-2. Для выгрузки ста-
тора и его установки с обеих сторон торцевых частей
фундамента предусмотрены бетонированные площадки.
Аналогичное исполнение фундамента и схема монта-
жа приняты для компенсатора КСВБО 160-15, но они
отличаются некоторыми особенностями. Большие габа-
риты п масса узлов компенсатора вызвали необходимость
облегчения монтажа, заключающегося в том, что трение
скольжения статора при сборке заменено трением каче-
ния. Для этой цели под корпусом статора устанавлива-
ются восемь поворотных трансформаторных кареток гру-
зоподъемностью 36 т каждая. Статор по рельсам пере-
мещают к торцевой части фундамента, а затем по рель-
сам сдвигают на фундамент в рабочее положение
(рис. 11-3). Для поворота кареток на 90° статор припод-
нимают гидравлическими домкратами, а по мере пере-
движения статора на фундаментные плиты каретки сни-
маются.
Наряду с указанными выше способами монтажа ком-
пенсаторов в отдельных случаях при установке на под-
станции четырех и более компенсаторов с целью ускоре-
ния монтажа целесообразно производить сборку компен-
саторов в трансформаторной мастерской на специальном
монтажном транспортере.
Транспортер имеет высоту от головок рельсов, равную
высоте монтажной площадки, а также поперечные на-
правляющие балки, на которых установлены монтажные
сани. Обший вид монтажного транспортера с санями и
установленным компенсатором, а также транспортиров-
ка машины к фундаменту показаны на рис. 11-4. Сани
с установленным компенсатором перемещаются на мон-
11*
163
Б520
пц“тшаЛилп
Рис. 11-3. Схема установки статора компенсатора 160 MB A па фундаменте с помощью трансформаторных.
164
тажную площадку с помощью электролебедок и пали-
('настов, и затем компенсатор сдвигается с саней в про-
дольном направлении на фундамент. Однако следует
Отметить, что конструкция транспортера довольно слож-
ная и масса его большая. Например, для сборки компен-
сатора 100 MB-А масса транспортера с санями состав-
ляет около 30 т.
1’нс. 11-1. Монтажный транспортер с установленным компенсатором
(транспортировка к фундаменту).
/ компенсатор; 2 — сани монтажные; 3 — транспортер; 4 —полиспаст; 5 —
рнктор; б — крепление полиспаста к железнодорожному полотну.
При любом способе монтажа компенсатора передви-
жение узлов (или собранной машины) на монтажную
площадку и затем на фундамент в рабочее положение
Легче всего и более плавно осуществлять с помощью
двух электролебедок, которые устанавливаются против
монтажной площадки на расстоянии 10—12 м и крепят-
ся тросами к специально выполненным якорям сварной
Конструкции, заделанным в бетонные основания.
Установка фундаментных плит, газоохладнтелей, щи-
Топ, подшипников и других узлов компенсатора осуществ-
|>|< гся автокраном грузоподъемностью 10—15 т с удли-
। тиной стрелой 14,5 м. Все узлы компенсаторов перед
। «Зоркой тщательно осматриваются. Обмотку и вентиля-
ционные каналы сердечника статора, ротор, масляные
Опины подшипников и другие узлы тщательно иродува-
165
ют сухим сжатым воздухом. Во время сборки они Долж-
ны предохраняться брезентом от атмосферных осадков
и запыления. Обращается внимание, чтобы в процессе
монтажа узлы не подвергались механическим повреж-
дениям; в первую очередь предохраняются от ударов
обмотки статора и ротора. Для обеспечения более ка-
чественной сборки компенсатора узлы и детали собира-
ются по заводской маркировке с тем, чтобы исключить
дополнительные подгоночные операции.
11-2. МОНТАЖ ФУНДАМЕНТНЫХ ПЛИТ И СТАТОРА
Фундаментные плпты компенсаторов выполняются
простой конструкции из листовой стали толщиной 90 мм
с приваренными к нижней опорной плоскости продоль-
ными и поперечными ребрами для лучшего схватывания
с бетоном. Для выверки горизонтального положения ли-
нии вала под плиты прокладываются парные строганые
касательные клинья суммарной толщиной 50—60 мм,
длиной 400 мм с уклоном клиньев 1 :30. Клинья устанав-
ливаются под все поперечные ребра фундаментных плит,
расстояние между ними нс должно превышать 600 мм.
Под клинья подкладываются две стальные прокладки
общей толщиной 16—20 мм. Площадки для установки
клиньев и прокладок выравнивают и проверяют по уров-
ню, чтобы обеспечить хорошее прилегание прокладок
к поверхности бетона и горизонтальное положение клинь-
ев. Остальная часть поверхности бетона под плитами
должна быть соответствующим образом подготовлена
для получения шероховатой поверхности, чтобы обеспе-
чить падежное схватывание бетонной подливки плит
с основным бетоном фундамента.
Плиты крепятся к фундаменту анкерными болтами
М36 — М42, которые заблаговременно устанавливаются
в штрабные колодцы, и фундаментными болтами М56,
крепящими одновременно статор. Концы анкерных бол-
тов не должны выступать за верхнюю плоскость плит,
а фундаментные болты должны свободно опускаться
ниже плоскости плит для обеспечения передвижения ста-
тора по плитам.
Горизонтальность плит выверяют гидравлическим
уровнем или уровнем «Геологоразведка». Грубую регу-
лировку высоты и горизонтальности положения верхней
плоскости плит можно производить путем установки до-
полнительных стальных прокладок под клинья, а точную
166
регулировку — смещением касательных клиньев друг от-
носительно друга. Допустимый уклон плит по длине
I 2 мм, а поперек (по ширине плиты) до 0,2 мм. Для
Исключения сдвига плит в продольном направлении при
Передвижке но ним статора необходимо плиты временно
Приварить к выступающей из фундамента арматуре и
установить упоры против их концов.
До установки статора компенсатора на фундамент
следует проверить размеры между осями отверстий н ла-
пах статора и в фундаментных плитах и убедиться в их
соответствии. В подвальное помещение фундамента уста-
навливают маслобак с охладителем или маслоустановку,
резервный маслобак, водяной фильтр и другое крупно-
габаритное оборудование. Необходимо также закончить
работы по сборке магистральных водоводов техническо-
го водоснабжения в фундаменте. Для компенсатора
КСВБО 160-15 важно правильно выставить кожухи
с установленными и предварительно испытанными газо-
пхладителями, чтобы обеспечить совпадение их фланцев
с. патрубками статора. Большое значение для газонлот-
пости этого компенсатора имеет плотность присоединения
кожухов к статору. Их стыковые плоскости должны быть
тщательно зачищены, правильно уложен резиновый
уплотнительный шнур (12X12 мм), который должен вы-
ступать за плоскость фланца на 3 мм, затем оба кожуха
с помощью домкратов и направляющих шпилек припод-
нимаются и плотно крепятся к подставкам статора по
всему периметру шпильками.
После установки статора на фундамент осуществля-
ют проверку горизонтального положения оси статора
। помощью линейки и гидравлического уровня, которые
устанавливаются в расточке статора. Допустимое от-
клонение 0,5-1,0 мм на полной длине сердечника ста-
тора.
Перед заводкой ротора следует осмотреть обмотку
статора и проверить плотность заклиновки обмотки в па-
10 х и надежную бандажировку лобовых частей, предо-
храняющую стержни обмотки от сдвигов и истирания
И шлянии при пусках. Три вывода обмотки статора — на-
Чили фаз, устанавливаемые па немагнитной плите на-
перчу статора, при транспортировке снимаются, при их
Монтаже должны приниматься меры по обеспечению
Надежной газоплотностн. Это достигается проверкой
I и ion лптности собранных выводов до их установки на
20
—-^V-rT*—
Ркс. Н-5. Крепление выво-
да обмотки статора.
/ — вывод: 2 —кольцо латунное:
3 — кольцо латунное pas-ьехное;
/. 5 — шайбы релиновые; 6 —
наконечник латунный.
статор. Испытания проводят
сжатым воздухом с номиналь-
ным давлением, устанавливая
каждый вывод на герметиче-
ски закрытом бачке. Крепле-
ние выводов к немагнитной
плите статора осуществляется
с помощью немагнитных на-
жимных колец и шпилек
(рис. 11-5). Между изолятором
и плитой, а также иод на-
жимным кольцом прокладыва-
ются резиновые шайбы. Важ-
но при установке выводов обе-
спечить перпендикулярность их
к опорной плите и не допу-
скать перекоса токоведущих
стержней выводов при соеди-
нении их с шипами обмотки
статора.
Концы фаз обмотки стато-
ра соединяются в звезду вну-
три корпуса машины, а на пу-
левых шинах устанавливают
двухобмоточные трансформа-
торы тока (см. рис. 4-6).
Монтаж газоохладителей
у компенсаторов является
важной операцией, так как от
качества их сборки в значи-
тельной мере зависит гермети-
зация машины. Верхние съем-
ные подставки корпуса стато-
ра у компенсаторов 50 и
100 MB-А, к которым крепят-
ся газоохладители, устанавли-
вают по заводской маркировке с фиксацией прнзониыми
штифтами. После крепления болтами производится уста-
новка газоохладителей, предварительно испытанных во-
дой давлением 5-105 Па в течение 30 мин.
При установке газоохладителей следует обеспечить
параллельность опорных площадок подставок и верх-
них трубных досок. Между ними устанавливается плос-
кая резиновая прокладка толщиной 4 мм. Нижние части
|63
Рис. 11-6. Уплотнение нижней части газоохладителя в корпусе комг-
III нсатора.
/ - нижияя трубная доска; 2 — прокладка резиновая; 3 — прокладка стальная
ПЫНЦИНоП 1,& мм; 4 -т рамка; 5 - прокладка резиновая; 6 — крышка; 7 — кон-
«рольная трубка для выпуска воздуха.
ызоохладнтелей уплотняются в подставках резиновыми
Прокладками толщиной 8—10 мм и накладными сталь-
ными рамками (рис. 11-6), защищающими прокладки от
чрезмерных деформаций и возможного прорыва водоро-
да при повышенном давлении. После установки газоохла-
дигелей производится приварка верхних подставок к кор-
пусу газоплотным швом. К расположенным на нижних
крышках газоохладителей ниппелям, которые служат для
выпуска воздуха при заполнении газоохладителей водой,
।собходнмо присоединить резиновые трубки с краника-
ми на концах, подводя их к дренажным воронкам.
Аналогично уплотняются горизонтально расположен-
ные газоохладителя у компенсаторов КСВБО 160-15,
 борка которых должна выполняться с особой тщатель-
ное тыо, поскольку периметр трубных досок значительно
Вольте, чем у вертикальных газоохладителей и замена
у них резиновых уплотнительных прокладок требует дли-
н и,кого времени.
11 I МОНТАЖ РОТОРА
Большие габариты и массы роторов требуют предва-
ри и льной подготовки и четкой организации работ по их
мин гажу, исключения повреждения обмотки возбужде-
на
ния, шеек вала, контактных к(
лсд или якоря бесщегочног
возбудителя, насаженных н
конец нала. До ввода ротор:
в ста юр проверяются затяжк;
I контровка крепежных дета
лей, крепление балансировок
пых грузов, демпферных сег
ментов, соединений выводе
катушек, а также проверяете:
сопротивление изоляции об
мотки возбуждения и отсутст
вне витковых замыканий (см«
гл. 15). У компенсаторов с вид
треннпм охлаждением катуше!
полюсов осевые вентиляцнон
иые каналы остова ротора в<
время монтажа и пусконала
дойных работ должны быть за-
крыты заглушками, чтобы
предохранить вентиляционные!
каналы от засорения. Шейки
вала очищаются от антикорро-
зийного покрытия, промывают-
ся бензином, проверяются на
отсутствие коррозии, а затем
смазываются турбинным мас-
лом и защищаются от повреж-
дений несколькими слоями
промасленной бумаги и элек-
троизоляционного картона.
Для заводки ротора в ста-
тор ротор совместно с транс-
портной рамой, являющейся
одновременно монтажным при-
способлением, устанавливается
на монтажной площадке, как
показано на рис. 11-1. При низ-
кой монтажной площадке под
рамой устанавливаются сталь-
ные балки или выкладка из
шпал. Для подъема ротора с
рамой под концы вала, высту-
пающие за пределы транспорт-
170
ной рамы, прикрепляются монтажные балки, под которы-
ми устанавливаются четыре монтажные тумбы и гидрав-
лические домкраты на 50—100т. По мере подъема ротора
подкладывают балки или шпальную клеть и сверху них
в продольном направлении — два рельса Р50, симметрич-
но расположенные относительно осн статора. Расстояние
между осями рельсов должно соответствовать размеру
между осями колес монтажной тележки 1750 мм. В про-
цессе подъема ротора отсоединяют и удаляют с монтаж-
ной площадки съемную правую часть рамы.
Ротор опирается полюсами на деревянные брусья,
уложенные в оставшейся части рамы. Внутрь статора
с помощью автокрана и тали грузоподъемностью 3 т
заводится удлинитель вала (рис. 11-7), который рассчи-
тан для восприятия больших изгибающих усилий при
монтаже. Удлинитель выполняется из двух сварных ба-
лок, связанных между собой поперечными ребрами,
планками и фланцами. После передвижения ротора с ра-
мой до упора в статор удлинитель устанавливается па
свободный конец вала и крепится к торцу вала болтами
и дополнительным запорным кольцом. Конец удлините-
ля внутри корпуса статора опирается на роликовые опо-
ры, установленные на подставке сварной конструкции.
На этой подставке также устанавливаются гидравличе-
ские домкраты. У компенсатора КСВБО 160-15 из-за
ограниченного места в корпусе роликовые опоры и дом-
краты устанавливаются на монтажной тумбе рядом со
статором. С другой стороны ротора, рядом с контактны-
ми кольцами или якорем бесщеточного возбудителя,
к валу крепится специальная монтажная тележка. При
подъеме ротора для установки тележки снимается транс-
портная рама с монтажной площадки и нагрузка от
массы ротора переводится на тележку и удлини-
тель.
Для предохранения сердечника статора от поврежде-
ний головками шарнирных тяг, удерживающих концы
демпферных сегментов, которые выступают за поверх-
ность полюсов, со стороны свободного копна вала с уста-
новленным удлинителем снимают наружные соедини-
тельные накладки и тяги укрепляют в горизонтальном
положении. После тщательного осмотра ротора и про-
цики его сжатым воздухом осуществляют заводку рото-
ра в статор, при этом удлинитель катится по роликовой
подставке, а тележка ио балкам монтажной площадки.
171
Заводку ротора осуществляют с помощью двух талей
грузоподъемностью 5—10 т, закрепленных за тележку
и подъемные цапфы статора, или с помощью реечных
домкратов, упирая их в упоры, приваренные к направля-
ющим балкам монтажной площадки, и в тележку ротора.
Передвижение ротора может осуществляться электро-
лебедками и полиспастами с использованием анкеров,
установленных на фундаменте и монтажной площадке.
При движении ротора внутрь статора необходимо по-
стоянно контролировать наличие зазора между ротором
и статором, чтобы полюсами не повредить активную
сталь статора. После заводки ротора следует по воз-
можности совместить магнитные оси ротора и статора
(с точностью 1—2 мм), чтобы облегчить дальнейшую
сборку подшипников, и затем ротор приподнимают дом-
кратами, снимают монтажную тележку и удлинитель и
равномерно (по всей длине) осторожно опускают ротор
на сердечник статора. Предварительно под полюсами
прокладывают электроизоляционный картон общей тол-
щиной 6—8 мм или отработанную транспортерную ленту.
После окончания заводки ротора устанавливают в ра-
бочее положение шарнирные тяги и собирают накладки
демпферных сегментов. Шейки вала промываются бен-
зином, проверяются на отсутствие коррозии, а затем из-
меряются микрометрической скобой. Овальность шеек не
должна превышать 0,03 мм, а конусность по всей длине
шейки до 0,05 мм. Шейки смазываются турбинным мас-
лом и защищаются от повреждений при сборке подшип-
ников несколькими слоями промасленной бумаги и элек-
троизоляционного картона.
ГЛАВА ДВЕНАДЦАТАЯ
МОНТАЖ ПОДШИПНИКОВ, ЦЕНТРОВКА
КОМПЕНСАТОРА, СБОРКА ЩИТОВ И КАМЕРЫ
КОНТАКТНЫХ КОЛЕЦ
12-1. МОНТАЖ ПОДШИПНИКОВ
Тяжелые режимы работы подшипников компенсато-
ров из-за больших радиальных нагрузок и высокой
окружной скорости шеек вала выдвигают ряд дополни-
тельных требований к их монтажу. В компенсаторах
172
мощностью до 50 МВ-А применяются стояковые под-
шипники с кольцевым вкладышем. Давление в них при-
нимается до 20-105 Па при окружной скорости шеек
вала 15 м/с. Смазка подшипников принудительная с по-
дачей масла под давлением (0,9—1,2) • 105 Па. Наиболее
неблагоприятные режимы работы подшипников возника-
ют при пусках и после отключения компенсатора. При
пусках должны быть созданы оптимальные условия для
образования масляной пленки, к которым относятся тем-
пература п вязкость масла, размер диаметрального зазора
между шейкой и вкладышем, самоустанавливаемость
вкладыша и др., а при отключениях обеспечение подачи
масла на весь период свободного выбега ротора, который
при водородном охлаждении длится 1,5—2 ч. В связи
г длительным выбегом у компенсатора КСВБО 50-11 пре-
дусматривается также кольцевая смазка для случая ава-
рийного отключения маслонасоса.
У компенсаторов КСВБО 100-11 и КСВБО 160-15 при-
меняются щитовые двухрядные сегментные подшипники.
Для повышения надежности работы подшипников ис-
пользуются дисковая смазка (КСВБО 100-11), а также
дополнительное резервирование системы смазки
(КСВБО 160-15). Особенности монтажа стояковых и щи-
товых сегментных подшипников рассмотрены ниже.
а)	Монтаж стояковых подшипников. Подшипники
устанавливаются внутри корпуса статора на съемные
сварные подставки, которые монтируют после заводки
ротора. Подставки должны плотно прилегать к плитам
корпуса статора, устанавливаться по призонным болтам
и надежно укрепляться
болтами. Между стояком
подшипника и подставкой
прокладываются сталь-
ные плитки толщиной
35—40 мм, изоляционные
прокладки толщиной
10 мм и поверх них на-
Рпс 12-1. Изоляция корпуса
подшипника.
I — плита промежуточная; 1 — болт;
I шайба стальная: 4 — шайба гг
ниаксовая; 5—трубка нз стекло-
fKimit; б —прокладки регулнроноч-
ные; 7 — прокладка гетинаксовая;
Н — плитка стальная.
173
бор стальных регулировочных прокладок обшей толщи-
ной 2 мм (рис, 12-1).
До установки подшипников производятся очистка и
промывка масляных ванн стояков, которые окрашены
внутри маслостойким грунтом ГФ 020. Поверхность ла-
кового покрытия должна быть чистой и гладкой. В тех
случаях, когда заводская покраска оказывается нару-
шенной из-за неправильных условий хранения, следует
восстановить покраску после очистки ванн стояков и
протирки их насухо. Положение стояков иа подставках
фиксируется изолированными установочными штифтами.
Условиями качественной сборки подшипников, обеспе-
чивающими их надежную работу при эксплуатации, яв-
ляются:
жесткость крепления стояков без перекосов в гори-
зонтальной плоскости и продольной осн подшипников;
самоустанавливаемость вкладыша для образования
масляной пленки;
хорошая плотность, обеспечивающая отсутствие вы-
текания масла из подшипников;
тщательная очистка маслопровода и наладка систе-
мы смазки.
Первое требование обеспечивается плотным прилега-
нием подставок и стояков без местных зазоров. Горизон-
тальная плоскость проверяется с помощью гидравличе-
ского уровня, устанавливаемого на плоскость разъема
стояка. Эта плоскость должна иметь небольшой наклон,
равный наклону шейки вала. Для правильной установки
подшипников в поперечной плоскости (рис. 12-2) разме-
ры bt и &з, Ь2 и должны быть равны или отличаться
друг от друга не более
чем на 0,1 мм. Отсут-
ствие перекоса вкладыша
в стояке определяется ра-
венством размеров и
а3, а2 и «4. Окончательно
указанные размеры про-
веряют после центровки
и выверки линии вала.
Для установки нижних
Рис. 12-2 Проверка установ-
ки стояка и вкладыша под-
шипника.
174
половин вкладышей в стояки ротор приподнимается с по-
мощью четырех гидравлических домкратов на 50 т, уста-
навливаемых на подставках внутри статора, и очищает-
ся покрытие шеек вала.
Для выполнения второго требования о самоустанав-
лкваемости вкладышей необходимо проверить наличие
зазоров между шейкой и валом, а также между вклады-
шем и стояком. Мощные компенсаторы выполняются
с диаметром шеек 350—450 мм и диаметральным зазо-
ром в пределах 0,22—0,35 мм. Между опорным поясом
вкладыша и крышкой подшипника должен быть зазор
0,1—0,15 мм. Проверка этих зазоров производится сня-
тием оттисков из свинцовой проволоки диаметром 1,0—
1,5 мм. Фактический диаметральный зазор равен толщи-
не оттиска, уложенного наверху шейки или вкладыша,
минус средняя толщина четырех оттисков, уложенных
в разъеме. Правильное положение установки подшипни-
ков определяется также по натирам баббитовой поверх-
ности вкладышей при повороте ротора.
Проверку правильного прилегания вкладышей про-
изводят по сухим шейкам вала с поворотом ротора на
1,5—2 оборота. В случае необходимости производят шаб-
ровку по натирам. Поворот ротора выполняется с по-
мощью приспособления, прикрепленного к торцу вала,
и автокраном. При шабровке следят, чтобы изменение
зазора от линии разъема вкладыша к поверхности каса-
ния шейки вала было плавным. Кроме того, клиновая
часть зазора для захода масла не должна иметь резких
переходов к цилиндрической поверхности вкладыша.
Практически прилегание опорной баббитовой поверхнос-
ти к шейке ограничивается дугой не более 70—80°. После
пригонки вкладышей и перед окончательной сборкой
подшипников на шейки вала и поверхности трения вкла-
дышей наносится тонкий слой несоленого топленого жира.
Для исключения попадания масла из подшипников
внутрь компенсатора и на обмотки пригонка и сборка
лабиринтных уплотнений должны выполняться с особой
тщательностью. В разъемах уплотнений зазор допуска-
ется не более 0,05 мм. Ножи уплотнения тщательно при-
гоняются по валу с нулевым зазором. При подъеме рото-
ра для выема вкладыша лабиринтные уплотнения снима-
ются, чтобы не повреждались ножи. Между лабиринтны-
ми уплотнениями и подшипниковым стояком проклады-
вают маслостойкие резиновые уплотнительные шан-
175
Рис. 12-3. Уплотнение капил-
ляра термосигнализатора в
корпусе статора.
бы толщиной 2—4 мм.
Все разъемы подшипни-
ков и уплотнений при
окончательной сборке не-
обходимо покрывать тон-
ким слоем серой эмали
или бакелитового лака.
При сборке маслопро-
водов, устанавливаемых
внутри корпуса компенса-
тора, обеспечиваются на-
длежащая чистота вну-
тренних поверхностей
труб и изоляция труб от-
носительно корпуса под-
шипника. Показывающие
приборы термосигнализа-
торов, контролирующие
нагрев подшипников, вы-
ведены наружу из корпуса компенсатора в под-
вальное помещение для визуального измерения на-
грева подшипников. Металлическую оплетку капилляра,
который соединяет датчик (термобаллон) с прибором,
необходимо изолировать от корпуса компенсатора,
а в месте выхода из корпуса герметически уплотнить ре-
зиновыми шайбами (рис. 12-3). Соединительные капил-
ляры могут повреждаться при резких перегибах, поэтому
радиус изгиба должен быть не менее 50 мм.
По мерс сборки подшипников, маслопроводов и уста-
новки приборов теплового контроля следует осуществ-
лять контроль изоляции подшипников (см. гл. 15).
6)	Монтаж щитовых подшипников с сегментными
вкладышами. Вес подготовительные работы — очистка от
консервации, промывка масляных ванн, сборка масло-
проводов и др. — такие же, как у стояковых подшипни-
ков. Перед установкой подшипниковых щитов на статор
следует с особой тщательностью зачистить их стыковые
поверхности и фланцев статора, удалить шкуркой забон-
ны, проверить метчиком резьбовые отверстия.
176
Уплотнение подшипникового щита относительно кор-
пуса машины осуществляется квадратным резиновым
шнуром, который укладывается в канавку щита. Шнур
в канавке закрепляется резиновыми прокладками длиной
15—20 мм через 200—250 мм. Стык шнура выполняется
внахлест со скосом на длине 80 мм параллельно плоскос-
ти щита и склеивается резиновым клеем. Резиновый
шпур должен выступать за плоскость щита на 3 мм,
а местные прокладки должны быть утоплены за плос-
кость щита. После установки призонпых штифтов, фик-
сирующих положение щита, производят равномерную
затяжку болтов, крепящих щит со статором. Щупом
0,03—0,05 мм проверяется отсутствие зазора между щи-
том и фланцем статора.
Вкладыши подшипников являются ответственными
узлами компенсатора, и до начала их сборки следует ле-
гально ознакомиться с их конструктивными особеннос-
тями. На рис. 12-4 показан вкладыш подшипника ком-
пенсатора КСВБО 100-11. До установки вкладыш пол-
ностью разбирают, и все детали очищают от консервн-
Рнг 12-4. Вкладыш с сямоустанян.тняаюшимися сегментами.
I |и.1лдка упорная изолированная; 2 — прокладки стильные, регулировоч-
НЫе; .» бплт изолированный: 4  шайба и шляционкая. 5- шайба стальная;
< упор для регулировки вкладыша и осевом направлении.
|2 274	177
рующнх покрытий, и затем осуществляют контроль-J
ную сборку нижних половин вкладышей, проверяя, что-
бы сегменты каждого ряда свободно перемещались на
опорных балансирах и обеспечивалась их самоустанав-
ливаемость. Лучше всего это можно проверить, устанав-.
ливая на рядом лежащие сегменты поверочную линейку;
п поочередно, слегка покачивая каждый сегмент, убе-
диться в их свободном перемещении. Регулировка зазо-
ров между сегментами каждого ряда по окружности
производится изменение толщины шайб под головками
распорных винтов: зазор между сегментами внизу должен
быть 10± 1 мм, наверху сегментов 5±1 мм/а зазор
между распорным винтом и сухарем вкладыша после
опускания ротора 1—1,2 мм.
Особое внимание обращается на соответствие скосов
для захода масла с направлением вращения вала, кото-
рые должны быть расположены на набегающей стороне
сегментов по вращению вала и иметь плавный переход
к цилиндрической баббитовой поверхности трения. Скосы
должны быть шириной 10—12 мм, высотой 0,3 мм и ра-
диусом закругления 3 мм.
Для установки вкладыша в корпус подшипника на
кронштейны, имеющиеся на внешних сторонах щитов,
устанавливаются гидравлические домкраты и монтаж-
ные балки, с помощью которых осуществляется подъем
ротора. Крышка подшипника автокраном или талью 3 т
поднимается и затем по двум направляющим балкам,
прикрепленным к разъему корпуса подшипника, сдвига-
ется в сторону вентилятора, обеспечивая доступ для за-
водки вкладыша. Половины вкладышей без сегментов и
других съемных деталей через верхние монтажные люки
автокраном опускаются внутрь корпуса статора, где про-
изводят их сборку по имеющейся маркировке, а затем
половины вкладышей устанавливают автокраном на шей-
ки вала и заводят их в подшипники. После опускания
ротора на нижние полувкладыши проводится проверка
прилегания сегментов к шейкам вала по натнрам при
повороте ротора па 1.5—2 оборота. При необходимости
производят дополш тельную шабровку сегментов. Шаб-i
ровка сегментов считается нормальной, когда на всей1
поверхности будет четыре- шесть пятен на 1 см-’ л'пло-1
щадь касания сегмента составляет около 80% его общей
площади. Верхние половины вкладышей с установлении-1
мн заранее сегментами, имеющими жесткое крепление.
к вкладышу, устанавливаются аналогичным образом.
Зазор между верхними сегментами и шейкой вала вы-
полняется в пределах 0,75—1,0 мм. В средней части сег-
ментов выполнена кольцевая выточка, по которой холод-
ное масло подается к нижним сегментам.
Рис. 12-5. Изоляция термосигпалнзатора ТСМ 100 во вкладыше.
/ — термобаллон прибора; 2 —трубка из стеклоткани; 3 — втулка изоляцион-
ная in стеклоткани.
Для предохранения от протекания подшипниковых
токов оба вкладыша изолируются от корпусов щитов.
Опорные колодки выполняются изолированными. Сопро-
тивление изоляции каждой колодки должно быть не ме-
нее 10 МОм. Термосигналнзаторы, контролирующие на-
трсв нижних сегментов, изолируются в сегментах и в мес-
тах входа в корпус вкладыша, как показано на рис. 12-5.
Благодаря выполнению вкладышей изолированными от
корпуса подшипника не требуется изолировать трубы
маслопроводов, за исключением трубок слива масла нз
лабиринтных уплотнений.
После пригонки вкладышей проверяют зазор (1,0±
•0,2 мм) между вращающимся диском для самосмазки
и вкладышем, зазор (0,5±0,1 мм) между скребком для
забора масла и диском и правильность установки скреб-
ка, который должен быть установлен против вращения
диска. Устанавливают крышки подшипников и снимают
оттиски для определения зазоров между верхними сег-
ментами и шейкой, а также вкладышем и крышкой.
Между цилиндрическим поясом крышки и верхними ко-
лодками вкладыша должен быть зазор 0.05 мм или натяг
0,1 мм. Предохранение вкладыша от поворота осуществ-
ляется изолированным упором, который вставляется
12»	179
в отверстия крышки и вкладыша, а через отверстие упо-
ра подается масло внутрь вкладыша. Слив нагретого
масла осуществляется через четыре переливные трубки.
Перед окончательной сборкой подшипников следует
шейки вала и баббитовую поверхность трения сегментов
покрыть несоленым топленым жиром. Лабиринтные
уплотнения должны иметь изоляцию от корпуса под-
шипников и крепиться к нему изолированными бол-
тами. У компенсаторов с контактными кольцами масля-
ное уплотнение, отделяющее камеру колец от внутренне-
го объема машины, также выполняется изолированным
от корпуса подшипника.
У компенсатора КСВБО 160-15 сборка вкладышей
в основном аналогична компенсатору 100 МВ-А, отли-
чаясь только тем, что вкладыши устанавливаются снару-
жи машины. Это несколько облегчает установку вклады-
шей, но при этом возникают трудности в подъеме ротора.
Для подъема ротора на фундаменте устанавливаются
стальные балки и монтажные тумбы иод домкраты. По-
скольку съемные крышки подшипников расположены
снаружи компенсатора, для герметизации щитов приме-
нены газоплотные неразъемные кожухи, к одному из ко-
торых (со стороны выводов) прикреплена камера кон-
тактных колец, где установлено масляное уплотнение
вала. При выполнении компенсаторов с бесщеточным
возбуждением возбудители монтируются вместо камеры
контактных колец [см. гл. 13].
12-2. ЦЕНТРОВКА КОМПЕНСАТОРА
Правильное выполнение работ по центровке компен-
сатора играет важную роль в обеспечении спокойной ра-
боты машины, отсутствии повышенной вибрации, и по-
этому они должны выполняться с большой тщатель-
ностью. Центровка компенсатора состоит из следующих
основных монтажных операций: регулировка воздушного
зазора машины и бесщеточного возбудителя, совмещение
магнитных осей статора и ротора и выверка горизон-
тального положения линии вала.
Первая монтажная операция имеет большое значе-
ние для исключения повышенной вибрации компенсатора
и заключается в проверке коаксиальности наружного
диаметра полюсов ротора относительно внутреннего диа-
метра сердечника статора. Вторая монтажная операция
по проверке совпадения магнитных осей статора и ротора
I8U
исключает возникновение значительных осевых усилий
ротора от осевого магнитного тяжения, которые могут
вызвать повышенный нагрев торцевой части вкладыша.
Третья операция также исключает износ торцевой части
вкладышей, механические удары и обеспечивает стабиль-
ное положение ротора относительно статора.
Измерение воздушного зазора производится под се-
рединой каждого полюса с обеих сторон ротора так, что-
бы щуп находился против зубца сердечника статора.
Из полученных замеров определяется средний воздуш-
ный зазор с каждой стороны ротора. Максимальные и
минимальные значения воздушного зазора могут отли-
чаться от среднего зазора не более ± 1,0 мм при номи-
нальном зазоре более 25 мм и ±0,7 мм при меньших
зазорах. В пределах указанных допусков зазор вверху
ротора следует устанавливать меньше на 0,5—1 мм, чем
внизу, для обеспечения разгрузки подшипников от сил
одностороннего магнитного тяжения.
У компенсаторов с встроенными стояковыми подшип-
никами регулировка зазора по высоте производится под-
бором толщины регулировочных стальных прокладок,
а регулировка боковых зазоров — сдвигом подшипников
в поперечном направлении с помощью реечных домкра-
тов. Для изменения зазоров под углом а к вертикаль-
ной плоскости на b определяют составляющие требуе-
мого смешения в горизонтальной плоскости b sin а и
в вертикальной плоскости b cos а и осуществляют соот-
ветствующую регулировку подшипников.
У компенсаторов с подшипниками, встроенными
в щиты, регулировка воздушного зазора производится
смещением оси вкладышей в радиальном направлении
относительно корпуса подшипника путем изменения
толщины регулировочных прокладок между опорными
колодками и корпусом вкладыша. Требуемая фактиче-
ская толщина прокладок определяется с учетом угла а
установки колодок от вертикальной оси вкладыша, ко-
торый у компенсаторов равен 30°. При необходимости
подъема или опускания вкладыша на величину а тол-
щину прокладок под обеими колодками следует уве-
личить или уменьшить на величину b = a cos а
(рис. 12-6). Для поперечного сдвига ротора вправо или
плево на величину с толщина прокладок под колодками
изменяется на величину d=csina, т. с. под одной ко-
лодкой вкладыша суммарную толщину регулировочных
181
прилегание
к расточке
подшипника
Рис. 12-6.
прокладок
ша подшипника при перемещениях
вкладыша.
Схема расчета толщины
иод колодками вклады-
прокладок надо умень-
шить, а под другой уве-
личить на ту же вели-
чину. В тех случаях,
когда требуется одно-
временно производить
регулировку зазора в
двух плоскостях, вели-
чины b и d для каждой
колодки складываются
или вычитаются. При
регулировании ради-
ального положения
вкладыша следует обе-
спечить
опорных поверхностей
колодок
корпуса
путем установки кли-
новых прокладок или
шабровки
Подгонка колодок
верхней
/tyeuemew ЛыаАж 8	направленна
Перемещение Srat^ssa в г^жлттоллам направленна
колодок,
в
половине
вкладыша производится аналогично подгонке колодок
для нижней половины вкладыша с учетом угла их уста-
новки, который равен 45°.
Одновременно с регулировкой воздушного зазора
производятся монтажная операция по совмещению маг-
нитных осей статора и ротора, а также выверка осевого
разбега ротора. Для проверки совпадения магнитных
осей статора и ротора следует измерять расстояние от
торца полюсного башмака до сердечника статора у всех
полюсов. Средние значения всех измерений с обеих
сторон ротора не должны отличаться друг от друга бо-
лее чем на 3 мм. Зазоры между торцами вкладышей и
галтелями вала не должны отличаться друг от друга
более чем на ±0,5 мм. Разбег ротора от среднего по-
ложения (в обе стороны) для компенсаторов со стоя-
ковыми подшипниками должен быть около 3 мм и у
компенсаторов с сегментными подшипниками — 5 мм.
В процессе регулирования воздушного зазора и по-
ложения подшипников производятся измерения уклонов
шеек вала с помощью валового микрометрического
уровня с ценой деления 0,1 мм на 1000 мм. Уклоны
182
шеек вала должны быть равны и направлены в проти-
воположные стироны, т. с. на каждой шейке в сторону
ротора. Измеренные уклоны обеих шеек не должны от-
личаться друг от друга более чем на одно-два деления.
При значительном отклонении оси вала от горизонталь-
ного положения и в том случае, когда выравнивание
вала с помощью регулировочных прокладок не может
быть достигнуто без существенного изменения воздуш-
ного зазора, выверка линии вала осуществляется сталь-
ными клиньями, установленными под фундаментными
плитами.
После окончания центровки компенсатора произво-
дятся затяжка фундаментных шпилек, приварка преры-
вистым швом клиньев и прокладок между собой и к
ребрам фундаментных плит и заливка фундаментных
плит бетоном. Колодцы для фундаментных болтов засы-
паются сухим песком или предохраняются заградитель-
ными щитками, чтобы исключить попадание в них бе-
тонного раствора, так как фундаментные шпильки
должны свободно опускаться ниже верхней плоскости
фундаментных плит. Пуск машины разрешается не ме-
нее чем через 12—15 сут после подливки плит, если
температура воздуха не ниже 10—15° С. В случае, если
температура ниже 0°С, для выполнения этих работ сле-
дует руководствоваться указаниями «Строительных
норм и правил» (СНИП 1 П-В-1-62).
12-3. СБОРКА ДИФФУЗОРОВ, ГАЗООХЛАДНТЕЛЕЙ
И КАМЕРЫ КОНТАКТНЫХ КОЛЕЦ
Силуминовые диффузоры крепятся к внутренним щитам ком-
пенсатора, закрываю г лобовые части обмотки статора и служат для
направления охлажденного газа к вентиляторам. Радиальный зазор
между внутренней расточкой диффузора и лопатками вентиляторов
существенно влияет на полезный напор, создаваемый вентиляторами,
и должен быть 5±1 мм. Для заводки ротора в статор, центроики
машины диффузоры снимаются и маркируются. Окончательную сбор-
ку диффузоров выполняют по имеющейся маркировке, начиная
с нижних сегментов. Этому должны предшествовать продувка ком-
пенсатора сжатым воздухом и тщательный осмотр внутренней по-
верхности статора, лобовых частей обмотки и ротора на предмет
отсутствия повреждений и посторонних предметов.
В отдельных случаях для опробования работы подшипников
производят пробные пуски компенсатора до установки диффузоров
в без подачи воды в газоохладители, допуская кратковременную ра-
боту компенсатора без возбуждения с закороченным ротором в те-
чение 20—30 мин. Сушку обмоток и высоковольтные испытания
обмоток статора и ротора [см. гл. 15] у компенсаторов со стояко-
183
пыми подшипниками производят без диффузоров и до установки
наружных щитов для возможности наблюдения за обмоткой.
Важным для нормальной вентиляции компенсатора с вертикаль-
но расположенными охладителями является плотное закрытие камер
газоохладителей между направляющими угольниками охладителей
и внутренними щитами с установленными диффузорами для исклю-
чения перетекания газа мимо газоохладителей Стальные листы с ре-
зиновыми уплотнительными полосами должны быть плотно прижаты
к внутренним щитам и прикреплены к угольникам болтами.
При сборке наружных щитов, камеры контактных колец, масло-
бака с охладителем и внешних газопроводов в первую очередь сле-
дует обеспечить надежную газоплотность всех разъемных соедине-
ний. Наружные щиты в компенсаторах со стояковыми подшипника-
ми уплотняются и крепятся к фланцам статора аналогично подшип-
никовым щитам.
Дальнейшую сборку узлов компенсатора — уплотнения вала,
траверсы и камеры контактных колец или бесщеточных возбудите-
лей, торцевых закрытий и др., как правило, проводят после пробных
пусков компенсатора для опробования подшипников и проведения
нх ревизии. В компенсаторах с контактными кольцами для возмож-
ности включения машины на сеть обмотка ротора должна закора-
чиваться медной шиной, устанавливаемой в торцевой части контакт-
ных колец.
Для отделения объема камеры контактных колец от общего
объема компенсатора при осмотре колец и электрощеток выполняют-
ся специальные уплотнения. На рис. 6-5 показано электромагнитное
уплотнение, применяемое в компенсаторах КСВ50000-11. Корпус
электромагнита крепится к наружной стороне щита, и осевое поло-
жение его регулируется установкой шайб между фланцем электро-
магнита и щитом. Положение подвижной части электромагнитного
устройства регулируется передвижением пластинчатых пружин по
верхним шпилькам к фиксируется гайками. При сдвинутом роторе
в сторону от контактных колец зазор между уплотнением и диском
вала должен быть равномерным по всему периметру и равным
5±0,5 мм. Зазор между корпусом электромагнита и стальным
кольцом-якорем устанавливается на 2 мм больше. Это обеспечивает
плотное обжатие резиновой шайбы при включенном электромагните.
Охлаждение камеры осуществляется путем циркуляции водорода из
корпуса компенсатора (зоны давления). Для этого камера соеди-
няется с корпусом компенсатора трубами и вентилями Для исклю-
чения попадании угольной пыли от электрощеток в компенсатор
через кольцевой зазор уплотнения устанавливается гетинаксовое
кольцо, уплотняющее вал.
Опыт эксплуатации показывает, что уплотнения такого испол-
нения полностью не исключают попадание угольной пыли в компен-
сатор, а при неудовлетворительной работе элекгрощеток возможно
попадание угольной пыли на обмотки, что усложняет эксплуатацию
компенсаторов. Поэтому у компенсаторов мощностью 100 и
160 МВ-А для отделения камеры контактных колец (см. рис. 6-6)
применяется масляное уплотнение кольцевого тина (см. рис. ,6-7).
Зазоры в разъемах уплотнения не должны превышать 0.05 мм и
между выступом вкладыша и заточкой корпуса 0,04—0,08 мм. Диа-
метральный зазор между расточкой вкладыша н валом допускается
не более 0,05—0,1 .мм. После сборки уплотнения вкладыш не должен
иметь перекоса, что проверяется попоротом его на валу по дуге
в ю-150.	:
184
Камера контактных колец у этих компенсаторов выполняется
с замкнутой системой охлаждения. До установки камеры должен
быть установлен вентилятор к испытаны газоохладнтели камеры
водой давлением 5-Ю5 Па в течение 30 мни. После установки и при-
соединения камеры к щиту проверяется поверхность контактных ко-
леи, которая должна быть полированной, без забоин, а края спи-
ральных канавок скруглены по радиусу 0,5 мм.
При сборке траверсы щеткодержателей последние устанавли-
вают относительно колец с зазором 3±0,5 мм, а в осевом направ-
лении в середине колец в шахматном порядке со сдвигом 5 мм, не
попуская свисание щеток за кольца, с учетом допустимого разбега
ротора. Щетки должны свободно, без заеданий перемещаться в обой-
мах щеткодержателей, и нажатие пружин на щетки должно быть
и пределах 13±1 Н.
12-4. СБОРКА МАСЛЯНОЙ СИСТЕМЫ
Устойчивая работа подшипников и малый их нагрев обсспечи-
паются надлежащей системой смазки с автоматическим управлением.
Применяемая для компенсаторов замкнутая система смазки
(рис. 12-7) отличается простотой исполнения, так как не требует
использования маслоочистки и регулирования давления масла. При
повышении или снижении давления водорода происходит быстрое вы-
равнивание давления водорода внутри рабочего маслобака через
сливные трубопроводы подшипников, и избыточное давлеппе масла
на входе в подшипники практически не изменяется.
Па схеме рис. 12-7 контурной линией очерчены элементы схемы,
входящие в состав маслоустановки, которая состоит из маслобака
со встроенным маслоохладителем, двух насосных агрегатов (рабоче-
го и резервного), фильтров для очистки масла, манометров, венти-
лей, обратных клапанов и приборов автоматики.
У компенсаторов КСВБО 100-11 н КСВБО 160-15 указанные
элементы собраны на общей фундаментной плите и представляют
собой маслоустановку, устанавливаемую под машиной. Необходимый
расход масла для охлаждения подшипников обеспечивается приме-
нением шестеренных маслонасосов требуемой производительности,
а для компенсатора КСВБО 160-15 установкой двух насосных агре-
гатов параллельно, как рабочих, так » резервных, что также улуч-
шает резервирование системы смазки. У компенсатора типа КСВБО
50-11, у которого маслобак присоединяется к патрубку нижней части
корпуса компенсатора, насосные агрегаты, фильтры и другое обору-
дование маслосистемы монтируются в подвальной части фундамента.
При включении системы смазки холодное масло подается к под-
шипникам через фильтр, в котором оно очищается от механических
примесей. Подача масла в подшипники контролируется струнными
реле, которые при аварийном отключении рабочего насосного агрега-
та автоматически включают резервный агрегат (на постоянном токе)
и при прекращении подачи масла отключают компепсатор. Уровень
масла в рабочем маслобаке контролируется реле уровня (УЖИ),
установленным на маслобаке, которое сигнализирует о повышении
уровня масла.
У компенсаторов КСВ 10011 н КСВ 160-15 с масляным уплот-
нением для отделения камеры контактных колец имеются маслопро-
воды подачи и слива масла из уплотнения, дополнительный насос-
ный агрегат для перекачки масла из резервного маслобака в рабо-
185
Корпус
fottynribMi* среди
ИЫв
фцяьенры
tfzeJ
flp&t
I Контроль
[температуры
WoduiiiMW ,Л
. дмявМЕ0Лфв
К манометру tn яам
здгмйьаиляцдги
/Ыаиоиил „Р
тммхеатора
нийна ияедо
, смазнис
я.г ладите-
W* С МССЛВ1Х ли
£и/пелен
Обым масла Яря1
Резервный
нммйан
Объем 2м}


---	1	Аодуха масла'из	I
резервного бака
,ПТ Система принудительной смазхи иодщинников синхрон-
SS; E»Sp« « ’•«*«-“ »-•’«»««-
л Чтобы исключить попадание масляных паров в камеру
чиП „21„. колеи из маслобака через сливную трубу, она должна
контактных гиппозатвором. Маслопроводы уплотнения показаны
выполняться ’I линиями. При осмотрах контактных колец
Нй ^тсяii«S масла к уплотнению [дающие (0,8—1.0)-10» Па]
включаются и д ор установленный на резервном маслобаке,
и вытянетioи _ бесщеточными возбудителями нет масляного
у компенса I в системе смазки отсутствуют трубопроводы ио-
уплотнени  _ уплотнения.
дачи и слив ’Овациями при сборке мадосистемы компенсато-
°С „а^гся обеспечение чистоты внутреипвх поверхностей труб,
ров являю .	„ ыаслобаков н плотное соединение фланцев
арматуры. ।	1,. После контрольной сборка и маркировки трубы
труо между ан)ТСЯ ддя очистки и гидравлического испытания
маслосистсмы сп течение 30 мин. Очистку труб от окалины и
давлением °' всего производить орто^осфориой кислотой
(ГДбГной концентрации путем прокачки « через трубы. При
186
отсутствии ортофосфорной кислоты и насоса для ее прокачки очист-
ку деталей маслопроводов производят ершами, соляркой и кероси-
ном. Чтобы исключить переполнение маслом одного из подшипников,
напорные маслопроводы к ним должны иметь одинаковое гидравли-
ческое сопротивление, т. е. при сборке маслопроводов трубы, подаю-
щие масло к подшипникам, должны выполняться примерно одина-
ковой длины с минимальным числом перегибов. Маслобак перед
установкой следует проверить на отсутствие течи и тщательно про-
мыть. Маслоохладитель испытывается водой давлением 5-10s Па
в течение 30 мни.
Система маслосмазки заполняется чистым турбинным маслом
марки ТЗО ГОСТ 32-74 или марки ТпЗО ГОСТ 9972-74 при помощи
центрифуги и фильтр-пресса. Длительная прокачка рабочих! насосом
масла через систему в течение 2—3 дней (без подачи масла к вкла-
дышам) с периодической промывкой фильтров обеспечивает очистку
труб и предохраняет подшипники от повреждений при пробных
пусках. Для этого следует разобрать трубы подвода масла на входе
и подшипники и присоединить их резиновыми шлангами к масляным
паннам подшипников. Для лучшей циркуляции и фильтрации масла
желательно его нагреть и поддерживать температуру в пределах
50—6(УС. Прокачка масла прекращается, если после контрольной
проверки (3—4 ч) на фильтрах не будут обнаружены следы загряз-
нения масла.
После окончательной сборки маслопроводов, установки приборов
теплового контроля и сигнализации (см. гл. 16) и испытания обмо-
ток компенсатор подготавливается к пробным пусках! и сдаче в экс-
плуатацию.
ГЛАВА ТРИНАДЦАТАЯ
МОНТАЖ БЕСЩЕТОЧНЫХ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ
13-1. МОНТАЖ БЕСЩЕТОЧНЫХ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ
ДЛЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ КОМПЕНСАТОРОВ
В бесщеточную систему положительного возбужде-
ния входят трехфазный обращенный синхронный гене-
ратор и соединенный с его якорем вращающийся вы-
прямитель, защитный пусковой резистор, автоматиче-
ский регулятор возбуждения (АРВ) и устройство кон-
троля изоляции ротора компенсатора. Эта система пол-
ностью сохраняется без каких-либо изменений и для
положительного возбуждения компенсаторов с реверсив-
ным бесщеточным возбуждением за исключением АРВ.
Монтаж возбудителя следует выполнять после опро-
бования компенсатора в индуктивном режиме с закоро-
ченным ротором пли включенным на него защитным
резистором, наладки пусковой схемы, опробования мас-
ляной и водяной систем охлаждения и работы подшип-
187
пиков. Это необходимо для того, чтобы исключить по-
вторные разборки п сборки возбудителя при проведении
ревизии подшипников и других монтажных операций.
Синхронный компенсатор мощностью 50 МВ-Л обыч-
но отправляется с предприятия-изготовителя с установ-
ленными на валу компенсатора якорем возбудителя и
блоком выпрямителя (рис. 13-1). На валу ротора между
остовом и подшипником также бывает установлен за-
щитный резистор, подключенный параллельно к обмот-
ке ротора. Якорь возбудителя насажен консольно на
конец вала компенсатора, а между якорем и щитом
компенсатора имеется свободный участок вала для
установки монтажной тележки для заводки ротора в ста-
тор без снятия якоря с вала. Такое исполнение облег-
чает и проведение ремонтов с выкаткой ротора в про-
цессе эксплуатации не только компенсаторов 50 МВ-А,
ио и компенсаторов большей мощности.
Перед заводкой ротора в статор следует проверить
сопротивление изоляции обмотки якоря мегаомметром
500 В и отсутствие повреждений роторных диодов при-
бором экспрссс-контроля ПКПСВ-2 или обратным вы-
прямленным однополупериодным напряжением 1000 В,
а также осмотреть обмотку якоря и блок выпрямите-
лей. При подаче напряжения на каждую пару диодов,
включенных параллельно в каждом плече моста, обрат-
ный ток не должен превышать 10 мА. При заводке ро-
тора нельзя допускать механические удары, чтобы не
188
Повредить роторные диоды. Важное значение для исклю-
чения пробоя изоляции обмотки ротора от перенапряже-
ний при пуске компенсатора имеет защитный резистор.
Сопротивление его составляет 1,65 Ом, или 12,5-кратную
величину по отношению к сопротивлению обмотки рото-
ра. При монтаже необходимо проверить сопротивление
резистора, надежность его присоединения к обмотке ро-
Рис. 1.3-2. Установка измерительных катушек в магнитной системе
бесщеточного возбудителя.
I -измерительная катушка (провод диаметром 034, 160 витков): Т — лавсано-
вый шкур: 3 — сборка зажимов для подключения выводов; 4 — газоплотная
сборка зажимов.
тора и измерить сопротивление изоляции относительно
корпуса. Последнее должно быть не менее 1 МОм.
Для выполнения пробных пусков компенсатора по
условиях техники безопасности и зашиты якоря от атмо-
сферных осадков временно могут быть установлены
торцевой щит компенсатора и магнитная система воз-
будителя. После пробных пусков компенсатора, выпол-
нения ревизии подшипников и их окончательной сборки
приступают к сборке возбудителя. Для этого необхо-
димо проверить затяжку всех контактных соединений
якоря и блока выпрямителей, предохранить от самоот-
пннчивания весь крепеж и установить на якоре венти-
лятор.
В кольцевые пазы фланцев станины магнитной си-
стемы следует уложить и закрепить резиновый шнур
12X12 мм, стык которого выполняют со скосом к пло-
скости фланца внахлест на длине 80 мм, и его склеить.
189
На рис. 13-2 показана установка измерительных кат}
шек, расположенных между полюсными башмаками
прикрепленных лентой к демпферным сегментам. В Mai
цитной системе установлены две катушки: первая — дл
измерения выпрямленного напряжения, вторая—дл
зашиты возбудителя. Газоплотный блок зажимов устг
новлен на боковой стенке станины, к которому подклю
чаются выводы измерительных катушек, выводы обмот
ки возбуждения, выводы от щеток токосъемника дл
контроля изоляции обмотки ротора компенсатора и пре
вода от электромагнита устройства для опускания щеток
на вентильные колеса при измерении напряжения н
них. После проверки сопротивления постоянному ток
обмотки возбуждения, измерительных катушек и пра
вильности присоединения проводов к блоку зажимо
приступают к установке магнитной системы. Надвинув
станину на якорь, ее прикрепляют к торцевому щиту
компенсатора. При этом воздушный зазор между яке
рем и серединой полюсов должен быть 8±0,5 мм.
Возбудитель компенсатора мощностью 50 МВ-А вы
нолияегся с разомкнутым циклом вентиляции без встро
емкого газоохладителя. Подвод охлаждающего газа и
корпуса компенсатора к возбудителю осуществляется
по трубе, расположенной в нижней части возбудителя
(см. рис. 8-3). Трубу следует газоплотно присоединить
к соответствующим фланцам путем подбора уплотни
тельных резиновых шайб толщиной 4—6 мм. Необходн
мо установить на кронштейне токосъемник для изморе
ния напряжения и контроля изоляции обмотки возбуж
дения компенсатора, измерить сопротивление изоляции
обмотки полюсов возбудителя и измерительных кату
шек мегаомметром 500 В. Сопротивление изоляции об
моток в нагретом состоянии при рабочей температуре
должно быть не ниже 0,5 МОм. После осмотра узло
смонтированного возбудителя устанавливают торцевую
крышку, уплотнив ес резиновым шнуром, и проверяю
возбудитель совместно с корпусом компенсатора на га
зоплотность избыточным давлением 105 Па.
Большое количество синхронных компенсаторов мощ
ностью 50 MB-А на подстанциях энергосистем работав
с машинным возбуждением, что намного усложняет и
эксплуатацию. В настоящее время осуществляется пе
ревод этих компенсаторов на бесщеточное возбуждение
Конструкция возбудителей во всем аналогична описан
/90
litul выше, но монтаж их имеет некоторые особенности,
которые рассматриваются ниже.
Если сопротивление изоляции ротора более 5 МОм
И при эксплуатации не были обнаружены неисправности
и работе компенсатора, то сборка бесщеточного возбу-
дителя производится без выемки ротора, что намного
ускоряет монтаж возбудителя. Снимаются шины токо-
подвода ротора, контактные кольца, камера контактных
колец и уплотнение вала, которые в дальнейшем не
используются. Для установки на вал компенсатора за-
щитного пускового резистора достаточно снять щит и
разобрать подшипник со стороны выводов статора. За-
щитный резистор насаживается с посадочным натягом
на вал компенсатора, на конусное разрезное кольцо и
крепится от проворачивания болтом. Выводы резистора
прикрепляют к контактам токоподвода ротора.
После сборки подшипника и установки торцевого
щита приступают к сборке возбудителя аналогично то-
му, как это описано выше. Предварительно измеряют
посадочный конец вала компенсатора и расточку втулки
якоря (должен быть натяг не более 0,05 мм или нулевой
зазор), а также устанавливают станину возбудителя
для проверки совпадения отверстий во фланце станины
<• отверстиями в щите и центровки полюсов относительно
нала. В случае несовпадения центровки станины отно-
сительно вала требуется произвести разделку отверстий
но фланце станины или регулировку радиального поло-
жения полюсов. В торце вала компенсатора следует
просверлить и нарезать шесть отверстий М24 глубиной
60 мм для крепления якоря возбудителя.
Токоподвод от вращающегося блока выпрямителя
I к обмотке ротора компенсатора устанавливается в цен-
тральное отверстие вала и выполняется аналогично
компенсатору с контактными кольцами, отличается
только длиной. Сборку токоподвода после его установки
и валу начинают с установки и завинчивания контакт-
| пых шпилек в конические отверстия шин, проверив глу-
I бину их, которая должна быть не менее 10 мм, и на-
I южного их закрепления в валу ротора.
При монтаже возбудителя необходимо подогнать
|рубу для подвода водорода из корпуса компенсатора
в корпус возбудителя, вырезать газовой горелкой в тор-
цевом фланце компенсатора отверстие диаметром 200 мм
I и приварить к нему фланец для присоединения трубы.
19!
Бесщеточные возбудители компенсаторов мощностью!
100 и 160 МВ-А отправляются с завода в разобранном;
виде отдельными узлами в закрытых упаковочных ящн!
ках, а на месте установки после окончания монтажа,
компенсатора и его опробования производится их пол^
ная сборка. Защитный пус-
ковой резистор установлен на
роторе и должен быть на-
дежно
подключен к обмотке
2
"2
'-3
у
Рцс. 13-3. Установка защитного
резистора на роторе компенсато-
ров 100 н 160 МВ-А.
/ -резистор; 2— контактная шпилька
токоподвода; 3 — остов ретора; 4 —
остов вентилятора.
ч-
3
Рис. 13-4. Блок резисторов и
конденсаторов (цепочка R—
-С).
/ — резистор (100 Ом, 10 парал-
лельно); 2 — конденсатор (2 мкФ,
2 шт ); 3 —эпоксидный компаунд!
4 — каркас

ротора перед пуском компенсатора (рис. 13-3). Для это-J
го временно в валу устанавливаются и закрепляются
контактные шпильки токоподвода ротора, к которым
присоединяют выводные шины обмотки ротора и вы-
воды резистора.
Бесщеточные возбудители для компенсаторов мощ|
ностыо 100 и 160 МВ-А выполнены с замкнутым цик-
лом вентиляции и охлаждением водорода встроенными
нутри корпуса газоохладителями. Корпус возбудителя
азъемный из двух половин: магнитной системы с уста-
овленными полюсами и кожуха с прикрепленными
вертикальной перегородке газоохладителями и торце-
ой крышкой. Монтаж возбудителя в основном анало-
ичен монтажу возбудителя компенсатора мощностью
О МВ-А. Якорь возбудителя насаживается на конец
шла компенсатора и крепится к нему болтами и от
поворота шпонкой, после чего устанавливается вращаю-
цнйся блок выпрямителей. На рис. 8-6 показан блок
|ращаю1цихся диодов, применяемый в компенсаторах
ппцностью 100 и 160 МВ-А, состоящий из стальных
юнтильных колес, насаженных на изолированную втул-
ty с фланцем, посредством которого блок крепится
< торцу якоря. На каждом вентильном колесе установ-
ите по 12 диодов прямой и обратной полярности, со-
жженных по четыре в параллель. К двум группам дио-
1<)в присоединяются выводы от двух групп параллель-
ных ветвей каждой фазы (по шесть в каждой), т. е.
icero из якорной обмотки выведено шесть выводов, ко-
торые должны быть соединены при сборке с контактны-
ми шпильками блока выпрямителей. При установке бло-
ка выпрямителей следует убедиться, что к группе па-
раллельно включенных диодов каждого плеча моста
(две группы по два параллельно соединенных) были
подключены два вывода от одной фазы. Для защиты
вентилей от коммутационных перенапряжений параллель-
но каждой паре диодов включен блок резисторов и
конденсаторов (цепочки /?—С), залитых в корпусе
шоксидным компаундом (рис. 13-4). До установки бло-
ка выпрямителей следует проверить прибором экспресс-
контроля отсутствие поврежденных диодов, а также
проверить все контактные соединения и контровку кре-
шжных деталей.
А\агнитная система возбудителя крепится к подшип-
никовому щиту компенсатора и уплотняется резиновым
шнуром 12X12 мм после выверки воздушного зазора
между якорем и полюсами, который должен быть в пре-
делах 8±0,5 мм. До установки кожуха возбудителя не-
обходимо испытать газоохладителя водой давлением
Л-105 Па в течение 30 мин и установить приборы тепло-
вого контроля до и после охладителей. Для кратковре-
менного измерения напряжения выпрямителя и контро-
ля изоляции обмотки ротора в кожухе устанавливается
13—274	>93
токосъемное устройство с соленоидным электромагнв
том для опускания электрощеток на вентильные колеса
как у возбудителя компенсатора мощностью 50 МВ> А
К фланцам кожуха и магнитной системы возбудите
ля должны быть подведены трубы от газовой системы
и трубы, соединяющие возбудитель с объемом корпуса
компенсатора, через которые происходит постепенным
обмен водорода во время работы.
13-2. МОНТАЖ БЕСЩЕТОЧНЫХ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ
ДЛЯ РЕВЕРСИВНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ КОМПЕНСАТОРОВ
Рис. 13-5. Якорь бесщеточного воз-
будителя для реверсивного возбуж-
дения синхронного компенсатора
50 МВ А.
194
Возбудители принципиально мало отличаются от воз-1
будителей положительного возбуждения, отличаясь от
них небольшой мощностью, меньшими габаритами, мас-
сой и формой конструктивного исполнения. Описание их
конструкции приведено в гл. 8, и общие виды возбуди-1
телей показаны на рис. 8-8 и 8-9. С целью унификации
возбудители отрицательного возбуждения выполнены во
многом аналогично возбудителю положительного воз-|
буждения компенсатора мощностью 50 МВ-А и внешний
диаметр их одинаковый. Возбудитель устанавливается
на противоположной стороне от выводов компенсатора.)
У компенсатора мощностью 50 МВ-А возбудитель
открытого исполнения встроен в корпусе машины меж-
ду корпусом ротора и подшипником, что позволяет зна-
чительно упростить конструкцию и уменьшить его мае-]
су. Сборка возбудителя
начинается после за-
водки ротора в статор
и снятия удлинителя
вала. Якорь возбудите!
ля (рис. 13-5) устанав-
ливается на вал ком-1
пенсатора и сдвигается]
в сторону остова рото-|
ра, защитив шейку ва-1
ла от повреждений не-
сколькими слоями]
электрокартона. Затем,!
подняв якорь талью!
осуществляют его по-|
садку на посадочной
место вала. Допусти-
мый натяг втулки якон
ря на валу не более 0,04 мм, что следует прове-
рить до его установки. Для облегчения посадки
остов якоря нагревают газовой горелкой до 80—
1()0°С. Выводы трех фаз обмотки якоря присоеди-
няются к блоку полупроводниковых диодов (рис. 13-6),
установленному на торцевой части остова ротора. Блок
1 подов состоит из трех роторных диодов В2-500-20,
соединенных по нулевой схеме. Следует убедиться, что
юк в катушках вспомогательной обмотки ротора будет
Рис. 13-6. Вращающийся диодный выпрямитель для отрицательно-
|<> возбуждения компенсатора 50 МВ-А.
направлен встречно току в основной обмотке. Для этого
надо знать направление намотки катушек и определить
визуально полярность диодов положительного и отрица-
тельного возбуждения. Предварительно проверяют мега-
омметром сопротивление изоляции обмотки якоря, со-
противление изоляции вспомогательной обмотки ротора
и прибором экспресс-контрол я роторные диоды.
Станина возбудителя для облегчения сборки выпол-
нена разъемной и крепится лапами к кронштейнам про-
межуточной плиты подшипника компенсатора. Сначала
танодится в корпус компенсатора нижняя половина
станины и затем верхняя половина, после чего произ-
водят их сборку, соединение обмотки возбуждения и
13 •
195
демпферной обмотки полюсов. Выверка воздушного за-
зора возбудителя (6±0,3 мм) осуществляется путем
установки регулировочных стальных прокладок под
лапы станины. Она выполняется после окончания цен-
тровки ротора компенсатора и сборки подшипников.
Вентилятор у возбудителя пе применяется, так как
охлаждение обмоток осуществляется направленным по-
током охлаждающего газа, поступающего в аксиальные
каналы вала ротора компенсатора.
Для реверсивного возбуждения компенсаторов мощ-
ностью 100 и 160 МВ-А применяется один н тот же воз-
будитель, устанавливаемый консольно снаружи компен-
сатора. Вентиляция возбудителя но разомкнутому циклу
с подводом охлаждающего газа по трубе, соединяющей
объем возбудителя с корпусом компенсатора и выходом
его в корпус компенсатора через окна, выполненные
в диске подшипникового щита. При монтаже необходи-
мо обеспечить газоплотное соединение возбудителя
с корпусом компенсатора, применяя резиновые уплотне-
ния аналогично возбудителям положительного возбуж-
дения.
На конец вала компенсатора устанавливается вен-
тилятор и закрепляется от поворота болтом, после чего
к торцу вала крепится якорь возбудителя. Блок диодов
в отличие от выпрямителя положительного возбуждения
состоит из двух полуколец, изолированных друг от дру-
га и от корпуса якоря стеклотекстолитовым кольцом и
планками, крепится к торцу корпуса якоря изолирован-
ными болтами (рис. 13-7). На каждой половине вен-
тильного колеса установлено по три диода В2-500-20,
соединенных по мостовой схеме, блоки резисторов и
конденсаторов (цепочки R—C). До установки блока
проверяются диоды и сопротивление изоляции между
половинами вентильного колеса, которое должно быть
не менее 1 МОм. Начала фаз обмотки якоря подключа-
ют к контактным шпилькам выпрямителя, а к полуколь-
цам подключают токоподвод от вспомогательной об-
мотки ротора. При испытании изоляции обмотки якоря
и вспомогательной обмотки ротора повышенным на-
пряжением диоды выпрямителя и полукольца замыка-
ют накоротко медным проводом.
Станина возбудителя крепится к торцевому щиту
компенсатора и центруется таким образом, чтобы воз-
душный зазор между полюсами и якорем был равен
196
Рис. 13-7. Блох вращающихся выпрямителей отрицательного воз-
буждения компенсаторов 100 и 160 МВ-А.
197
6±0,3 мм. Защита якорной обмотки и выпрямителя от
повреждении осуществляется аналогично возбудителям
положительного возбуждения путем установки измери-
тельной катушки между полюсами возбудителя, выводы
которой подключаются к газоплотному блоку зажимов
возбудителя. Питание обмотки возбуждения осущест-
вляется от тиристорного преобразователя АРВ. Корпус
возбудителя соединяется с корпусом компенсатора тру.
бой, через которую осуществляется подача газа. Фланцы
трубы для газоплотного соединения уплотняются рези-
новыми шайбами толщиной 4—6 мм.
После наладки и испытания возбудителя внешняя
сторона корпуса возбудителя герметически закрывается
торцевой крышкой. У компенсаторов с реверсивным воз-
буждением испытания на газоплотность и проверка уте-
чек водорода выполняются после окончания полной
сборки обоих возбудителей.
ГЛАВА ЧЕТЫРНАДЦАТАЯ
СИСТЕМА ВОДОРОДНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ
КОМПЕНСАТОРОВ
14-1. НАЗНАЧЕНИЕ СИСТЕМЫ
Как указывалось выше, синхронные компенсаторы
мощностью 32 МВ-А и выше выполняются с водород-
ным охлаждением, что позволяет значительно умень-
шить габариты и массу компенсаторов и снизить венти-
ляционные потери. Эффективность применения водорода
как охлаждающей среды заключается главным образом
в том, что улучшается охлаждение обмоток и всей
активной зоны компенсатора благодаря более высокой
теплопередаче, чем при воздушном охлаждении, и
уменьшаются потери па вентиляцию из-за меньшей
плотности газа.
В табл. 14-1 приведены физические свойства возду-
ха и водорода, содержащего около 4% (объема) возду.
ха, как это имеет место при работающем компенсаторе.
Для указанной чистоты и избыточного давления во-
дорода, близкого к атмосферному, коэффициент тепло-
отдачи аВод= 1 ,ЗаВозд, а при повышенном давлении
авод=1,3ряаво1д-10-5 (рн-давление водорода, Па), по-
скольку при этом увеличивается плотность газа и соот-
ветственно возрастает его объемная теплоемкость, отне-
198
Таблица 14-1
Физические свойства воздуха и водорода
Свойства	Воздух	Водород*		Опюстгтслт ныв значения		
				Воздух	Водород	
		10» Па"*	2-10» Па"*		10» Па	2 10» Па
Плотность при <0 С, кг/и'1		1.128	0,0780	O.lfiu	1	1/14,4 1	1/7.2
Объемна» тсплоем1о>~п. при 40—flOVy. Дж/Oi’-'C)	1.1	1.1	2,2	1		2
Теллопровздишсть про •К/С »г/(м."С>		2,75-Ю--'	19.5. К)-»	19.5-10’«	1	7,1	7 1
Кююматическдч	№13 |ДОП» V, м*/с		0.17-10”*	0.88.1(Г‘	0.Н-10"<	1	5,2	
Коэ4ф111негг плмюотдл |»1 а и|«и Т<Л же п:о|юсги		—	—	1	1.3	2.2»i
• Водород. 91%*МОЙ ЧНС1ПГЫ.
Давление абсолютное.
сенная к I м3 газа. За счет этого уменьшается перепад
температуры от охлаждаемой поверхности к газу, и,
следовательно, общее превышение температуры значи-
тельно уменьшается. Повышенное давление водорода
особенно эффективно для непосредственного охлаждения
медн ротора (рис. 14-1) и в меньшей мере для охлаж-
дения сердечника и обмотки статора, поскольку в этом
случае снижается только составляющая перепада темпе-
ратуры с поверхности к газу. Составляющие теплопере-
пада через изоляцию и вдоль пакетов сердечника ста-
рце. 14-1. Превышение температуры обмотки ротора синхронного
компенсатора 100 МВ А при воздушном н водородном охлаж-
дении.
! воздушное охлаждение; 7 — водородное при давлении 0.05 • 10* Па; 3 —
го же при давлении I • 10* Па; 4 — то же при давлении 2-10s Па.
199
тора практически не изменяются в зависимости от дав-
ления водорода и зависят от теплопроводности изоля-
ции. При повышенном давлении водорода уменьшается
также превышение температуры водорода (примерно на
14—16°С), что благоприятно влияет на охлаждение и
нагрев всего компенсатора.
Благодаря малой плотности водорода вентиляцион-
ные потери уменьшаются пропорционально отношению
плотности водорода к плотности воздуха, что весьма
важно, если учитывать высокие окружные скорости ро-
тора и большой объем газа, для вентиляции компенса-
тора. При давлении водорода 1,05-10® Па вентиляцион-
ные потерн меньше по сравнению с воздухом приблизи-
тельно в 10 раз и увеличиваются пропорционально из-
менению давления газа. Приближенно потери. кВт, опре-
деляются по формуле
Р вод= 1,2рнт2фвг>д • 10s,
где т- полюсное деление, м; QBnn—расход охлаждаю-
щего водорода, м3/с.
Например, у компенсатора мощностью 50 МВ-Л при
воздушном охлаждении механические потери составля-
ют 265 кВт, а при водородном охлаждения и давлении
газа 10® Па они составляют всего лишь 66 кВт. В ком-
пенсаторах расход газа, циркулирующего в машине,
увеличивается в меньшей степени, чем рост мощности
компенсатора, поэтому для обеспечения одинаковой
эффективности охлаждения обмоток у более мощных
машин применяют более высокое давление водорода.
Для компенсатора мощностью 50 MB-А рабочее давле-
ние водорода принято 10® Па, а для компенсаторов мощ-
ностью 100 и 160 МВ-А — 2,0-105 Па.
Длительная работа компенсаторов на воздушном
охлаждении после ввода их в эксплуатацию недопусти-
ма, так как в этом случае мощность их снижается на
30—40% и увеличиваются потерн, отнесенные к номи-
нальной мощности. Еще большая разница удельных
потерь имеет место при работе компенсаторов на воз-
душном охлаждении с частичной нагрузкой.
Важным преимуществом водородного охлаждения
является также отсутствие вредного влияния корониро-
вания на изоляцию обмотки статора, так как в водород-
ной среде исключено образование озона и уменьшена
опасность образования пожара в машине при повреж-
дениях изоляции обмотки
200
Применение водородного охлаждения в компенсато-
рах одновременно требует выполнения ряда мер по уси-
лению конструкции корпуса н щитов для обеспечения
требуемой механической прочности при повышении дав-
ления до 8-10° Па при испытаниях, герметизации узлов
для исключения утечек водорода, что приводит к увели-
чению массы и стоимости компенсаторов. Имеют место
дополнительные затраты на газовое устройство для пи-
тания компенсаторов водородом и его обслуживание.
Однако эти затраты несоизмеримо меньше эффекта, по-
лучаемого от применения водородного охлаждения, и
окупаются за короткий срок.
14-2. ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ И ЕЕ МОНТАЖА
Аппаратура системы водородного охлаждения ком-
пенсатора должна поддерживать при эксплуатации
машины номинальное давление и автоматически контро-
лировать чистоту водорода, обеспечивая пополнение
утечки водорода. Чтобы исключить образование взрыво-
опасной концентрации газовой смеси в компенсаторе и
обеспечить минимальные потери на вентиляцию, чистота
водорода должна быть не ниже 95%. При эксплуатации
компенсаторов чистота водорода поддерживается, как
правило, в пределах 96—98%. Система водородного
охлаждения должна удовлетворять следующим основ-
ным требованиям:
отличаться простотой исполнения, обеспечивать ми-
нимальные утечки газа;
эксплуатация должна быть предельно простая из-за
отсутствия специального персонала по обслуживанию
системы;
обеспечивать безопасность работы как в части раз-
мещения оборудования, так и в части правильного его
выбора;
допускать ревизию контактных колец и щеток без
выпуска водорода из корпуса компенсатора.
Выполнение первого требования обеспечивается кон-
структивным исполнением компенсатора, как это описа-
но выше (гл. 3), минимальными количеством и длиной
внешних газопроводов и применением надежных газо-
плотных вентилей. В компенсаторах в отличие от турбо-
генераторов отсутствует источник загрязнения водорода
воздухом из-за замкнутой системы смазки подшипников,
объем которой не контактирует с воздухом. Водород при
201
работе компенсатора расходуется главным образом на
пополнение утечек нз корпуса и на поддержание номи-
нального давления в нем.
Схема газового устройства водородного охлаждения
компенсатора показана на рис. 14-2, которая обеспечи-
вает простоту исполнения и удобство в процессе экс-
плуатации. Все операции по вытеснению воздуха из
компенсатора для заполнения его водородом или
Рис. J4-2. Принципиальная схема газового устройства водородного
охлаждения компенсатора 100 MB-А с бесщеточным возбуждением.
I — иодпродный коллектор; 2 — углекислотам# коллектор; 3 — блок водород-
ный-. 4 — реле уровня; 5 — осушитель водорода: 6— манометр; 7 — клапан
предохранительный: S— манометр электроконтактный.
вытеснению водорода осуществляются углекислым
газом или азотом. На практике в основном применяют
углекислый газ, учитывая простоту химического анализа
газовой смеси и наличие серийной аппаратуры для этой
цели.
Для заполнения и удаления газа компенсатор имеет
два коллектора: одни в нижней части под корпусом ста-
тора углекислотный (диаметром 50 мм), другой, встро-
енный в верхней части внутри корпуса, — водородный
(диаметром 25 мм). Через нижний коллектор вводится
только углекислый газ, а более легкий газ (водород или
воздух) удаляется через верхний коллектор.
202
Замену охлаждающей среды возможно производить
также путем создания в корпусе компенсатора вакуума
с помощью вакуумного насоса с последующим заполне-
нием объема машины водородом или воздухом. Для
этой цели может быть применен водокольцевон вакуум-
ный насос ВВН-6 с асинхронным двигателем мощностью
17 кВт. Однако до настоящего времени этот способ не
нашел практического применения.
Для выполнения перечисленных выше операций н си-
стеме водородного охлаждения применяются следующее
оборудование и аппаратура: пост газового управления;
блок водородный; панель сигнализации, реле уровня.
Заполнение компенсатора водородом и вытеснение
его осуществлялись до последнего времени с помощью
установки газового управления ПГУ-200, состоящей из
поста водородных баллонов и поста углекислотных бал-
лонов. Баллоны с углекислотой присоединяются к угле-
кислотному коллектору газового поста непосредственно
без редукторов. Углекислотная часть поста снабжена
манометром для контроля давления газа в коллекторе
и предохранительным клапаном, который исключает по-
вышение давления в газопроводе.
Баллоны с водородом присоединяются к водородно-
му коллектору через редукторы высокого давления для
снижения давления водорода до (6—8)-10Б Па. При
установке на подстанции одного или двух компенсато-
ров целесообразно применять пост газового управления,
устанавливая его в отдельном помещении в непосред-
ственной близости к фундаменту.
Более рациональной системой подачи водорода и
углекислого газа к компенсаторам является централизо-
ванное хранение и раздача газа к машинам по распре-
делительным трубопроводам. Для хранения водорода и
снижения давления газа в трубопроводе до 8-105 Па
устанавливаются ресиверы. При централизованном хра-
пении водорода не требуется устанавливать пост газо-
вого управления.
Водород из коллектора газового поста или общего
трубопровода в корпус компенсатора поступает через
редуктор давления П-280, который служит для автома-
тического поддержания давления водорода в корпусе
компенсатора. Заполнение компенсатора водородом и
его продувки выполняются вручную. Настройка редук-
тора на определенный режим работы осуществляется
203
Рис. 14-3. Блок иодородный.
/ — щит навесной; 2 — приемник газоана-
лизатора ТП-1120; J —манометр электро-
контактный 0—в ат; 4 — манометр 0—10 ат;
5 — блок регулировки и фильтрации водо-
рода Б-12.
путем изменения силы
нажатия пружины на
мембрану, которая при
уменьшении давления
водорода в корпусе
компенсатора обеспе-
чивает подпитку и по-
вышение давления во-
дорода до заданной
величины.
Для контроля рабо-
ты системы водородно-
го охлаждения приме-
няется водородный
блок типа БВ-500 (рис.
14-3). Блок представ-
ляет собой навесной
щит, на котором уста-
навливаются приемник
газоанализатора и ма
нометры, контролирую-
щие чистоту и давле-
ние водорода. Установ-
ленный на блокеэлек-
троконтактный мано-
метр типа ВЗ-16РБ
сигнализирует о повы-
шении или снижении
давления водорода в корпусе компенсатора сверх
установленных пределов. При изменении давления во-
дорода в корпусе компенсатора изменяются соответ-
ственно уставки нижнего и верхнего пределов электро-
контактного манометра.
Чистота водорода в корпусе компенсатора опреде-
ляется газоанализатором типа ТП 1120, который состо-
ит из двух основных частей: приемника анализируемого
газа и электронного показывающего прибора. Приемник
газоанализатора подключается на перепад давления,
создаваемый вентиляторами в корпусе компенсатора,
и снабжен блоком контроля типа Б-12, предназначенным
для контроля и регулирования расхода водорода через
приемник газоанализатора. В приемнике газоанализа-
тора имеются платиновые нити, по которым протекает
ток. Нити обтекаются газовой смесью. При изменении
204
содержания водорода в газовой смеси изменяется ее
теплопроводность, что приводит к изменению нагрева
нитей и их сопротивления. Изменение чистоты водорода
вызывает электрическую разность потенциалов рабочего
и сравнительного мостов, которая подается на вход по-
казывающего прибора. Шкала прибора отградуирована
па процентное содержание водорода в газовой смеси.
Показывающий прибор имеет контакты, с помощью ко-
торых подается сигнал о понижении содержания водо-
рода. Прибор газоанализатора устанавливается на па-
нели сигнализации.
Панель сигнализации дает предупредительные све-
товые и звуковые сигналы при следующих отклонениях
от нормальной работы:
низкое или высокое давление водорода;
недостаточная чистота водорода в корпусе компен-
сатора;
жидкость в корпусе компенсатора;
высокая температура водорода;
низкое давление охлаждающей воды.
Для компенсаторов, выполненных с камерой кон-
тактных колец, отделенной от корпуса машины масля-
ным уплотнением, дополнительно осуществляется кон-
троль чистоты и давления водорода в камере. В этом
случае применяется дополнительный водородный блок.
У компенсаторов с бесщеточным возбуждением осу-
ществлять контроль чистоты водорода отдельно от воз-
будителя не требуется, что существенно упрощает газо-
проводы.
Для контроля отсутствия жидкости в корпусе компен-
сатора применяются индуктивные реле уровня жидко-
сти— УЖИ поплавкового типа, которые непосредствен-
но подключаются к углекислотному коллектору. У ком-
пенсаторов с отделенной камерой контактных колец или
с бесщеточным возбудителем, внутри которых установ-
лены газоохладители, дополнительно устанавливаются
реле уровня жидкости. При попадании жидкости (воды
или масла) в корпус компенсатора или бесщеточный
возбудитель токовое реле, включенное последовательно
с катушкой УЖИ, подает импульс на включение сигна-
ла. Указанное реле снабжено маслоуказательным стек-
лом и позволяет визуально проверять отсутствие жидко-
сти в компенсаторе.
Важное значение имеет автоматический контроль
205
температуры водорода в корпусе компенсатора, осу-
ществляемый при помощи термометрических сигнализа-
торов типа ТСМ-100, устанавливаемых на выходе
охлажденного газа из газоохладнтелей. При нагреве
водорода выше допустимого из-за малого расхода воды
или аварийном отключении водяного насоса термосиг-
налнзаторы включают сигнал.
Монтаж газовой системы компенсатора выполняется
с особой тщательностью, обеспечивается доступ для
осмотра и ремонта всех приборов, вентилей и фланцевых
соединений. Для газопроводов применяются бесшовные,
трубы и газоплотные вентили. Фланцы труб уплотняют-
ся шайбами из маслостойкой резины. До установки вся
арматура газовой системы и снятая арматура с газового
поста испытываются сжатым воздухом при давлении
2- 10s Па.
По окончании сборки газовой системы она испыты-
вается на газоплотность отдельно от компенсатора воз-
духом давлением 8-105 Па в течение 1 ч. Для этого
между фланцами трубопроводов и корпуса компенсато-
ра временно устанавливаются стальные заглушки с ре-
зиновыми прокладками. Испытание осушителя водорода
на газоплотность производится отдельно давлением воз-
духа 4 • 105 Па в течение 1 ч.
При опрессовке газовой системы все контрольно-из-
мерительные приборы должны отключаться от сети, за
исключением манометра водородного блока со шкалой
10-I05 Па.
Испытание на утечку водорода из компенсатора и
всей газовой системы производится при номинальном
давлении.
14-3. ПЕРЕВОД КОМПЕНСАТОРА НА ВОДОРОДНОЕ
ОХЛАЖДЕНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
Перед переводом компенсатора на водородное охлаж-
дение производится проверка компенсатора вместе со
всей системой водородного охлаждения. Она выпол-
няется после пробных пусков компенсатора, проверки
работы подшипников и масляной системы и окончания
в полном объеме приемо-сдаточных испытаний компен-
сатора при воздушном охлаждении. До определения
утечки водорода (м3/ч) проверяется газоплотность ком-
пенсатора воздухом при рабочем давлении в неподвиж-
ном состоянии. Места утечек газа определяют путем
206
смачивания мыльной водой разъемных соединений, свар-
ных швов, выводов статора и др. Места утечек могут
быть также найдены более совершенным способом с по-
мощью специального прибора— течеискателя ГТИ-3 и
введением в корпус компенсатора фреона (250—400 г),
что примерно равнозначно повышению давления возду-
ха в корпусе компенсатора после подачи фреона из бал-
лона на 0,05-10й Па (доиодъема давления воздуха).
После устранения выявленных утечек производят
испытание компенсатора и всей системы водородного
охлаждения на газоплотность при номинальном давле-
нии. При этом приборы (кроме манометров) должны
быть выключены.
Давление в корпусе компенсатора измеряют U-об-
разным ртутным манометром или стрелочным прибором
контрольного класса, а температуру воздуха — установ-
ленными в статоре термометрами сопротивления. Атмо-
сферное давление измеряется барометром-анероидом.
Испытание на газоплотность для получения более
достоверных данных проводится в течение 20 ч. Начало
замеров начинают спустя 3—4 ч после того, как в кор-
пусе компенсатора устанавливается номинальное дав-
ление. Суточная утечка воздуха, %:
ДИ =
Рк(273 +0к) I
Рн (273 4- *H)J
•100,
где рп и рк — абсолютное давление в начале и конце
испытания, Па; Ов и температура воздуха в кор-
пусе машины в начале и конце испытания, °C.
Суточная утечка воздуха допускается не более 1%
объема воздуха в корпусе компенсатора при испытатель-
ном давлении. Для расчета суточной утечки в кубомет-
рах следует отнести вычисленную утечку в процентах
к объему компенсатора и умножить на рабочее давле-
ние (абсолютное). Газовые объемы компенсаторов мощ-
ностью 50, 100, 160 МВ-А составляют примерно соот-
ветственно 50, 55, 62 м!.
Например, если при испытании воздухом расчетная
суточная утечка составляет 0,5%, испытательное давле-
ние 2-Ю5 Па, а газовый объем 50 м3, то утечка воздуха
в сутки составит:
Д^=0Дж(2+1)=0’75
207
При заполнении компенсатора водородом суточная
утечка водорода увеличится в 3,5 раза и не должна
превышать 3,5% газового объема машины.
Допустимая суточная утечка водорода у компенсато
ров зависит от конструктивного исполнения и мощност1
машин, номинального давления газа и указывается в за
водских инструкциях. Определяемые вышеуказанным
способом потеря давления и утечка газа при проверке
на газоплотность у компенсаторов практически равно-
ценны фактической утечке водорода на работающей
машине, поскольку у них отсутствует расход водорода
через масляные уплотнения.
В случае определения утечки водорода на работаю-
щем компенсаторе при водородном охлаждении исполь-
зуется метод подключения к газовой системе компенса-
тора баллона с водородом для питания системы, и по
изменению давления водорода в баллоне определяют
утечку газа из компенсатора. Испытание обычно прово-
дят при холостом ходе компенсатора, установившемся
тепловом состоянии машины и номинальном давлении
водорода. Давление в корпусе компенсатора измеряется
пружинным стрелочным манометром контрольного клас-
са, а в баллоне манометром с пределом измерения до
150-10s Па аналогичного класса. Измерения давления
в корпусе компенсатора производят через каждые 15 мин
и при необходимости осуществляют подпитку водородом
из баллона, поддерживая номинальное давление в ма-
шине. Через каждые 30 мин после очередной корректи-
ровки давления в компенсаторе измеряется давление
водорода в баллоне и по полученным данные (не менее
пяти измерений) строится график зависимости давления
водорода в баллоне от времени, который представляет
собой наклонную прямую с угловым коэффициентом
Ь__ /'б.м — Рб.к
t'l-h ’
где рви и Рб.к — давления в баллоне в начале и конце
испытания, Па; Л и /г — время начала и конца опыта, ч.
Утечку водорода Vy, м3/ч, приведенную к давлению
105 Па и температуре 0°С, определяют по формуле
V’y=°’9682?3Tl1'«.
208
где Vo — объем баллона, м3; О— температура газа в бал-
лоне, °C (принимается равной температуре помещения,
где установлен баллон).
Перевод компенсатора на водородное охлаждение
целесообразно выполнять при остановленной машине,
так как при вращающемся роторе расход углекислоты
увеличивается в 2 раза, а водорода приблизительно
в 3 раза.
Минимальный запас углекислого газа для одного
компенсатора мощностью 50—160 МВ-А принимается
равным тройному газовому объему компенсатора и со-
ставляет 20—32 баллона. Практически для заполнения
компенсаторов расходуется около 9—12 баллонов. Запас
водорода определяется исходя из потребного количества
баллонов для однократного заполнения машины до ра-
бочего давления и 5—10-дневного эксплуатационного
расхода на пополнение утечек и продувки машины. Для
компенсаторов с газовым объемом 50—60 м3 запас во-
дорода должен составлять 35—45 баллонов.
До подачи углекислого газа в компенсатор необхо-
димо отсоединить трубопровод сжатого воздуха, а так-
же приемник газоанализатора на водородном блоке.
Заполнение системы углекислотой производится путем
открытия одного или двух баллонов. Давление в корпусе
машины поддерживается (0,2—0,3) -105 Па. Чтобы
исключить замерзание вентилей при прохождении угле-
кислоты, их следует периодически закрывать. Показате-
лем опорожнения углекислотного баллона является от-
таивание трубки от баллона к коллектору. После вы-
пуска углекислоты из 6—7 баллонов следует брать
пробы для определения содержания углекислого газа
в компенсаторе. Вытеснение воздуха считается закон-
ченным, когда содержание углекислого газа в корпусе
компенсатора составляет 85—90%. Продолжительность
заполнения около 3—4 ч. При заполнении системы во-
дородом давление в корпусе компенсатора регулируется
спускным вентилем углекислотного коллектора и под-
держивается в пределах (0,1—0,2)-105 Па. Быстрый
подъем давления приводит к перемешиванию водорода
с углекислым газом, что увеличивает расход водорода.
Начиная с первого часа заполнения следует через каж-
дые 20—30 мин брать пробы газовой смеси и определять
содержание водорода. Заполнение водородом длится
около 2—3 ч и считается законченным, когда содержа-
14—274	209
НИе его будет не ниже 96—97%. После окончания за-
полнения водородом необходимо провести продувку за-
мкнутых объемов в течение 3—5 мин (газопроводы, осу-
шитель водорода и др.), а также очистить систему
маслосмазки от содержащегося в ней воздуха. Это обес-
печивается циркуляцией масла в системе при заполне-
нии компенсатора водородом.
У компенсаторов с отделенной камерой контактных
колец вентили, соединяющие камеру с корпусом компен-
сатора, должны быть открыты в течение первых суток
работы компенсатора. После продувок компенсатора
включается в работу газоанализатор и его показания
сверяются с данными химанализа пробы газа. Переход
с одного давления водорода на другое осуществляется
вручную, и давление должно изменяться плавно. При
этом необходимо изменять уставки на электроконтакт-
ных манометрах, установленных на водородных блоках.
Для осмотра при неподвижном роторе камеры кон-
тактных колец и щеточного аппарата сначала произво-
дится отделение при помощи уплотнения объема камеры
и закрытием вентилей, а затем осуществляют вытесне-
ние водорода из камеры. Учитывая небольшой объем
камеры, углекислотный баллон следует слегка приот-
крывать, чтобы давление в камере не превышало
(3—5)-105 Па.
Обратный перевод компенсатора на воздушное
охлаждение проводится при остановленной машине.
Только в единичных случаях перевод осуществляют на
работающем компенсаторе. Перед вытеснением водоро-
да необходимо отключить газоанализатор и другие при-
боры во избежание их повреждения. Вытеснение водо-
рода из корпуса компенсатора производят углекислотой
аналогично тому, как вытесняется воздух при заполне-
нии машины водородом. Все баллоны с углекислотой и
водородом отсоединяют от коллекторов поста газового
управления пли отключают трубопровод централизован-
ного питания.
При эксплуатации компенсатора с водородным
охлаждением должны поддерживаться номинальное дав-
ление водорода (допустимое отклонение ±0,1-10* Па)
)! его чистота. При снижении процентного содержания
чистоты водорода ниже допустимого осуществляется
продувка компенсатора чистым водородом. Максималь-
ный эксплуатационный расход водорода в сутки (утечка
210
и продувки) не должен превышать 6% общего объема
газа при рабочем давлении. Периодически проверяется
нормальная работа приборов системы водородного
охлаждения. Не реже 1 раза в неделю берутся пробы
газа и сверяются данные анализа с показаниями элек-
тронного газоанализатора.
ГЛАВА ПЯТНАДЦАТАЯ
ИСПЫТАНИЯ СИНХРОННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ
Проверка качества, надежности, соответствия ха-
рактеристик и параметров синхронных компенсаторов
требованиям технических условий и ГОСТ осуществляет-
ся путем испытаний, которые проводятся как в процессе
производства и после сборки каждого компенсатора на
предприятии-изготовителе, так и во время монтажа и
перед вводом его в эксплуатацию.
Наиболее полными испытаниями являются приемоч-
ные, которым подвергается головной образец, т. е. пер-
вый компенсатор данного типа, а также испытания, вы-
полняемые в порядке исследовательских и опытно-кон-
структорских работ. Обычно целью этих испытаний
являются не только выполнение установленных стандар-
тами требований в отношении проверки электрической
прочности изоляции обмоток, механической прочности
вращающихся частей, нагрева обмоток, вибрации, потерь
и т. д„ но и проведение экспериментальных исследова-
ний для выявления возможности улучшения технико-
экономических показателей, совершенствования конст-
рукции, повышения надежности компенсаторов.
Каждый компенсатор подвергается приемо-сдаточ-
ным испытаниям, которые выполняются по сокращенной
программе в сравнении с приемочными испытаниями и
позволяют судить об исправности машины или обнару-
жить производственные отклонения, если они имеют
место. В процессе производства компенсаторов основ-
ные узлы до сборки машины подвергаются также пред-
варительным испытаниям согласно заводским нормам,
являющимся более жесткими по сравнению с требова
ниями стандартов, которые предписывают нормы испы-
таний для готовой машины.
В настоящей главе рассматриваются основные вопро-
сы испытаний компенсаторов, проведение которых обу-
словлено необходимостью соблюдения заводских норм и
14*	211
обеспечения требований, установленных соответствую-
щими стандартами.
1М. ИСПЫТАНИЯ УЗЛОВ КОМПЕНСАТОРОВ В ПРОЦЕССЕ
ПРОИЗВОДСТВА
Высококачественное изготовление обмоток компенсаторов обес-
печивается строгим контролем за их производством и проведением
регламентированных высоковольтных испытаний, что имеет большое
значение для безаварийной эксплуатации компенсаторов и гарантии
установленного срока их службы, В случаях нарушения технологи-
ческого процесса, устанавливающего режимы пропитки, температуру
пропиточного компаунда и давление в установке, или применения
изоляционных материалов с пониженными диэлектрическими свой-
ствами прп электрических испытаниях изоляции готовых стержней
обмотки статора имеют место электрические пробои изоляции. Это
позволяет обнаруживать дефекты в изоляции н своевременно прини-
мать меры по их устранению.
В объем высоковольтных испытаний изоляции обмоток в про-
цессе их изготовления входят следующие этапы:
испытания электрической прочности и диэлектрических свойств
изоляции катушек или стержней при их изготовлении в обмоточно-
заготовительном цехе;
пооперационная проверка электрической прочности изоляции
обмоток прп укладке обмоток в сборочном цехе;
испытания изоляции обмотки собранного компенсатора на стен-
де предприятия.
В первый этап испытаний входят пооперационные испытания
витковой изоляции, электрической прочности корпусной изоляции,
испытания па электрические потери к отсутствие коронпрования изо-
ляции обмоток.
Междувитковая изоляция неразрезных катушек испытывается
индуктивным метолом, при котором необходимая разность потенциа-
лов между витками создается переменным магнитным потоком
в сердечнике электромагнита испытательной установки, на который
укладываются готовые катушки. Для этой цели используются уста-
новки высокой частоты С6-ВЭИ и С5П-ВЭИ. Испытательное напря-
жение по нормам равно 2000 В на виток, продолжительность испы-
тания 15 с. Испытания изоляции между соседними витками в раз-
резных катушках обмоток с тср.мореактивной изоляцией выполняются
обычным способом путем подключения испытательного напряжения
к соседним виткам. Нормы и длительность испытания такие же. как
для неразрезных катушек.
В стержневых обмотках и разрезных катушках проверяется
отсутствие замыканий между элементарными проводниками напря-
жением 220 В промышленной частоты после опрессовки и выпечки
пазовой части и повторно между рядами проводников после формов-
ки и выпечки лобовых частей.
Испытания корпусной изоляции стержней или катушек произво-
дятся по нормам, приведенным в табл. 15-1. Испытаниям подвер-
гаются стержни и катушки обмоток с поминальным напряжением
6,3 кВ после их лакировки и сушки, а обмотки с номинальным на-
пряжением 10,5 кВ н выше после покрытия полупроводящими
лаками.
212
Таблица 15-1
Пооперационные высоковольтные испытания изоляции
обмоток компенсаторов
Наименование этапа испытания
£
I
2
3
4
5
в
Окончательно изолированные
стержни до укладки в статор
После укладки и уплотнении
стержней нижнего ряда
После укладки уплотнения в а-
клнновкв стержней верхнего ряда
совместно с нижними до запайки
Соединенная обмотка после пайки
еоединевм по фазам
Испытание обмотки i отстою ком-
пенсатора ва заводеяоготоянтеле
Испытание обмотки компенсатора
после монтажа m месте установки
Испытательное напряжение, кВ. при
номинальном напряжении, кВ
6.3	10,5	13,8	15,75	18	20
24	38	45	S3	56.5	G2
21	32	41	46	52	57
19	29	37	42	47	52
18	27	34	39	1 :.б	48
16	24	31	34,5	39	43
12.6	19.0	24.5	27.5	31	34
Испытание производится синусоидальным напряжением частоты
50 Гц от специального испытательного трансформатора однофазного
тока и регулирующего устройства, обеспечивающего плавный подъем
напряжения. Испытание начинается с напряжения, не превышающего
30% испытательного, затем напряжение плавно повышается до испы-
тательного и выдерживается в течение I мин, затем снижается до
30% н отключается. Скорость подъема напряжения должна состав-
лять 2—3 кВ/с. При проведении испытаний заземленным электродом
служит алюминиевая фольга толщиной 0,02 мм, плотно намотанная
на’ пазовые части катушек или стержней.
Испытанию электрической прочности изоляции катушек и стерж-
ней предшествуют контрольные проверки тангенса диэлектрических
потерь (tg 6) и проверки отсутствия видимой короны. Значение tg б
характеризует рассеиваемую в изоляции мощность и позволяет су-
дить о монолитности изоляции, качестве изолировки, пропитки и при-
меняемых изоляционных материалов. Определение tg в производят
при испытательных напряжениях (0,5; 1,0 и 1,5) Utt частоты 50 Гц,
при этом нормируются tg б для Un, а также разность Atg6=
=» tg в<|i5t/, — tg 8(0 6t/ )t -'характеризующая неоднородность изоля-
Таблица 15-2
Предельные ветчины tg 8 и Д tg 8 изоляциикатушек и
стержней статорных обмоток с компа.ундированной
термореактнвной изоляцией при номинальном напряжении
Мощность. МВ-А	Компаундированная изоляция		Тг])мо|1еактпвная изоляция — монолит	
	’В». %	Ales. %	tg а. %	A tg J. %
10—25	12	5	5	2
Более 25	10	4	4	2
213
дни и отсутствие воздушных включений. Измерение tg 6 производит-
ся при помощи высоковольтного моста, в плечо которого включается
испытываемый стержень. Схема моста питается от повышающего
трансформатора с регулируемым напряжением. Допускаемые значе-
ния тангенса диэлектрических потерь приведены в табл. 15-2.
Испытание полупроводящего покрытия стержней обмоток про-
изводится путем проверки отсутствия видимой короны при испыта-
тельном напряжении частоты 50 Гц, равном 1.24/п для обмоток
с компаундированной изоляцией и 1,51/и для обмоток с термореак-
гивной изоляцией. В первом случае испытанию подвергаются 10%
стержней обмотки, а во втором случае вся обмотка, поскольку раз-
рушающее воздействие короны на термореактивную изоляцию явля-
ется более интенсивным. При испытании напряжение плавно повы-
шают до появления видимой короны на краях полупроводящего
покрытия и затем его снижают до погасания короны, фиксируя при
этом напряжение. Испытания проводятся в затемненном помещении.
Катушки обмотки возбуждения проверяются на отсутствие вит-
ковых замыканий в нагретом состоянии при 120 — 130е под давле-
нием (под прессом) после запечки и повторно после зачистки вы-
ступающей за медь изоляции на внутренней и наружной поверхно-
стях катушек. Давление при испытаниях устанавливается на 20%
больше расчетного усилия при разгоппой частоте вращения, что для
компенсаторов мощностью 50—160 MB-А составляет примерно 500—
1100 т. Испытательное напряжение принимается равным 4 5 В на
виток, длительность испытания 5 мин. Процессу изготовления кату-
шек (рихтовка витков, зачистка острых кромок, наложение витковой
изоляции и др.), как и их испытанию, должно уделяться серьезное
внимание, так как появление внтковых замыканий вызывает значи-
тельные вибрации ротора при эксплуатации.
Не менее важными являются испытания при укладке обмоток
в пазы статора. Испытания изоляции обмоток, уложенных в маши-
ну (см. табл 15-1), производятся нс менее 3 раз при определенном
снижении норм испытательного напряжения на последующих этапах
пооперационного контроля. Отсутствие пробоев изоляции при этих
испытаниях является показателем соблюдения режимов нагрева
стержней с компаундированной изоляцией перед их укладкой,
отсутствия поврежденпй термореактивной изоляции, которые могут
возникнуть из-за чрезмерных деформаций при укладке стержней н
креплении лобовых частей, неудовлетворительного хранения и т. д.
Чтобы исключить выем из пазов значительного количества верхних
стержней в случае пробоя изоляции нижнего стержня, испытанпя на
этапе 3 (табл. 15-1) проводят после укладки небольших групп
стержней верхнего ряда (6—10 шт.).
Последний этап высоковольтных испытаний электрической проч-
ности изоляции обмоток статоров проводится после окончания стен-
довых испытаний компенсаторов. Но нормам ГОСТ 183-74 испыта-
тельное напряжение равно 2Ун-|-3000 В. Если компенсатор перед
этим испытывался па нагревание (приемочные и типовые испыта-
ния). испытание изоляции выполняется при нагретых обмотках.
Испытание обмотки статора производят для каждой из фаз по отно-
шению к корпусу и другим заземленным фазам. До и после испы-
тания производится измерение сопротивления изоляции обмотки ме-
гаомметром 2500 В.
Обмотка возбуждения ротора до сборки компенсатора в соот-
ветствии с ГОСТ 183-74 подвергаегся испытаниям на электрическую
214
Рис. 15-1. Схема измерения
потерь в стали сердечника
статора.
Прочность корпусной изоляции в течение 1 мин испытательным на-
пряжением частоты 50 Гц, равным десятикратному поминальному
п.п|ряжению возбуждения, но не выше 3500 В, и проверке отсутст-
1ШЯ нцтковых замыканий в катушках. Последнее выполняется при
нагретой до 100 -120ПС обмотке и испытательном напряжении ча-
йоты 50 Гц из расчета 5 В на виток в течение 5 мин. Повторно
испытания на отсутствие витковых замыкании проводятся после
окончания полного объема испытании компенсатора путем сравне-
ния сопротивления обмотки ротора переменному току на выбеге
с сопротивлением, измеренным в неподвижном состоянии до начала
испытаний. У компенсаторов с бесщеточным возбуждением при вы-
соковольтных испытаниях обмотки возбуждения следует отключать
вращающий выпрямитель, который
испытывается отдельно, или замыкать
диоды накоротко.
Помимо вышеуказанных испыта-
ний обмоток, на заводе-изготовителе
проводятся также испытания других
узлов компенсаторов. Каждый сер-
дечник статора до укладки обмотки
подвергается испытанию для провер-
ки качества сборки путем определе-
ния удельных потерь в спинке сер-
дечника и нагрева зубцов. Испытания
производятся индукционным спосо-
бом. Для этого на статор наматыва-
ется намагничивающая (силовая) об-
мотка с числом витков wt гибким
проводом, сечение которого выбирает-
ся в зависимости от намагничиваю-
щего тока. Измерительная (кон-
трольная) обмотка с числом витков
а>2 наматывается проводом сечением
1,5—2,5 мм2 и располагается со сдви-
гом 90—100° относительно намагничивающей обмотки (рис. 15-1).
К намагничивающей обмотке подводится питание от источника пере-
менного тока частоты 50 Гц и устанавливается такое напряжение,
чтобы среднее значение напряжения на измерительной обмотке со-
ставляло
4BfwjS,
где В — заданное значение магнитной индукции, Тл; 3 — сечение
спинки сердечника статора, м2; f — частота тока, равная 50 Гц.
/(энные для испытания сердечника статора
Таблица 15-3
Мошяосп. компен- сатора, МВ-А	Число витков -1	Число витков	Нащгежешэс В- ПРХ Jfcl, Тл	Масса спинки сердечника статора, т
50	13	3	142	17,5
100	12	1	96	35,3
160	12	1	146,5	54,7
215
Числа витков намагничивающей и измерительной обмотОк ДЛ1
компенсаторов мощностью 50—160 MB A при индукции в ссрдечни
ке 1 Гл приведены в табл. 15-3. При этих данных подводимо^
к обмотке напряжение для статоров компенсаторов различной мощ
иости составляет 800—1750 В. При качественном изготовлении сер
дечника удельные потери Ре не должны быть выше 2,2 Вт/кг дд«
стали марки 3413 н 2,5 Вт/кг дли стали марок 3412 и 3411.
Для проверки отсутствия местных нагревов зубцов проводите!
тепловом режим в течение 90 мин при постоянном значении Uitf
Через 30 мин после начала режима определяются на ощупь наибо-
лес и наименее нагретые зубцы пакетов сердечника статора (при
отключенном источнике питания) и в этих местах устанавливаются
термо датчики (термометры или термопары). Превышение температу-
ры нагретых зубцов вад температурой окружающего воздуха в кон-
це опыта не должно быть больше 25°С, и максимальная разноси
температур зубцов не должна превышать 15°С.
Ответственным испытанием является проверка механической
прочности ротора при разгонной частоте вращения. Это испытание
выполняется в процессе балансировки ротора на специальном раз-
гонном стенде, который размещается в подвальной части фундамен-
та, перекрываемой защитными железобетонными плитами или бал-
ками. Вращение ротора при испытании осуществляется приводным
двигателем постоянного тока. Испытание ротора производят после
предварительной балансировки его и осуществляют путем разгона
ротора до частоты вращения l,2nB в течение 2 мин. После испыта-
ния выполняют ревизию ротора и проверяют балансировку ротора.
Максимально допустимое биение подшипников (двойная амплитуда)
должно быть не более 0,08 мы.
15-2. ИСПЫТАНИЯ СОБРАННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ
НА ПРЕДПРИЯТИИ-ИЗГОТОВИТЕЛЕ
Для проведения испытаний компенсаторов на предприятии-изго-
товителе требуются специальные испытательные стенды, обеспечи-
вающие возможность испытания компенсаторов при различных на-
грузках, вплоть до номинальной по току, а также в режимах пуска
от сети. Такой стенд для испытания компенсаторов мощностью до
160—200 МВ-А построен на головном заводе «Уралэлектротяжмаш»
им. В. И. Ленина (рис. 15-2). Стенд позволяет выполнять испытания
компенсаторов в полном объеме, а также проводить необходимые
исследования для усовершенствования конструкции машин. Комплекс
сооружений стенда включает в себя мощную понижающую под-
станцию, распределительные устройства и шинопроводы к испыты-
ваемым машинам, машинные преобразовательные агрегаты и др.
Стенд оборудован устройствами подачи охлаждающей воды, масла
и газа. Фундамент для установки компенсаторов имеет достаточную
жесткость и допускает установку машин разных габаритов путем
передвижения опорных массивных тумб.
В соответствии со стандартными (ГОСТ 609-75 и 183-74) в про-
грамму приемо-сдаточных испытаний компенсатора входят изме-
рение сопротивления изоляции обмоток относительно корпуса ма-
шины и между обмотками; измерение сопротивления обмоток при
постоянном токе в практически холодном состоянии; испытание при
повышенной частоте вращения; испытание изоляции обмоток относи-
тельно корпуса и между обмотками на электрическую прочность;
216
Рис. 15-2. Синхронный компенсатор 1G0 МВ-А на испытательном
стенде
испытание междувитковой изоляции обмотки статора на электриче-
скую прочность; определение характеристики холостого хода; опре-
деление характеристики установившегося трехфазного короткого за-
мыкания: проверка состояния уплотнений и определение утечки
водорода
Обычно укатанная программа несколько расширяется, в нес
включают испытание на кратковременную перегрузку но току, спи-
те U-образной характеристики, определение поминального тока воз-
буждения, определение потерь, измерение вибрации при различных
режимах работы компенсатора
В объем приемочных испытаний, проводимых на опытном (го-
ловном) образце компенсатора, помимо перечисленных выше испы-
таний, включают следующие: испытание на нагревание; определение
коэффициента искажения синусоидальности кривой линейного напря-
жения; опытное определение индуктивных сопротивлений и постоян-
ных времени обмоток; определение начального пускового тока; изме-
рение уровня шума; определение скорости нарастания напряжения
возбудителя.
Как видно из приведенных программ, весь комплекс испытаний
направлен к тому, чтобы наиболее полно определить качество ком-
пенсаторов, а именно: электрическую прочность изоляции обмоток
и механическую прочность основных узлов компенсатора, параметры
и эксплуатационные характеристики, нагрев активных элементов ма-
шины и величину потерь и работу системы возбуждения.
Применяемые для этого методы испытаний принципиально мало
отличаются от тех, которые установлены для синхронных машин
217
общего применения (ГОСТ 10169-77), некоторые отличительные осо
бенности при испытании компенсаторов рассмотрены ниже.
Для иллюстрации приводятся опытные данные приемочных иены
таний компенсатора мощностью 100 МВ-А.
Измерение сопротивления изоляции обмотки статора компенсато
ра производится мегаомметром 2500 В, а обмотки возбуждения -
мегаомметром 1000 В
Измерение сопротивлений обмоток в практически холодном со
стоянии при постоянном токе производится методом амперметра и
вольтметра при токе около 10 А. Разница между сопротивлениями
разных фаз обмотки не должна превышать 1—2%. Большие откл<
нения могут быть из-за наличия дефектных паек обмотки.
Рис. 15-3. Характеристики холостого хода, короткого замыкания
и U-образиая. Определение номинального тока возбуждения.
Испытания электрической прочности изоляции обмоток относи-
тельно корпуса и между фазами проводятся, как уже отмечалось,
по нормам, приведенным в табл. 15-1.
Для опытного определения характеристик к потерь компенса-
тор сочленяется с тарированным двигателем постоянного тока мощ-
ностью 1350 кВт. При пусках возбуждение двигателя кратковремен-
но увеличивают до максимально возможного тока, а после трогания
ротора с места ток возбуждения снижают.
Опыт холостого хода проводится в генераторном режиме, одно-
временно осуществляется испытание междувитковой изоляции обмот-
ки статора на электрическую прочность при напряжении, равном
l,3t7n, в течение 3 мин. Из характеристики холостого хода
(рис. 15-3) определяют ток холостого хода 100 при U„, ток холосто-
го хода 7в0з по спрямленной характеристике н остаточное напряже-
ние Уоег-
При снятии характеристик холостого хода одновременно прове-
ряются симметрия напряжения между фазами и коэффициент иска-
жения синусоидальности кривой линейного напряжения при помощи
прибора — измерителя линейных искажений напряжения C6-I. Ко-
эффициент искажения синусоидальности не должеп превышать 5%.
Из опыта холостого хода определяют потери холостого хода
Ра в зависимости от напряжения на выводах компенсатора методом
218
।арнрованиого двигателя (рис. 15-4). Эти потерн равны сумме по-
прь в стали и механических Р»-Р^-\-Ркп, где PM»x состоят из
вентиляционных потерь и потерь трения в подшипниках. Для опре-
деления механических потерь строится зависимость потерь холостого
хода от квадрата напряжения, пересечение которой с осью орди-
нат дает механические потерн. Опытное значение потерь в стали
имеет важное значение, поскольку позволяет выявлять недостатки
сборки путем сравнения опытных и расчетных потерь.
Опыт установившегося симметричного короткого замыкания для
определения характеристики короткого замыкания, т. е. зависимости
гака статора 1К от тока возбуждения (рис. 15-4) и потерь короткого
аыыкания (рис. 15-5), проводится при вращении компенсатора двн-
Рис. 15-4. Характеристика
потерь холостого хода.
Рис. 15-5. Характеристика
потерь короткого замыка-
ния.
। ателем постоянного тока. По характеристике короткого замыкания
определяется ток возбуждения /в,к при токе короткого замыкания,
равном номинальному току статора компенсатора /п, а также ток 1К
при токе возбуждения /»оа, соответствующем номинальному напря-
жению холостого хода. По характеристикам холостого хода и ко-
роткого замыкания определяется отношение короткого замыкания
ОКЗ = /во//в>|<, которое у компенсаторов обычно находится в преде-
|.|х 0,5—0,6.
Номинальный ток возбуждения определяется путем графическо-
го построения нагрузочной характеристики при поминальном токе
статора />, по опытным характеристикам холостого хода и короткого
«амыкания, а также данным измерении тока возбуждения при рабо-
те компенсатора на сеть при снятии U-образной характеристики,
г. е. кривой зависимости тока статора от тока возбуждения при
постоянном напряжении на выводах компенсатора и поминальной
частоте. Следует отметить, что напряжение при регулировании на-
грузки компенсатора не остается постоянным, оно значительно выше
номинального при номинальном токе статора, что исключает во.змож-
ьэсть непосредственного измерения номинального тока возбуждения
Графическое определение номинального тока возбуждения при-
ведено на рис. 15-3. По U-образной характеристике определяется
ток возбуждения 1и при номипальпом токе статора /н (точка Л) и
наносится точка В, соответствующая измеренному напряжению при
219

220
номинальном токе статора н токе возбуждения Влево отклады-
вается отрезок ВС, равный току возбуждения /«.к, который соответ-
ствует номинальному току статора по характеристике короткого за-
мыкания. Из точки С приводится линия СН параллельно прямоли-
нейной части характеристики холостого хода. Затем характеристику
холостого хода переносят параллельно самой себе вправо и вниз
до совмещения точки Н с точкой В и на построенной характеристи-
ке определяют ток возбуждения при номинальном напряжении
UB и номинальном токе статора 1„. По U-образной характеристике
также определяют ток возбуждения холостого хода (при Л^ьХ)) и
реактивную мощность, которую может потреблять компенсатор при
отключенном возбуждении.
При испытаниях компенсатора следует повторно проверить точ-
ность балансировки при различных режимах нагрузки, поскольку
в этом случае проверяется не только механическая уравновешен-
ность ротора, но и электромагнитная.
РИС. 1&-Ь Осциллограмма реакторного пуска компенсатора.
Рис. 15-7. Кривые изменения напряжения и тока статора, частоты
вращения и момента ускорения при реакторном пуске.
Для определения начального пускового тока и пусковых харак-
теристик компенсатор включается на сеть 10 кВ через реактор
при обмотке ротора, замкнутой на гасительное сопротивление, равное
(8— 10)7?рот. В процессе пуска осциллографнруются ток и напряже-
ние статора, ток и напряжение на кольцах ротора (при бесщеточном
возбудителе на вентильных колесах выпрямителя) и частота враще-
ния (рис. 15-6). Кривые изменения напряжения и тока статора,
частоты вращения и моменты ускорения по данным осциллограммы
приведены на рис. 15-7. Построение кривой пускового момента, при-
нимаемого равным моменту ускорения вращающихся масс ротора,
выполняется методом графического дифференцирования кривой раз-
гона по конечным приращениям частоты вращения Ал*
к Дл;
где ЛЬ — промежуточное значение момента на отрезке времени
И-м; I’&mlPH, кг-м2, — момент инерции ротора; т — масса
ротора, кг; О — приведенный диаметр ротора, м.
221
Приведение опытного значения тока компенсатора к номиналь-
ному напряжению производится пропорционально отношению напря-
жений, а приведение момента — пропорционально квадрату этого
отношения:
где /оп, Л1ап — ток и момент, полученные при остаточном напряже-
нии иОст при пуске. Кратности пускового тока и пускового момента
равны и Л1п/Л1и.
В объемах приемочных испытаний компенсаторов входит опыт-
ное определение параметров, в основном индуктивных сопротивле-
ний в установившихся и переходных режимах, а также постоянных
времени К параметрам, определяемым в установившихся режимах,
относятся синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси
х<1., индуктивные сопротивления обратной последовательности Xj. и
пулевой последовательности х«..
Сопротивление ха. определяется для ненасыщенного состояния
компенсатора из характеристик холостого хода и установившегося
короткого замыкания, сопротивление хг—из опыта установившегося
двухфазного короткого замыкания или из опыта обратного чередо-
вания фаз, и сопротивление х«. определяют из опыта однофазного
питания обмотки статора, соединенной в открытый треугольник, или
из опыта установившегося короткого замыкания двух фаз на ней-
траль. Но полученному сопротивлению ха» определяется максималь-
ная потребляемая компенсатором мощность при работе без возбуж-
дения, равная РЛцц = Ра/Хл..
Из переходных режимов определяются следующие параметры:
переходное индуктивное сопротивление по продольной оси х'а.,
сверхпереходное индуктивное сопротивление Ха„ постоянные вре-
мени переходного и сверхпереходпого процессов по продольной осн
I'd и Т"л, а также постоянные времени апериодической составляю-
щей тока статора Т» и обмотки возбуждения при разомкнутой
обмотке статора Т'ао. Указанные параметры и постоянные времени
(кроме T'do) определяются из опыта внезапного трехфазного корот-
Рис. 15 8. Осциллограмма симметричного внезапного короткого за-
мыкания.
222
кого замыкания при напряжении холостого хода, равном (0,25—0,3) U„.
н при вращении компенсатора двигателем постоянного тока. При
этом получаются ненасыщенные значения параметров. Во время опы-
та производится осциллографироваиие кривых напряжения обмотки
статора, токов в трех фазах обмотки статора и в обмотке ротора
(рис. 15-8). До начала опыта проверяется одновременность замы-
кания контактов выключателя всех трех фаз. Определение парамет-
ров и постоянных времени производится по осциллограммам мето-
дами, предписанными ГОСТ 10169-77, а также изложенными и [13].
Большое внимание при проведении приемочных испытаний ком-
пенсаторов должно уделяться вентиляции, нагревам обмоток и
активной стали статора. Испытания на нагревание выполняются при
нагрузке компенсаторов па сеть и работе с различными токами на-
грузок— от тока холостого хода до номинального, а также в индук-
тивном режиме без возбуждения с целью определения возникающих
при этом нагревов конструктивных элементов торцевых зон компен-
сатора (нажимных плит, бандажных колеи и др.). В тех случаях,
когда компенсатор не может быть испытан с водородным охлажде-
нием, например по условиям транспортировки, испытания проводятся
при воздушном охлаждении с нагрузкой (0,65— 0,7)Рл. Нагревы
обмоток при водородном охлаждении ориентировочно определяются
пересчетом нагревов по опытным данным испытании подобных ма-
шин с последующей проверкой па месте установки.
По данным испытаний строят зависимость превышений темпера-
туры обмотки статора Adj от потерь в обмотке статора и превыше-
ния температуры обмотки возбуждения Adj от потерь в ней, как это
показано на рис. 15-9.
Измерение средней температуры обмоток статора и ротора про-
изводится методом сопротивления. Измерение сопротивления обмот-
ки статора производится на выбеге по окончании соответствующего
теплового режима, При измерении сопротивления обмотки статора
применяется специальное устройство для компенсации переменной
э. д. с. в обмотке статора, наводимой за счет остаточного намагпи-
Рис. 15-9. Превышения температур обмотки статора Adi=f(PMi)
и обмотки ротора Ad2=f(PMs), измеренные по методу сопротив-
ления.
—--------воздушное охлаждение;---------водородное охлаждение.
223
чиваяия полюсов ротора Принципиальная схема для измерения со-
противления представлена на рис. 15-10. Время между моментом
отключения машины и началом измерения сопротивления обмотки
обычно не превышает 1—1,5 мин. Измерения производятся в тече-
ние 10—15 мни.
Сопротивление обмотки после отключения определяется путем
экстраполяции до оси ординат кривой сопротивления. Превышение
температуры обмотки определяется по формуле
Гп- ^Х
^_L__(235 +^+Dx-V
где г,,—сопротивление обмотки, определенное и результате экстра-
поляции, Ом: гх — сопротивление обмоткп. измеренное в практически
холодном состоянии. Ом: 0т — температура обмотки, при которой
измерено г», °C; температур:! охлаждающего воздуха во вре-
мя опыта, °C.
Рис. 15-10. Принципиаль-
ная схема устройства ком-
пенсации остаточной э. д. с.
при измерении сопротивле-
ния обмотки статора.
I — двойкме щупы: 1 — дрос-
сель:	3 — компенсирующий
трансформатор: 4 — добавочный
резистор; 5 — дополнительный
трансформатор для корректиров-
ки протнво-э. д. с. во фазе.
Превышение температуры обмотки статора определяется также
по измерениям термометров сопротивления, уложенных а пЯ,Гт
в соответствии с ГОСТ 609 75. При тепловых испытаниях компе, с\
торов основным принято считать пагрев обмотки статора измерен
пый по методу сопротивления, который выше, чем при изменениях
другим методом.	1
В исследовательских целях для выявления максимальных мест-
ных нагревов производится измерение температуры меди По всей
длине стержней обмоткн статора термоэлектрическими термометп.ч
ми, уложенными непосредственно на медь под корпусной изоляцией
для выявления неравномерности нагрева по длине и высоте стерж-
ней. При водородном охлаждении и увеличенной токовой пагпузке
неравномерность нагрева по длине стержней существенно увеличн-
вдстся.
Измерение нагрева сердечника статора при приемочных испы-
таниях производят уложенными на дно пазов термометра^ соппо
тнвления или с помощью тсрмоэлектрпческих термометров
(рис. 15-11).
Если тепловые испытания проводятся при воздушном охлажте
нии, превышение температуры обмоткн статора при нп1пппп„о„
охлаждении па основании данных испытаний компенсаторов описи
тировочно определяется следующим образом-
Ай
«а >“"и1всвд
224
где Л^мшоад — превышение температуры при воздушном охлажде-
нии и тех же потерях, что и при водородном охлаждении, °C; k —
коэффициент снижения нагрева обмотки при нодородном охлажде-
нии, равный 1,3 при давлении водорода 0,05-10s Па, 1,8 при 10s Па
И 2,15 при 2-105 На
Превышения температуры сердечника статора при водородном
охлаждении определяют аналогичным образом.
Превышение температуры обмотки ротора при различном давле-
нии водорода изменяются пропорционально увеличению коэффициен-
та теплоотдачи, и ее можно рассчитать по формуле
л а ДФмеааэд
1,3/7,.-0,8’
где ДОмвиоад — превышение температуры обмотки при воздушном
охлаждении и тех же потерях, °C; ра — абсолютное давление водо-
рода, 105 Па.
Полученные данные нагрева обмоток уточняются при приемо-
сдаточных испытаниях компенсатора па месте установки.
Для определения нагревов массивных полюсов и короткозамы-
кающих колец ротора при пуске и в режимах нагрузок на поверх-
ности полюсных башмаков ив кольцах устанавливаются термопнры
в специально засверленные отверстия диаметром 1,5 мм. глубиной
4—5 мы, которые выводятся через центральное отверстие вала к спе-
циальному токосъемному устройству, присоединяемому к торцу
вала. Распределение нагревов на поверхности полюсных башмаков
в рабочих режимах равномерно и пе превышает 50°С. Измерение
нагрева конструктивных элементов статора (нажимных гребенок,
бандажных колец и кронштейнов) также производится с помощью
специально установленных термоэлектрических термометров.
Тепловое состояние обмоток зависит не только от принятых
удельных нагрузок, но в значительной мере и от эффективности вен-
тиляции машины. Вентиляционные испытания заключаются в опре-
делении расхода охлаждающего газа в машине, превышения темпе-
ратуры газа и определении температурного перепада охлаждающей
ноды в газоохладителях. Расход газа в компенсаторе определяется
Рис. 15-11. Превышение температуры сердечника статора по зало-
женным термометрам сопротивления и термоэлектрическим термо-
метрам (при воздушном охлаждении).
/ — по термометрам в спинке: 2 —по заложенным термометрам сопротвв-
л синя.
15—274	225
двумя способами: измерением скорости газа на выходе из газоохла-
дителей чашечным анемометром и калориметрическим способом.
В первом случае измеряются средняя скорость газа на выходе
из газоохладителей м/с, и общин расход газа через все газо-
охладители Qe, м’/с. Во втором случае при испытании калориметри-
ческим способом компенсатор без нагрузки приводится во вращение
двигателем постоянного тока, и определяется превышение темпера-
туры газа АО. Одновременно при разных расходах воды через газо-
охладители, измеряемых водомерными приборами, определяют тем-
пературы воды на входе и выходе из газоохладителей ртутными
термометрами с иеной деления 0,1'С. По данным измерения темпе-
ратуры и расхода воды определяются вентиляционные потери, Вт,
в компенсаторе
Р »«ит = УвСцуЦОпг—ввг),
где Q» — расход воды, м3/с; с„ — удельная теплоемкость воды, ран-
ная 4,19-10-’ Дж/(кг-°С); у—плотность воды, ранная 1000 кг/м’;
ДО»—AOuj—AObi — превышение температуры воды, °C.
Количество охлаждающего газа Qc, м’/с, определяют из урав-
нения
= оввт/сЛ'б,
где с — удельная теплоемкость охлаждающего газа, Дж/(м’-°С).
При определении потерь н компенсаторах опытным путем изме-
ряются потери холостого хода и добавочные потери. Остальные, по-
тери определяются расчетом. Опытное определение потерь холостого
хода и короткого замыкания производится не только при приемоч-
ных испытаниях согласно требованиям ГОСТ 183-74, но и при
приемо-сдаточных испытаниях каждого компенсатора. Это позволяет
осуществлять дополнительный контроль качества выпускаемых ком-
пенсаторов. Потери измеряются, как указывалось выше, методом та-
рированного двигателя. На потери холостого хода в значительной
мере влияют качество сборки сердечника статора, марка электротех-
нической стали, а на добавочные потери — материал массивных по-
люсов, воздушный зазор и ряд других факторов.
Потери в обмотке статора с изоляцией класса В, Вт, опреде-
ляются по формуле
Г’м1 = 3/гаГ|(Т9Ь
где fins) — сопротивление фазы обмотки при расчетной температу-
ре 75’С.
Потери на возбуждение определяются по формуле
где г» — сопротивление обмотки возбуждения при расчетной темпе-
ратуре 75°С.
Из опыта холостого хода определяются потери в стали и ме-
ханические потери /’мех, равные сумме вентиляционных потерь Р„еат
и потерь в подшипниках Рцаят. Если механические потери Рм»х
определены при испытании компенсатора на воздухе, то соответст-
вующие потери при водородном охлаждении могут быть ориентиро-
вочно определены путем пересчета вентиляционной составляющей
потерь Рпеит по формуле
р
р	__ 1 Ш-11Т
- 10^ ,
226
где Ар — отношение рабочего давления водорода к атмосферному
давлению.
Добавочные потери Ряов определяются из опыта симметричного
короткого замыкания (см. рис. 15-5). Суммарные потери в режиме
короткого замыкания при токе /м равны:
Л< = Д ме1 + /’м,к+/’до61
где Ри,н — потери в обмотке статора при опыте, Вт.
Отсюда
Рао0 ю Рж—Рм,к—Дмех-
Потерн н компенсаторе при водородном охлаждении определя-
ются как сумма перечисленных выше потерь:
Рсуи = Рн>-рРм1~]'Р<1-рР11<!Н1,лод~}'Рио1Ш'РРЛОЙ'
Испытания бесщеточного возбудителя обычно производятся со-
вместно с компенсатором при вращении компенсатора приводным
двигателем постоянного тока. Возбудители могут испытываться
отдельно, но для этого требуется специальная установка для их
сборки. Для снятия характеристик генератора на вентильных коле-
сах вращающегося выпрямителя устанавливается временная травер-
са со щеткодержателями, которая крепится кронштейнами к торце-
вому фланцу кожуха возбудителя.
Снимаются характеристика холосто-
го хода при разомкнутой внешней цепи
возбудителя (выпрямитель отсоединен
от токоподвода ротора компенсатора),
характеристика симметричного короткого
замыкания и нагрузочная характеристи-
ка возбудителя. При снятии нагрузочной
характеристики» и качестве нагрузки ис-
пользуется машина постоянного тока
преобразовательного агрегата, при этом
путем регулирования обеспечивается по-
стоянным отношение -Udlla, равное со-
противлению обмотки ротора компенса-
тора при 75“С, где Ud и Id— выпрям-
ленные напряжение и ток возбудителя.
Одновременно со снятием этой ха-
рактеристики для бесконтактного кон-
троля тока ротора компенсатора снима-
Рис. 15-12. Зависимость
напряжения па измери-
тельной катушке от вы-
прямленного тока воз-
будителя.
ется также градуировочная характери-
стика, представляющая собой зависи-
мость выпрямленного тока возбудителя
от напряжения на измерительной катуш-
ке , установленной между полюсами маг-
нитной системы возбудителя (рис. 15-12).
Наводимая в катушке э. д. с. высшими
гармоническими ы. д. с. обмотки якоря пропорциональна току в фазе
якоря, а следовательно, выпрямленному току возбудителя. Электро-
движущая сила в измерительной катушке зависит от радиального
положения катушки относительно якоря, сопротивления измеритель-
ного прибора и поэтому она отличается даже в однотипных маши-
нах, т. е. каждый бесщеточный возбудитель должен подвергапюя
калибровке по току якоря. Для бесконтактного контроля тока ротора
15*
227
ориентировочно может быть использована зависимость выпрямлен-
ного тока от тока возбуждения возбудителя.
Помимо определения характеристик испытания бесщеточного
возбудителя, включают проверку междувитковой изоляции обмотки
якоря, испытание на перегрузку в режиме форсировки и испытание
электрической прочности изоляции обмоток испытательным напряже-
нием частотой 50 Гц. При приемочных испытаниях головных образ-
цов возбудителей проводятся опыты по определению параметров
генераторов возбудителя, нагрева обмоток и др. по программе
ГОСТ 183-74 для синхронных машин. Для этого ня якоре устанав-
ливаются контактные кольца вместо блока выпрямителей и травер-
са для сборки внешней схемы нагрузки
Перед испытанием изоляции ротора компенсатора и якоря воз-
будителя па электрическую прочность для исключения повреждения
диодов следует все диоды надежно закоротить медным проводом
путем соединения токоподводящих шпилек наружного вентильного
колеса, а также вентильные колеса прямой и обратной полярности
между собой. Измерение сопротивления изоляции указанных обмо-
ток выполняется мегаомметром 500 В. Диоды проверяются до их
установки на вентильные колеса экспресс-прнбором ПКПСВ-2. При
подаче к диоду номинального обратного напряжения измеренный
обратный ток нс должен превышать 5 мА. Включаемые параллельно
диоды подбираются по паспортным данным таким образом, чтобы
падения напряжения в них были возможно близкими друг к другу.
15-3. ИСПЫТАНИЯ ПРИ МОНТАЖЕ КОМПЕНСАТОРОВ
В процессе монтажа узлы компенсаторов подверга-
ются контрольным испытаниям с целью своевременного
выявления неисправностей, которые могли возникнуть
при транспортировке или монтаже. Это позволяет легче,
чем в собранной машине, выявить п устранить замечен-
ные недостатки.
После установки статора на фундаментные плиты и
его выверки измеряется сопротивление изоляции обмот-
ки статора. Измерения производятся аналогично тому,
как при испытании на предприятии-изготовителе. Кроме
того, определяется коэффициент абсорбции kt, равный
отношению сопротивлений изоляции Re,о и 7?ts, измерен-
ных соответственно через 60 и 15 с с момента приложе-
ния напряжения, и характеризующий степень увлажне-
ния обмотки. Обмотка с микалентной изоляцией счи-
тается неувлажненной, если коэффициент абсорбции
более 1,3. У обмоток с термореактивной изоляцией ко-
эффициент абсорбции значительно выше (1,5—1,6).
После установки выводов обмотки статора и ввода ро-
тора в статор измерения повторяются. Сопротивление
изоляции зависит от температуры обмотки, уменьшаясь
228
с повышением нагрева. При рабочей температуре обмот-
ки сопротивление изоляции, МОм, должно быть не
менее
г- __________
'	1000 + 10Q„ •
где Ua — номинальное напряжение, В; QH — номиналь-
ная мощность, МВ-А.
До ввода ротора в статор проверяются состояние
изоляции обмотки ротора и отсутствие витковых замы-
каний в ней. Сопротивление изоляции ротора измеряется
мегаомметром 1000 В. Ойо должно быть не менее
0,5 МОм. Отсутствие витковых замыканий проверяется
путем подведения к выводам каждой катушки напряже-
ния НО—220 В частоты 50 Гц и измерения тока в ка-
тушках. При отсутствии витковых замыкании ток в ка-
тушках должен быть одинаковым (допустимое отклоне-
ние 3—5%). В случае виткового замыкания размагни-
чивающее действие тока в замкнутом витке обусловли-
вает ослабление магнитного потока полюса и значитель-
ное увеличение тока в катушке. Испытание катушек
на отсутствие витковых замыканий выполняют также
путем включения обмотки возбуждения на напряжение
220—380 В и измерения падения напряжения на каждой
катушке, которое должно быть примерно одинаковым.
В случае виткового замыкания место замыкания нахо-
дят с помощью милливольтметра, измеряя напряжение
между соседними витками по высоте катушки и по кон-
туру замкнутого витка.
При монтаже подшипников проверяют сопротивление
изоляции подшипников мегаомметром на 1000 В. Сопро-
тивление изоляции стояковых подшипников до сборки
маслопроводов должно быть не ниже 5 МОм. По мере
присоединения маслопроводов, установки прпборов теп-
лового контроля проверяется сопротивление изоляции,
которое после сборки должно быть не ниже 1 МОм.
В сегментных подшипниках при сборке проверяют изо-
ляцию каждой опорной колодки вкладыша, сопротивле-
ние изоляции лабиринтовых уплотнений и корпуса мас-
ляного уплотнения камеры контактных колец.
При сборке бесщеточного возбудителя производится
проверка исправности полупроводниковых диодов при-
бором экспресс-контроля ПКПСВ-2, с помощью которо-
го измеряются обратные токи при номинальном обрат-
279
ном напряжении. В отличие от заводских испытаний
измеряются обратные токи катодной и анодной групп
вращающего выпрямителя, а не в отдельных диодах.
Для этого размыкается цепь, соединяющая возбудитель
с обмоткой ротора, и напряжение от прибора экспресс-
контроля подается поочередно к вентильным колесам и
обмотке якоря генератора. До включения компенсатора
на сеть также проверяется защита от внутренних корот-
ких замыкании в возбудителях.
Ответственным этапом испытаний компенсатора
после его сборки является испытание электрической
прочности изоляции обмоток повышенным напряжением.
Испытание производится синусоидальным напряже-
нием частоты 50 Гц, которое принимается равным 80%
испытательного напряжения обмотки статора готовой
машины на предприятии-изготовителе. При поочередном
испытании каждой фазы две другие фазы должны за-
земляться.
Измерение испытательного напряжения следует про-
изводить на стороне высокого напряжения, т. е. в цепи
испытываемой обмотки, с подключением измерительных
приборов через трансформатор напряжения. Для кон-
троля формы кривой испытательного напряжения и за-
щиты обмотки от повышения напряжения выше нормы
параллельно обмотке следует включить разрядник и
последовательно с ним высокоомное сопротивление.
Разрядник должен быть настроен на срабатывание при
напряжении, превышающем амплитудное значение испы-
тательного напряжения на 10%.
Испытаниям изоляции переменным напряжением
должно предшествовать испытание изоляции выпрямлен-
ным напряжением [/вып=1,6£/н, где Ua — испытательное
напряжение частоты 50 Гц. Подъем выпрямленного на-
пряжения должен производиться пятью равными сту-
пенями от 0,32 до 1,61/и, при этом для каждого напря-
жения измеряются токи утечки. Характеристики изме-
нения тока утечки в зависимости от приложенного
напряжения не должны иметь крутой изгиб, что оце-
нивается коэффициентом нелинейности
АИ=Г| /га,
ГДе ?l:=bmin IImin't t’2==Umaxl^max\ I min И I max ТОКИ
утечки при минимальном и максимальном напряжениях.
Для обмоток с компаундированной изоляцией коэффи-
циент ku обычно нс должен превышать 2,5—3, а при тер-
230
мореактивной изоляции он составляет 1,5—2. Более вы-
сокие значения коэффициента нелинейности указывают
на сильное увлажнение изоляции или наличие дефекта
в ней.
Проведение высоковольтных испытаний изоляции
обмоток напряжением частоты 50 Гц допускается толь-
ко в том случае, если данные измерения сопротивления
изоляции и испытания выпрямленным напряжением не
дают оснований предполагать увлажнения изоляции.
Однако обмотки компенсаторов наружной установки
практически всегда значительно увлажнены вследствие
хранения и монтажа на открытом воздухе. В этом слу-
чае требуется предварительная суинга обмоткн.
Наиболее простым методом сушки обмотки статора
в условиях подстанций является сушка тепловой энер-
гией от потерь в активной стали статора. Для этого во-
круг сердечника и корпуса статора наматывается намаг-
ничивающая обмотка (табл. 15-4) подобно тому, как
Таблица 15-4
Данные намагничивающей обмотки
Компенса- тор	и	tt'l	/. А	Сечение продола. ММ1	В. Тл	Q. кВ-А
КСВ 50	380	10 8	156 315	120	0,77 0,96	59,5 120
КСВ 100	380	5 4	276 560	зоо	0,73 0,92	105 212
КСВ 160	500	5 4	238 . 470	300	0,67 0,83	119 235
для испытания сердечника статора (§ 15-1). При сушке
указанным методом одновременно осуществляется суш-
ка обмотки ротора. Максимальная температура в лобо-
вых частях обмотки статора при сушке пе должна быть
более 70°С по измерениям ртутными термометрами,
а в пазовой части не более 90“С при измерении зало-
женными термометрами сопротивления. Максимальная
температура должна быть достигнута примерно через
20—24 ч после начала сушки. В процессе сушки осу-
ществляют постоянный контроль за температурой и со-
противлением изоляции.
231
Сушка продолжается до тех пор, пока сопротивление
изоляции, увеличиваясь (после некоторого снижения),
не достигнет определенного уровня и будет оставаться
на этом уровне в течение 4—6 ч. У компенсаторов с тср-
мореактивнон изоляцией при отсутствии дефектов в ней
увлажнение корпусной изоляции стержней практически
не происходит. Низкое сопротивление изоляции может
быть при увлажнении головок, соединительных шин и
поверхности лобовых частей. В этом случае может быть
применен более простой способ сушки путем подачи
нагретого воздуха в корпус машины воздуходувками со
встроенными электронагревателями.
Сопротивление изоляции обмотки ротора при темпе-
ратуре 10—30°С должно быть не менее 0,5 МОм, хотя
в условиях эксплуатации допускается пуск и при более
низком сопротивлении изоляции обмотки ротора (до
0,05 МОм), так как после кратковременной работы
компенсатора с нагрузкой сопротивление изоляции об-
моток быстро увеличивается. Испытательные напряже-
ния частоты 50 Гц для обмотки возбуждения компенса-
тора и обмотки якоря бесщеточного возбудителя прини-
маются равными 80% соответствующих испытательных
величии при заводских испытаниях.
После проведения сушки и высоковольтных испыта-
ний изоляции обмоток, наладки вспомогательного обо-
рудования компенсатор подготавливается к пробным
пускам и приемо-сдаточным испытаниям.
15-4. ПРИЕМО-СДАТОЧНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ПЕРЕД ВВОДОМ
КОМПЕНСАТОРОВ В ЭКСПЛУАТАЦИЮ
Перед пробными пусками компенсатора необходимо
выполнить определенный объем подготовительных ра-
бот, заключающийся в следующем:
произвести осмотр компенсатора, проверку отсутст-
вия посторонних предметов. Включить водяное охлаж-
дение через газоохладителя, удалив воздух из них от-
крытием кранов, и проверить отсутствие течей;
заполнить рабочий маслобак турбинным маслом тре-
буемой марки до уровня, указанного на поплавковом
реле. Произвести опробование работы маслосистемы,
автоматическое включение резервного маслонасоса;
произвести опробование пусковой схемы компенса-
тора, имитируя пуск его при разомкнутом разъедините-
232
ле, проверку правильности включения рабочего выклю-
чателя и срабатывания аппаратуры защиты;
опробовать систему возбуждения.
У компенсаторов с контактными кольцами опробова-
ние осуществляется без возбуждения, обмотка ротора
должна быть закорочена тиной, прикрепленной к токо-
ведущим шпилькам на торце контактных колец.
При первом пробном пуске компенсатор включается
на сеть на 3—5 с, проверяются направление вращения
и отсутствие задевания вентиляторов за диффузоры,
а также посторонних шумов в машине. При последую-
щих пробных пусках проверяется работа подшипников.
При правильно работающих подшипниках свободный
выбег ротора компенсаторов мощностью 50—160 МВ-А
с номинальной частотой вращения должен быть около
55—65 мин. Для проверки нормальной работы подшип-
ников компенсатор включают кратковременно в сеть на
10—12 с и определяют продолжительность выбега, ко-
торая должна составлять 15—20 мин. После этого ком-
пенсатор включается в сеть и разворачивается до номи-
нальной частоты вращения (2 3 мин), затем после
отключения от сети определяется полное время выбега.
Если выбег происходит достаточно длительно, компенса-
тор включается в работу на 3—4 ч, при этом подается
вода в масло- и газоохладители. Нагрев подшипников
не должен превышать 7(ГС, а температура охлажденно-
го масла, входящего в подшипники, 35—40°С.
После того как компенсатор проработал 3—4 ч, про-
изводятся ревизия подшипников и их окончательная
сборка, устраняются выявленные в процессе пусков не-
исправности, окончательно собирается бесщеточный воз-
будитель или камера контактных колец (у машин
с отдельно установленным возбудителем). Компенсатор
подготавливается к испытаниям по программе приемо-
сдаточных испытаний согласно ГОСТ 609-75 с целью
окончательной проверки его готовности.
В программу этих испытаний, помимо указанных
выше, включены следующие пункты: измерение сопро-
тивления всех обмоток при постоянном токе; испытание
электрической прочности межвнтковой изоляции при на-
пряжении 130% номинального в течение 5 мин на выбе-
ге; определение сопротивления роторной обмотки пере-
менному току' па выбеге и при неподвижном роторе;
испытание на нагревание при работе с нагрузкой; изме-
233
рение вибрации подшипников; измерение электрического
напряжения между концами вала; снятие характеристик
холостого хода на выбеге и U-образной характеристики;
определение пусковой характеристики компенсатора.
У компенсаторов с водородным охлаждением допол-
нительно должны проверяться работа системы водород-
ного хозяйства, газоплотность компенсатора воздухом и
утечки водорода из машины.
Измерение сопротивления обмоток при постоянном
токе производится в практически холодном состоянии
методом амперметра и вольтметра, как описано выше.
Испытание витковой изоляции обмотки и статора
производится одновременно со снятием характеристики
холостого хода на выбеге компенсатора. Снятие харак-
теристики холостого хода производится подъемом на-
пряжения до 130% номинального напряжения и после-
дующим снижением напряжения ступенями. При этом
осциллографпруются частота сети и частота э. д. с. ком-
пенсатора для определения частоты вращения ротора и
пересчета измеряемого напряжения к номинальной ча-
стоте.
Пусковые характеристики компенсатора определяют-
ся из опыта пуска, во время которого осциллографиру-
ются токи статора и ротора, напряжение сети, напря-
жение на выводах статора и частота вращения.
Опытное определение U-образной характеристики по-
зволяет проверить диапазон регулирования тока воз-
буждения. При снятии характеристики устанавливаются
Рис. 15-13. U-образпая характери-
стика компенсатора 50 МВ-А с ре-
версивным бесщеточным возбужде-
нием.
минимальный и номи-
нальный токи статора,
ток холостого хода и
промежуточные токи.
Кроме того, измеряют
ток статора при отклю-
ченном возбуждении и
максимальный ток ста-
тора при отрицатель-
ном возбуждении. U-
образная характери-
стика компенсатора
мощностью 50 МВ -А
с реверсивным бесще-
точным возбуждением
представлена на рис.
234
15-13. Сопоставление опытных данных с соответствую-
щими данными заводских испытаний позволяет судить
о соответствии параметров компенсатора паспортным
данным.
Во всех этих режимах одновременно измеряется ви-
брация подшипников. Предельно допустимая вибрация
подшипников — двойная амплитуда колебаний—состав-
ляет 0,08 мм. В случае, если вибрация выше допусти-
мой, следует выявить характер и причины вибрации.
Если вибрация мало изменяется как при изменении на-
грузки, так и после отключения компенсатора от сети,
то вероятной причиной повышенной вибрации является
неуравновешенность ротора, которая устраняется балан-
сировкой. К механическим причинам небаланса относят-
ся также пониженная жесткость опор под подшипники,
увеличенный зазор между вкладышами и корпусом под-
шипников и др.
Повышенная вибрация по причине электромагнитно-
го характера может возникнуть из-за эксцентричного
расположения полюсов ротора, появления витковых за-
мыканий в катушках при нагреве обмотки и большой
неравномерности воздушного зазора. Для проверки от-
сутствия витковых замыканий в обмотке ротора опре-
деляется полное сопротивление обмотки ротора пере-
менному току. Постоянство сопротивлений при непод-
вижном и вращающемся роторе может служить
показателем нормального состояния вптковой изоляции.
Измерение сопротивления необходимо производить при
разомкнутой обмотке статора и одинаковым напряже-
нием частоты 50 Гц.
Испытание на нагревание по программе приемо-сда-
точных испытаний проводится с целью проверки тепло-
вого состояния компенсатора при номинальной нагрузке,
а для компенсатора. с водородным охлаждением также
при воздушном охлаждении и нагрузке до 0,05 номи-
нальной мощности. Измерение температуры нагрева
обмотки и сердечника статора производят по заложен-
ным термометрам сопротивления, а температуры нагре-
ва обмотки ротора — методом сопротивления, превыше-
ния температуры охлаждающего газа и воды -термо-
метрами сопротивления. Испытания проводятся при че-
тырех режимах: (0.6; 0,75; 0,9 и 1.0) Q„.
Следует отметить, что если температура нагрева
в опытах получалась меньше указанных предельных зна-
235
чений по ГОСТ 183-74, то это еще не может служить
основанием для повышения нагрузки выше номинальной,
так как возможны местные нагревы выше допустимых,
которые указанным методом измерения не выявляются.
При испытаниях на нагревание головных образцов
новых компенсаторов указанными методами измерений
не ограничиваются, а дополнительно определяют нагрев
обмотки статора методом сопротивления, а также по
заложенным в медь обмотки термоэлектрическим термо-
метрам, что позволяет получить наиболее достоверные
данные по нагревам обмотки.
При испытании компенсаторов с водородным охлаж-
дением проверка работы системы водородного охлажде-
ния и суточной утечки водорода при рабочем давлении
газа производится, как описано в гл. 14.
Испытания компенсаторов с системами положитель-
ного или реверсивного бесщеточного возбуждения про-
изводятся по расширенной программе, включающей про-
верку регулирующей способности систем в стационарных
и переходных режимах.
ГЛАВА ШЕСТНАДЦАТАЯ
ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИНХРОННЫХ
КОМПЕНСАТОРОВ
16-1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЭКСПЛУАТАЦИИ
Условия эксплуатации и режимы работы синхронных
компенсаторов с водородным охлаждением существенно
отличаются от условий эксплуатации электрических ма-
шин других типов и назначения. При пусках компенса-
торов зимой следует обеспечивать положительную тем-
пературу обмотки статора, определенную температуру
масла и охлаждающей воды. Для поддержания напря-
жения сети близким к номинальному нагрузка компен-
сатора изменяется в широких пределах (см. гл. 1). Си-
стема автоматического управления и защиты компенса-
торов с машинным или полупроводниковым, отдельно
установленным возбудителем состоит из следующих
устройств: а) панели автоматического управления;
б) панели защиты и сигнализации; в) панели измере-
ния температуры; г) панели автоматического регулиро-
вания возбуждения; д) панели возбуждения (для ком-
пенсаторов с полупроводниковым возбуждением);
236
е) панели с встроенным автоматом гашения поля
(АГП30-32); ж) аппаратуры управления системой водо-
родного охлаждения.
В компенсаторах с бесщеточным возбуждением вмес-
то панелей возбуждения и ЛГП устанавливается одна
данель автоматического регулирования возбуждения
(АРВ).
Панели собираются в виде общего щита управления,
который устанавливается в закрытом помещении рас-
пределительного устройства. Автоматический пуск или
остановка компенсатора и вспомогательного оборудова-
ния осуществляется подачей командного импульса с па-
нели управления или главного щита подстанции. Нор-
мальная работа компенсатора (отсутствие электричес-
ких или механических повреждений) контролируется
аппаратурой панели защиты.
Защитные устройства включают резервное вспомо-
гательное оборудование, дают предупредительные сиг-
налы, не отключая компенсатор. Другие защитные
устройства отключают компенсатор от сети при неис-
правной работе или авариях в машине.
Предупредительные звуковые и световые сигналы по-
даются при срабатывании следующих защит: макси-
мальной токовой защиты от перегрузки (при пуске ком-
пенсатора защита отключена); перегрева газа в маши-
не; неисправностей в работе системы водородного
охлаждения; исчезновении напряжения оперативного
тока в цепях управления; повышения температуры на-
грева подшипников выше 75°С.
Отключение компенсатора с запретом последующего
пуска происходит при срабатывании следующих защит:
дифференциальной, от двойного замыкания обмотки ста-
тора на землю, перегрева подшипников (после звуково-
го сигнала), прекращения подачи смазки в подшипники.
Важное значение для зашиты компенсатора от по-
вреждений при внутреннем коротком замыкании или на
выводах машины имеет быстрое гашение поля компен-
сатора после его отключения защитной аппаратурой.
Применяемый д.тя этой цели автомат гашения поля
АГП30-32 завода «Электросила» благодаря наличию
специальной дугогаситсльной решетки обеспечивает бы-
строе гашение поля компенсатора. Одновременно осу-
ществляется гашение поля машинного возбудителя пу-
тем автоматического включения гасительного сопротив-
237
ления в цепь обмотки возбуждения, а при тиристорном
возбуждении способом инвертирования, т. е. изменением
направления тока возбуждения. В компенсаторах с бес-
щеточным возбуждением гашение поля осуществляется
путем инвертирования тока возбуждения генератора воз-
будителя. Процесс ускоряется включенным параллельно
основной обмотке возбуждения защитным резистором.
При работе синхронного компенсатора па сеть время га-
шения поля (время снижения тока статора до нуля) при
бесщеточном диодном возбуждении — около 1,3 с.
Важным условием для исключения вынужденных
остановок компенсаторов является надежная работа си-
стемы водяного охлаждения компенсатора и системы
подшипников. Расход воды охлаждения компенсаторов
весьма значительный и для компенсаторов мощностью
50—160 МВ-А составляет примерно 0,06—0,095 м3/с.
В случае прекращения циркуляции воды происходит
быстрый нагрев охлаждающего газа, а следовательно, и
обмоток компенсатора, и спустя не более 10 мин после
включения сигнализации машина должна отключаться
от сети, если за это время не будет устранена неисправ-
ность. Чтобы исключить остановку машины, в водяной
системе предусматривается установка резервного насоса
(один на два компенсатора), который включается авто-
матически с выдержкой времени 60 с. Контроль давле-
ния и подача импульса для включения резервного насо-
са осуществляются электроконтактным манометром
ЭКМ-IV со шкалой 4 • 105 Па.
Эффективность охлаждения компенсаторов зависит
в определенной мере и от качества охлаждающей воды,
циркулирующей через газо- и маслоохладители. Охлаж-
дающая вода обычно берется из искусственных водое-
мов или скважин и содержит в себе различные примеси
неорганического и органического происхождения, кото-
рые отлагаются на внутренних стенках трубок в виде
накипи и органических отложений (микроводоросли и
ракушечник). Борьба с загрязнениями ведется путем
периодических очисток внутренних поверхностей трубок
и профилактических мероприятий, предотвращающих их
загрязнение. Накипеобразование определяется наличием
в воде солей кальция в виде бикарбоната кальция, ко-
торый при определенных условиях (в зависимости от
температуры воды и наличия в воде свободной углекис-
лоты) слабо растворяется в воде и выпадает в виде
238
накипи на стенках трубок. Для уменьшения накипеоб-
разования производится обработка охлаждающей воды
фосфатами — гексаметафосфатом натрия, триполифос-
фатом натрия и др. или путем применения электромаг-
нитной обработки охлаждающей воды, внедренной
в Мосэнерго. Для борьбы с органическими отложениями
применяется обработка воды медным купоросом или
хлорированием воды. При выполнении указанных ме-
роприятий срок выполнения чистки трубок значитель-
но удлиняется и равен примерно 1,5—2 годам. Крите-
рием для этого служит температурный перепад охлаж-
дающего газа. При работе компенсаторов с водородным
охлаждением и номинальной мощностью разница тем-
ператур нагретого и охлажденного водорода обычно не
должна превышать 15—18 и 20—25°С у компенсаторов
с воздушным охлаждением. Допустимое увеличение тем-
пературного перепада нс более 5—8°С, при этом тем-
пература охлажденного газа должна быть не выше 42°С.
Система смазки подшипников должна обеспечивать
непрерывную подачу масла к подшипникам с определен-
ным заданным расходом, обеспечивающим их охлажде-
ние. Для этой цели применяются шестеренные масляные
насосы с напором (1,0—1,4) - 10s Па. В маслоустановкс
имеются два насоса — рабочий и резервный. Последний
автоматически включается при отключении рабочего
(см. рис. 12-7). Для резервирования системы смазки во
время включения резервного маслонасоса и для случая,
если не включается резервный маслонасос, подшипники
компенсаторов мощностью до 50 МВ-А выполняются
с самосмазкой с помощью латунных смазочных колец,
а у компенсаторов большей мощности применяется дис-
ковая смазка.
Для смазки подшипников компенсаторов применяют-
ся турбинные масла марок Тп-22 при частоте вращения
1000 об/мин и Тп-30 (ГОСТ 9972-74) при частоте вра-
щения 750 об/мин, т. е для компенсаторов мощностью
50 МВ-А и более применяется масло увеличенной вяз-
кости. Турбинные масла марок Тп содержат специаль-
ные присадки, повышающие надежную работу подшип-
ников. На рис. 16-1 в качестве примера приведены кри-
вые толщины масляной пленки и потерь в сегментных
подшипниках компенсатора мощностью 100 MB-А при
кинематической вязкости масла 22 и 30. Из рисунка
видно, что применение масла меньшей вязкости приводит
239
к уменьшению толщины масляной пленки и некоторому
снижению надежности работы подшипников.
Надежная работа подшипников зависит и от чистоты
масла. Масло нс должно содержать механических при-
месей и воды. Не реже 1 раза в 2 мес следует проверять
качество масла и примерно раз в 2 года производить
замену масла, если до этого не будет обнаружено за-
грязнение масла, его потемнение или наличие воды. Об
ухудшении качества масла в отдельных случаях можно
судить и по температурному режиму подшипников, если
замечается повышенный их нагрев при постоянном тем-
пературном перепаде масла с маслоохладителе.
Рис. 16-1. Потери в под-
шипниках и толщина
масляной пленки в за-
висимости от темпера-
туры нагрева и марки
масла.
1 — толщина масляной плен-
ки, масло турбинное 30; 2 —
то же, турбинное 22; 3 —
потери в подшипнике, мас-
ло турбинное 30; 4 — то же.
турбипипе 22
При эксплуатации компенсаторов должна обеспечи-
ваться спокойная работа машин без повышенной вибра-
ции, не должны прослушиваться посторонние шумы, что
позволяет судить об отсутствии каких-либо неполадок
в их работе. Проверка вибрации компенсатора произво-
дится не реже 2 раз в год, если до этого не была заме-
чена повышенная вибрация. С учетом постоянных изме-
нений нагрузки компенсатора возможны отдельные слу-
чаи возрастания вибрации на 10—15% выше нормы,
которые не оказывают существенного влияния на
эксплуатационную надежность машины. Компенсатор
в этом случае может быть оставлен в эксплуатации до
первого планового останова, во время которого следует
выявить характер и причины его возникновения. Чаще
всего это связано с появлением механического небаланса
ротора, и уменьшение вибрации достигается баланси-
ровкой. При ремонте также измеряются воздушные за-
зоры между полюсами ротора и статором для проверки
отсутствия смещения оси ротора из-за выработки или
радиального смещения сегментов подшипников, а также
240
проверяется отсутствие витковых замыканий в катушках
полюсов напряжением частоты 50 Гц. В случае внезап-
ного и значительного увеличения вибрации компенсато-
ра (более 0,2 мм) его следует отключить от сети и про-
извести тщательный осмотр ротора и проверить затяжку
болтовых соединений. Как правило, хорошо отбаланси-
рованные компенсаторы достаточно устойчиво на протя-
жении длительного времени спокойно работают, и по-
этому дистанционное измерение вибрации у них не при-
меняется. О вибрации подшипников компенсаторов с во-
дородным охлаждением можно судить по вибрации кор-
пуса машины, которая примерно в 2—2,5 раза меньше
вибрации подшипников.
В процессе эксплуатации имеют место отклонения,
изменения условий работы, иногда длительные, обуслов-
ленные отклонением от номинальных условий (измене-
ние номинального напряжения, изменение данных
охлаждающей среды и др.), которые влияют на допус-
тимые нагрузки компенсаторов. Ниже рассмотрены от-
дельные вопросы эксплуатации компенсаторов, а также
наиболее часто встречающиеся отклонения условий
эксплуатации от номинальных.
16-2. ПУСКОВОЙ РЕЖИМ
Прямой пуск компенсаторов от сети не рекомендует-
ся как по условиям работы сети из-за значительного
снижения напряжения в сети, так и из соображений
предохранения компенсатора от перегрузок. Пусковая
мощность при прямом пуске весьма велика, а возникаю-
щие при этом токи могут вызвать местные нагревы, осо-
бенно в местах пайки демпферной обмотки и в контакт-
ных соединениях сегментов. Приближенно пусковой ток
в долях номинального тока /n=(0,85-t-0,9) /х"л», а х"а*
мощных компенсаторов имеет значение около 0,2. Ди-
намические усилия от пускового тока в обмотке статора
могут привести к ослаблению крепления стержней, а при
частых пусках и к повреждению изоляции.
Для пуска компенсаторов применяется реакторный
пуск, который отличается простотой й эксплуатационной
надежностью пусковой схемы (рис. 16-2). Он облегчает
режим пуска компенсатора. У компенсаторов с контакт-
ными кольцами при неисправной работе АГП обмотка
ротора во время пуска может оказаться разомкнутой,
что приведет к электрическому пробою изоляции обмот-
ки. Поэтому в пусковой схеме предусматривается шун-
16-274	.	241
тирование обмотки возбуждения на время пуска разряд-
ным резистором СР с 5—8-кратным сопротивлением по
отношению к сопротивлению обмотки возбуждения.
У компенсаторов с бесщеточным возбуждением АГП
в пусковой схеме не применяется. Зашита обмотки ро-
тора, а также гашение поля осуществляются постоянно
подключенным защитным резистором и инвертированием
тока возбуждения возбудителя.
Рис. 16-3. Пусковые характери-
стики компенсатора 100 МВ-А
с массивными полюсами.
1 — пуск при и—ив; S — реакторные
пуск U-0,Шн.
Рис. 16-2. Принципиальная схе-
ма пуска компенсатора с ти-
ристорным возбуждением.
— пусковой выключатель: 2В —
лннсЛпыП выключатель; PS —реак-
тор бетонный: СР— сопротивление
разрядное; КП В — контактор; АГП—
автомат гашения поля.
В пусковом режиме напряжение на выводах статора
не превышает 0,4С7п, пусковой ток находится в преде-
лах (1,8—2,5)/н Указанное остаточное напряжение на
выводах компенсатора выбирается из условий получения
начального пускового момента. У компенсаторов с мас-
сивными полюсами пусковой момент равен (0,15—
0,2) Мн, а у компенсаторов с шихтованными полюсами —
(0,1—0,12)Л!Г1, длительность пуска при этом соответст-
венно будет 25—35 и 50 60 с.
На рис. 16-3 показаны пусковые характеристики ком-
пенсатора 100 МВ-А с массивными полюсами.
Превышение температуры обмотки статора в конце
пуска длительностью tn, с. равно:
’—	160 >
где / — плотность тока в номинальном режиме.
242
Среднее превышение температуры демпферной обмот-
ки у компенсаторов с шихтованными полюсами
да = 14- 10 е —,
Д	"‘А ’
где /Пд — масса демпферной обмотки, т; / — момент
инерции ротора, т-м2.
У компенсаторов с массивными полюсами нагрев по-
люсных башмаков определяется удельными потерями на
поверхности башмаков [11].
Для пуска компенсаторов применяются бетонные ре-
акторы вертикальной установки с обмоткой из алюми-
ниевого провода. В ячейках, где они установлены, не
должно быть замкнутых металлических контуров, так
как в них от полей рассеяния будут наводиться значи-
тельные токи, что приводит к перегрузке реактора.
Но и при реакторном пуске для мощных компенсато-
ров режим пуска остается достаточно тяжелым из-за
высокого нагрева пусковой обмотки, особенно у машин
с шихтованными полюсами [см. гл. 5]. Поскольку сво-
бодный выбег мощных компенсаторов довольно длите-
лен после отключения компенсатора и его останова,
допустим повторный пуск. Если превышение темпера-
туры массивных полюсов при пуске меньше 150сС, то
возможен последующий пуск до завершения остановки
после длительной работы в номинальном режиме.
Так, компенсаторы мощностью 50, 100 и 160 МВ-А
допускают повторный пуск в процессе выбега, а также
в том случае, когда отключение произошло после корот-
кого замыкания в сети и имело место кратковременное
форсирование возбуждения (длительностью до 10 с).
Компенсаторы с шихтованными полюсами допускают
повторное включение только из холодного состояния,
т. е. они могут включаться после полной остановки без
торможения.
На рис. 16-4 приведен график изменения превыше-
ния температуры обмотки статора на выбеге. По усло-
виям нагрева обмотки статора повторный пуск может
быть допущен через 30—60 с (когда частота вращения
ротора не успела значительно снизиться) либо спустя
15—20 мин после отключения от сети, когда нагрев
обмоток значительно снижается.
До пуска компенсатора с водородным охлаждением
необходимо выполнить следующие подготовительные ра-
боты:
16*
243
подготовить схемы водяной, масляной и газовой ей
стем для нормального рабочего режима. Проверить на
личие нормального уровня масла в баках
и температуру
масла. В зимнее время масло подогревается до темпе
ратуры
не
ниже
20°С водой
от системы отопления. Вода
пропускается через маслоохладитель. Температура ма
шины в зимнее время не должна быть ниже +5Х;
Рис.
16-4.
Изменение
часто

ты вращения и превышения
температуры обмоткн стато
ра на выбеге
КСВБО-50-Н.
компенсатора
выбег
при водородном
охлаждении: 2 — выбег при вод
душном охлаждении: 3 —
пре-

вышение температуры при воз
душном охлаждении: Ч — превы
шенне температуры при водо-
родном охлаждении.

после включения рабочего
ют давление масла в обоих
масляного насоса проверя-
подшипниках и
пробуют


автоматическое включение резервного насоса при пре-
кращении струи масла;
проверяют состояние газовой системы и работу сиг-
нальной аппаратуры ключом опробования на панели
сигнализации. У компенсаторов с масляным уплотнени-
ем в камере контактных колец необходимо проверить
газоанализатором и взятием пробы
да в камере;
газа чистоту водоро-
проверяют сопротивление изоляции обмотки статора,
ротора и подшипников. У компенсаторов с ионной или
тиристорной системой возбуждения измерения сопротив-
ления изоляции ротора следует производить при отклюй
ценных кабелях от возбудителя, так как дистиллят в си-
стеме охлаждения возбудителя снижает общее сопротив-
ление обмоткн ротора;
на время пуска компенсатора с машинным возбуж-
дением шунтовой регулятор возбудителя устанавливают,
в положение холостого хода;
проверяют правильность включения аппаратуры
автоматики при пуске компенсатора (при отключенном
линейном разъединителе).
244
Во время пуска по устройствам сигнализации и при-
борам на панели управления контролируется последова-
тельность операций пуска: включение возбудительного
агрегата, системы смазки и водяного охлаждения, пус-
кового выключателя, включение рабочего выключателя
после снижения пускового тока и отключение пускового.
После пуска производятся прослушивание компенса-
тора, осмотр контактных колец (через смотровые окна),
измеряется вибрация подшипников и проверяется рабо-
та возбудителя и вспомогательного оборудования. При
исправной работе машины и всего оборудования произ-
водится загрузка компенсатора.
В первые 3—4 ч после включения компенсатора вни-
мательно следят за температурным режимом работы ма-
шины, в особенности за системой водородного охлажде-
ния и подшипниками, температура которых должна
плавно повышаться до установившегося значения. Цир-
куляция воды через газоохладители определяется тем-
пературным перепадом между нагретым и холодным
газом. Одинаковая температура газа на входе и выходе'
нз газоохладители показывает, что вода через газоохла-
днтель не циркулирует и в этом случае из охладителя
следует выпустить воздух через его контрольную труб-
ку. Регулирование расхода воды через газоохладители
осуществляется сливными задвижками при полностью'
открытых напорных задвижках. Это обеспечивает запол-
нение газоохладителей водой и нормальную их работу.
При отключении компенсатора от сети необходимо»
предварительно снять нагрузку и отключить автомати-
ческий регулятор напряжения. Масляный насос должен-
работать до полной остановки компенсатора. При дли-
тельных остановках прекращается подача воды в газо-
вые и масляный охладители. При необходимости вода-
сливается. После остановки компенсатора производится
измерение сопротивления изоляции обмоток. В случае-
необходимости быстрой остановки компенсатора осуще-
ствляют торможете ротора путем включения в обмотку
ротора тока около 0,25 номинального при разомкнутой
обмотке статора. При этом следует следить, чтобы на-
пряжение статора было не более (1 —1,1) Un. При оста-
новленном компенсаторе с водородным охлаждением
пгювый анализатор остается включенным, периодически
проводится контроль чистоты водорода в корпусе ма-
шины.
245
16-3. РЕЖИМЫ РАБОТЫ И КОНТРОЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ
Наиболее длительным рабочим режимом компенсато-
ра является режим перевозбуждения при номинальной
мощности. Компенсаторы могут длительно работать
с номинальной нагрузкой при отклонениях номинальных
данных в пределах, допустимых по ГОСТ 609-75. Обмот-
ки компенсатора должны иметь температуры, не превы-
шающие допустимых величин, установленных для дан-
ного класса изоляции обмотки и измеренных указанными
в стандарте методами. Повышение нагрузки компенсато-
ра выше номинальной приводит к возрастанию потерь
в меди обмоток и повышенному их нагреву.
У мощных компенсаторов с водородным охлаждением
с полупроводниковой статической или бесщеточной си-
стемой возбуждения эксплуатационные режимы от но-
минальной мощности компенсатора в емкостном режиме
до максимального значения мощности в режиме потреб-
ления обеспечиваются автоматически системой возбуж-
дения и автоматическим регулятором возбуждения
(АРВ), осуществляющим регулирование возбуждения
компенсатора по отклонению напряжения статора и по
производной напряжения, что обеспечивает поддержание
напряжения в сети на стороне высшего напряжения
трансформатора в определенных пределах. В зависи-
мости от режима работы сети возможно регулирование
заданных пределов напряжения в линии с помощью
устройства изменения уставки АРВ дистанционно с глав-
ного щита управления.
Компенсаторы могут работать с номинальной мощ-
ностью при изменении напряжения сети на ±5%. На
практике напряжение может изменяться и в более ши-
роких пределах. При понижении напряжения на 10% и
более ток статора обычно может быть увеличен только
на 5%. Соответственно понижается мощность компенса-
тора. При повышении напряжения на 10% допустимая
нагрузка компенсатора определяется температурой
активной стали статора, температурой обмотки ротора
и перегрузочной способностью возбудителя. Для боль-
шинства компенсаторов при увеличении напряжения на
10% мощность снижается на 5%.
В послеаварийных режимах сети с целью повышения
напряжения в линии электропередачи допускаются крат-
ковременные перегрузки компенсаторов. Допустимые
кратности перегрузок и их длительность приведены
246
Таблица 16-1
Допустимые перегрузки по току статора компенсатора
Д«густимая кратность перегрузки	2	1.5	1.4	1.3	1.2	1.15	1.1
Продолжительность перегрузки не со- лее. мин		1	2	' 3	4	6	15	60
в табл. 16-1. При глубоких понижениях напряжения
в сети (более 15%) срабатывает форсирование возбуж-
дения компенсатора, которое автоматически снимается
после восстановления напряжения или в случае, если
длительность аварии в сети выше 30—50 с. При форси-
ровании возбуждения ток ротора должен быть не менее
двукратного номинального тока возбуждения, верхний
предел напряжения полупроводникового возбудителя
2,5—3,5-кратный номинальному напряжению возбужде-
ния компенсатора, а у машинного возбудителя не менее
двукратного номинального напряжения на кольцах ком-
пенсатора. Так как режим форсирования возбуждения
кратковременный, нагрев обмоток компенсатора в этом
режиме в первом приближении принимается адиабати-
ческим. В этом случае дополнительное превышение тем-
пературы ограничивается условием
160	* 15,
где k — кратность перегрузки; / — плотность тока в но-
минальном режиме, А/мм2, t — время форсировки, с.
Для высокоиспользованных машин дополнительное
превышение температуры обмотки (статора или ротора)
не должно быть более 15°С, оно достигается при дли-
тельности форсирования возбуждения до 30 с.
Для регулирования напряжения сети при повышении
напряжения из-за снижения активной нагрузки в линии
электропередачи компенсаторы длительно работают
в режиме недовозбуждения и чаще всего при полностью
отключенном возбуждении, а компенсаторы с реверсив-
ным возбуждением — с максимальной индуктивной на-
грузкой при отрицательном токе возбуждения. В режи-
ме работы без возбуждения обмотка ротора должна
быть замкнута на резистор и компенсаторы работают
247
с нагрузкой до 0,5 номинальной мощности. При работе
компенсаторов с отрицательным током возбуждения
мощность в индуктивном режиме увеличивается до
0,7—0,8 номинальной мощности.
При изменениях установленных режимов охлаждения
(снижения или повышения температуры охлаждающей
воды, изменения давления водорода) допускаемая мощ-
ность компенсатора определяется по наиболее нагретым
элементам — обмотке статора или ротора. У компенса-
торов старой серии (мощностью 37,5 и 75 МВ-А) ограни
чение мощности осуществляется по нагреву ротора,
а у компенсаторов новых серий (КСВ и КСВБО мощ-
ностью 50, 100 и 160 MB-А) с форсированным охлаж-
дением обмотки ротора, ограничение мощности осущест-
вляется по нагреву обмотки статора. Для каждого значе-
ния давления газа и температуры охлаждающей воды по
данным приемо-сдаточных испытаний устанавливаются
допустимые токи статора и ротора. Предельно допусти-
мые температуры нагрева приведены в табл. 16-2.
Максимальные температуры		нагрева	Таблица 16-2	
Место измерения	Класс изоля- ции	Метод измерения	Температура	не более» ЬС
Обмотка статора: Охлаждение воздушное охлаждение ппдород ное. 0.05. НУ Па то же. 10’ Па то же, 2.10s Па Обмотка рого.та То же Сердетннк статора Охлаждающая вола Ох-тажденный гм Охлажденное маело Нагретое масло Вкладыш и пн сегменты ПОДШНП1НКОВ	1	1111	1чя	я	Заложенные тер. мометры сояро- тянлеяы По соепкпиоленню То же Заложенные тер МОМГТрЫ сопро- тивленш Термометры сопро- тивления То же Термометры сопро- тивления Термометры сопро- тивления и термо- согнвлкзагоры То же	Компаундиро- ванная изо- ляция 106 106 Об 90 1с I! 1С 30 (не не 40 (45 40 (не не 75 (85 откл> пенс!	Термореак- тнвяая изо- ляция 115 115 110 105 10 0 5 же 4-10) сигнал) же 4-20) Л зчеяне ком- гторв)
Из таблицы следует, что допустимая температура
обмотки статора, определенная по заложенным термо-
метрам сопротивления, снижается в зависимости от по-
вышения давления водорода, так как учитывается по-
грешность показаний термометров согласно ГОСТ
248
Рис. 16-5. Зависимость мощ-
ности компенсатора от дав-
ления водорода.
60$-75. Максимальная тем-
пература нагрева обмот-
ки ротора при воздушном
и водородном охлажде-
нии, а также для разных
значений давления водоро-
да не изменяется. На рис.
16-5 показан график изме-
нения нагрузки компенса-
тора в зависимости от дав-
ления водорода при пре-
дельно допустимом нагреве
обмотки статора.
При всех длительных от-
клонениях от номинального
режима максимальные температуры нагрева отдельных
частей компенсатора не должны превышать наибольшие
наблюдаемые в эксплуатации. Так как контроль темпе-
ратуры нагрева обмоток осуществляется термометрами
сопротивления и нет соответствующей сигнализации
о повышении температуры, то о нормальном тепловом
режиме компенсатора и отсутствии повышенного нагре-
ва судят по температуре охлажденного газа, контроль
которой осуществляется автоматически термометричес-
ким сигнализатором. Температура охлажденного газа
при всех режимах работы не должна превышать 40°С,
а при повышении температуры выше бО^С компенсатор
должен автоматически отключаться от сети.
Если наибольшие измеренные температуры обмоток
при работе компенсатора с номинальной мощностью
меньше указанных в табл. 16-2, не следует допускать
работу компенсатора с увеличенной нагрузкой из-за воз-
можных местных нагревов обмоток, превышающих до-
пустимые.
На допустимую нагрузку компенсатора также влияет
температура охлаждающей воды. Снижение темпера-
туры воды при сохранении расхода воды приводит при-
близительно к такому же уменьшению температуры
охлажденного газа. В этом случае мощность компенса-
тора может быть увеличена при сохранении постоянной
температуры обмотки. При уменьшении температуры
воды не более чем на 10°С мощность может быть уве-
личена на 1,2% при воздушном охлаждении и на 0,8%
при водородном охлаждении на каждый градус еннже-
249
НИя температуры воды. При уменьшении температуры
воды более чем на 10°С дальнейшее увеличение мощнос-
ти не рекомендуется.
Важное значение для надежной эксплуатации ком-
пенсаторов имеет правильный контроль тепловой на-
грузки активных частей машин. Проверка теплового со-
стояния компенсатора в эксплуатации осуществляется
приборами для измерения температуры обмотки и сер-
дечника статора, газа в системе охлаждения, подшипни-
ков и масла. Измерение температуры обмотки и сердеч-
ника статора производится плоскими термометрами со-
противления (12 шт.), уложенными между стержнями
обмотки и на дне пазов, в местах ожидаемого макси-
мального нагрева.
Места установки приборов теплового контроля
охлаждающего газа, масла и подшипников компенсато-
ра с водородным охлаждением показаны на рис. 16-6.
Контроль температуры газа, циркулирующего в кор-
пусе компенсатора, осуществляется термометрами со-
противления типа ТСМ-6114. Они измеряют температуру
Рис. 16-6. Установка приборов теплового контроля в корпусе ком-
пенсатора.
/ — термометры сопротивления ТСМ-6114 (нагретый газ); 2 — ТСМ-6114 (холод-
ный газ); 3 — ТСМ-5071 (нагретое масло); 4 — гермисигналкзаторТСМ-100
(температура сегментов подшипника); 5 — термосигнализатор ТСМ-100 (темпе-
ратура газа в машине); 6— вывод приборов; 7— панель зажимов.
250
нагретого газа у входа в газоохладители и охлажденно-
го газа на выходе из них. В случае засорения трубок
охладителей эффективность их работы понижается и
уменьшается разность температур нагретого и охлаж-
денного газа. Температура охлаждающей воды измеря-
ется термометрами сопротивления типа ТСМ-6097. Нор-
мальный перепад температуры воды в газоохладнтелях
не превышает 5°С. Кроме термометров сопротивления
для автоматического контроля работы системы охлажде-
ния, внутри корпуса компенсатора устанавливаются
термометрические сигнализаторы ТСМ-100, которые
включают сигнал в случае повышения температуры газа
выше допустимого значения.
Для измерения температуры подшипников устанавли-
ваются термометрические сигнализаторы типа ТСМ-100,
показывающие приборы которых вынесены из кор-
пуса компенсатора. При-
бор имеет контакты, ко-
торыми он присоединяет-
ся к цепям автоматики.
При увеличении нагрева
подшипников выше допу-
стимого значения пода-
ется сигнал о наличии не-
исправностей в работе
подшипников пли системы
смазки, а в случае даль-
нейшего повышения тем-
пературы (более 85°С) по-
дается импульс на от-
ключение компенсатора.
Контроль температуры
нагретого масла в масля-
ных ваннах подшипников
производится термомет-
рами сопротивления
ТСМ-5071, а температуры
охлажденного масла —
термометром сопротивле-
ния ТСМ-6097, встроен-
ным в рабочий маслобак.
Применяемые в ком-
пенсаторах гермометры
сопротивления имеют со-
Ркс. 16-7. Газоплотный вывод
подключения проводов приборов
теплового контроля.
251
противление 53 Ом при 0°С. Провода от них
подключены к газоплотному блоку зажимов в ниж-
ней части корпуса статора (рис. 16-7). При измерении
температуры они поочередно подключаются к логометру
типа Л-64 с пределами измерения температуры от 0
до 150°С. Для правильного измерения температуры со-
противление присоединительных проводов от термометра
до легометра должно равняться 5±0,1 Ом, что обеспе-
чивается подбором сопротивления внешней линии к каж-
дому термометру специальными катушками. Прп
эксплуатации компенсатора и отсутствии нарушений
в работе газовой и водяной систем охлаждения нагревы
машины при одной и той же нагрузке и данной темпера-
туре воды должны быть стабильными. Неисправности
в системе охлаждения, вызывающие повышенные нагре-
вы обмоток и снижающие надежность машины, выявля-
ются при правильном контроле температуры компенса-
тора. При эксплуатации компенсаторов аппаратура теп-
лового контроля должна подвергаться периодической
проверке (не реже 1 раза в год).
16-4. ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОНТАКТНЫХ КОЛЕЦ
И ЩЕТОЧНОГО АППАРАТА
Так как синхронные компенсаторы с воздушным
охлаждением устанавливаются в помещении, то не воз-
никает существенных трудностей в эксплуатации щеточ-
ного аппарата и контактных колец. Благодаря нормаль-
ным условиям окружающей среды, относительно неболь-
шому току возбуждения (500—700 А) и доступности
для осмотра электрощеток и их замены износ контакт-
ных колец и щеток небольшой (применяются электро-
графитные щетки марки ЭГ-4).
Большое значение для безаварийной и длительной
эксплуатации компенсаторов с водородным охлажде-
нием имеет нормальная работа контактных колец и ще-
точного аппарата. При работе колец и щеток в среде
водорода (в закрытой камере) износ их более высок,
чем при воздушном охлаждении, и если не принимать
должных мер при эксплуатации машины, он сильно воз-
растает. При повышенном износе щеток из-за появления
в камере угольной пыли быстро уменьшается сопротив-
ление изоляции колец и щеточного аппарата. Особенно
неблагоприятные условия эксплуатации возникают при
попадания угольной пыли на обмотку возбуждения че-
252
рез трубу отвода нагретого газа из камеры колец, в ре-
зультате” чего снижается надежность компенсатора.
Большое влияние на износ колец и щеток оказывает
относительная влажность водорода. При изменении тока
возбуждения от номинального до холостого хода, а так-
же условий охлаждения (температуры воды и окружаю-
щего воздуха) температуря водорода в камере контакт-
ных колец и его относительная влажность изменяются
в широких пределах. Чаще всего влажность водорода
низкая, и это приводит к повышенному износу электро-
щеток и колец, так как в этом случае не обеспечиваются
необходимые условия для образования политуры на
контактной поверхности колец. Минимальный износ
имеет место при относительной влажности 25—35%.
Поддержание стабильной влажности водорода в камере
затруднительно, так как требуется применение сложной
аппаратуры, поэтому материал колец и щетки выбира-
ются таким образом, чтобы они были менее чувстви-
тельны к изменению влажности.
Наиболее износоустойчивым материалом для кон-
тактных колец, обеспечивающим также малый износ
330
12
Канадки по ддухлоюдой
спирала, шаг 12 w
Рис. 16-8. Контактные кольца и размеры канавок на контактной
поверхности колец компенсаторов 100 я 160 МВ-А.
230
%
253
электрощеток, являются поковки из сплава меди с маг-
нием. Учитывая технологические трудности изготовления
поковок для колец из этого материала, такие кольца
применяют только для компенсаторов мощностью
100 МВ-А и более. Хорошо работают также контактные
кольца из бронзы марки БРАЖ9-4Л, если она имеет
нормальный химический состав (без существенных от-
клонений) и твердость около 90 единиц по Бринеллю.
Применение стальных контактных колец приводит
к сильному увеличению износа щеток. Выполняемые на
контактной поверхности колец двухзаходные спиральные
канавки существенно улучшают работу щеток
(рис. 16-8). При полном срабатывании после проточек
колец канавки следует вновь восстанавливать. Контакт-
ные кольца можно протачивать всего на 15—20 мм.
Для работы с бронзовыми контактными кольцами
в среде водорода применяются электрощетки марки
ЭГ-74АФ, пропитанные специальным антифрикционным
составом. Состав снижает коэффициент трения щеток и
одновременно уменьшает износ щеток при изменениях
влажности водорода в камере колец.
При эксплуатации компенсаторов осуществляется
контроль за работой колец и электрошеток. Контактная
поверхность колец полируется и не должна иметь де-
фектов: вмятин, заусенцев и острых кромок. Биение
колец не допускается более 0.1 мм. Нажатие пружин
щеткодержателей регулируют, обеспечивая равномерное
нажатие на все щетки в пределах 13—14 Н. Чтобы пред-
отвратить заклинивание щеток в обоймах щеткодержа-
телей, что является одной из причин нарушения кон-
тактной поверхности колец, следует обеспечивать сво-
бодное перемещение щеток в обоймах. Неравномерное
нажатие щеток или их заклинивание приводит к боль-
шой перегрузке части щеток, нарушению контакта за-
делки жгутиков в щетках и последующей перегрузке
остальных щеток, что может привести к быстрому изно-
су щеток и полному выходу из строя токосъемного узла.
Плохо работающие щетки обнаруживаются по цвету
жгутиков, которые при перегрузках темнеют и видны
цвета побежалости. Для обеспечения нормальной работы
электрощеток нельзя устанавливать на кольцах щетки
разных марок.
При вводе компенсатора в эксплуатацию или после
проточки колец их тщательно шлифуют. Затем компеи-
254
сатор должен 2—3 дня проработать на воздушном
охлаждении для образования политуры контактной по-
верхности колец. Ревизия камеры колец при остановлен-
ной машине проводится не реже 1 раза в 3—4 мес. При
образовании большой разницы в износе контактных
колец меняется их полярность. В случае большой и не-
равномерной выработки контактной поверхности колец
(более 2 мм), нарушения полированного слоя следует
проточить и отшлифовать контактные кольца. Проточка
выполняется на выбеге при снятой траверсе и закоро-
ченной обмотке возбуждения. Суппорт для проточки
устанавливается на кронштейн, прикрепленный к торцу
камеры контактных колец.
16-5. ЭКСПЛУАТАЦИЯ БЕСЩЕТОЧНОЙ СИСТЕМЫ
ВОЗБУЖДЕНИЯ
Синхронные компенсаторы изготовляются преимуще-
ственно с реверсивным бесщеточным возбуждением и
двумя возбудителями, описание которых приведено
в гл. 8. В ряде случаев компенсаторы выполняются толь-
ко с бесщеточными возбудителями положительного воз-
буждения. В обоих случаях применяются унифициро-
ванные автоматические регуляторы возбуждения (АРВ)
типов АР40-85БР, АР48-85БР и АР75-80БР соответст-
венно для компенсаторов 50, 100 и 160 МВ-А, силовая
часть которых является источником возбуждения поло-
жительного и отрицательного возбудителей компенсато-
ров. Силовая часть АРВ содержит два тиристорных пре-
образователя, собранных по трехфазной мостовой схеме.
Питание преобразова~елсй производится от щита соб-
ственных нужд 380 В через согласующий трансформатор
типа ТСП-'бЗ/0,5 (74 кВ-А, 380/230 В), подключаемый
с помощью автомата. В цепи вторичных обмоток согла-
сующего трансформатора включены трансформаторы
тока, напряжение вторичных обмоток которых пропор-
ционально выпрямленному току нагрузки тиристорных
преобразователей. Трансформаторы тока используются
для защиты тиристорных преобразователей АРВ от ко-
ротких замыканий и в схеме автоматического регулиро-
вания возбуждения.
Бесщеточная система возбуждения имеет следующие
защиты: от коротких замыканий в якоре положительно-
го и отрицательного возбудителей; от коротких замыка-
255
ний в цепях тиристорных преобразователей АРВ; от
длительной форсировки возбуждения или перегрузок.
Сигнал о действии защит дублируется общими вы-
зывными и световыми сигналами на главном щите
управления и на панели в здании вспомогательного обо-
рудования.
Бесщеточная система возбуждения обеспечивает
асинхронный реакторный пуск, автоматическое регули-
рование возбуждения по отклонению напряжения на вы-
водах статора, дистанционное изменение уставки на-
пряжения компенсатора, режим форсировки возбуждения
и ограничение длительности тока возбуждения, а также
форсированное гашение поля якоря возбудителя при
отключении компенсатора. АРВ допускает дистанцион-
ное изменение уставки напряжения компенсатора в пре-
делах от + 10 до —20% и скорость изменения уставки
не более 0,5L/B. в 1 с.
Нормальный пуск компенсатора производится при
автоматическом управлении возбуждением. Непосред-
ственно перед включением компенсатора осуществляют
опробование цепей возбуждения ключом опробования
АРВ и устанавливая ток возбуждения возбудителя, ко-
торый примерно должен соответствовать току холостого
хода компенсатора. После включения рабочего выклю-
чателя устанавливается требуемая уставка на АРВ и
компенсатор загружается до требуемой мощности в за-
висимости от напряжения сети.
Контроль за работой бесщеточной системы возбужде-
ния ведется по показаниям амперметров тока возбужде-
ния возбудителей на шкафу АРВ; по показаниям прибо-
ров косвенного измерения тока положительного возбуж-
дения ротора компенсатора, который определяется с по-
мощью вспомогательной катушки магнитной системы
возбудителя; по показаниям напряжения на вентильных
колесах вращающегося выпрямителя, равного напряже-
нию обмотки ротора компенсатора, измеряемого при
кратковременном опускании электрощеток на колеса
с помощью электромагнитного устройства; по действию
устройств сигнализации.
Контроль изоляции цепей положительного возбужде-
ния компенсатора производится измерением напряжения
на вентильных колесах и каждого из них относительно
вала, т. е. в каждом из трех положений, в которые ста-
вится ключ, подключающий вольтметр к измеряемой
256
цепи (как у компенсаторов с контактными кольцами).
При работе компенсатора допустимы перегрузки по
току возбуждения, которые с выдержкой времени сни-
маются устройством ограничений перегрузок АРВ. Во
время действия форсировки возбуждения вследствие
снижения напряжения на выводах статора и в сети де-
журный персонал не должен в течение 1 мин изменять
уставку АРВ. В случае форсировки возбуждения дли-
тельностью более 53 с система возбуждения автомати-
чески переводится на ручное управление, при этом на
компенсаторе должен установиться режим с номиналь-
ным током возбуждения. Длительная работа компенса-
тора на ручном управлении не рекомендуется. Следует
выявить причину переключения ЛРВ и включить систе-
му возбуждения на автоматическое управление.
Эксплуатация бесщеточных систем возбуждения под-
твердила их высокую надежность и возможность работы
компенсаторов без частых ревизий. После ввода ком-
пенсатора в эксплуатацию и в процессе наладки систе-
мы возбуждения следует осуществлять периодический
контроль (через 1—2 ч) за ее работой в течение 3—
5 сут, в дальнейшем достаточно проверять ее работу
1 раз в смену. Ревизию бесщеточных возбудителей и
выпрямителей с контролем сопротивления изоляции
обмоток и обратных токов диодов выполняют не чаще
1 раза в год.
16-6. УХОД ЗА КОМПЕНСАТОРОМ И РЕВИЗИЯ
Синхронные компенсаторы с водородным охлаждени-
ем после ввода в эксплуатацию для эффективного их
использования должны после 1—2 мес работы перево-
диться на водородгое охлаждение. Помимо увеличения
мощности компенсатора на 30—40% обеспечивается зна-
чительное уменьшение удельных потерь на единицу
мощности (см. гл. 14). Компенсаторы должны работать
при автоматическом управлении с введенными всеми
защитами. Скорость набора нагрузки компенсатора пос-
ле пуска и при изменении режимов работы не ограничи-
вается.
Своевременное выявление и устранение мелких непо-
ладок, которые могут обнаруживаться при периодичес-
ких осмотрах компенсатора и вспомогательного обору-
дования, исключают возникновение серьезных неисправ-
ностей и аварий. При эксплуатации следует вести
17—274	257
Журналы, регулярно записывая в них показания щито-
вых приборов, данные измерения температуры машины,
давление и чистоту водорода и др. Во время периоди-
ческих осмотров компенсатора (не менее 2 раз в смену)
проверяется нормальная работа системы охлаждения и
температуры машины, а также нормальная работа си-
стемы возбуждения. Для компенсаторов, вновь вводимых
в эксплуатацию, следует первые 2 мес производить бо-
лее частые проверки их работы (через 2 ч) с записью
всех данных в журнал.
Необходимо следить за температурным режимом
подшипников и работой маслосистемы. Температура
охлажденного масла не должна превышать 40°С. Перио-
дически берутся пробы масла для проверки его состоя-
ния. Критерием для замены масла является его потемне-
ние, наличие в нем воды или механических примесей их
данные химического анализа. Чистота масла в системе
определяется также степенью засорения фильтров, ко-
торые промываются не реже 1 раза в месяц. Промывка
фильтров производится без остановки компенсатора.
Следует следить за тем, чтобы уровень масла в масло-
баке был постоянен. Повышение уровня масла может
произойти из-за попадания воды в маслобак при по-
вреждениях маслоохладителя. При повышении уровня
масла указатель уровня жидкости индуктивный (УЖИ)
включает сигнал. В случае появления воды в масляном
баке следует отключить подачу воды к маслоохладите-
лю, а компенсатор отключить от сети.
Работа масляной системы контролируется двумя
струйными реле (РС2-ЦНИИ) по одному на каждый
подшипник, которые срабатывают при снижении давле-
ния масла в напорных трубах. Давление масла за
струйными реле при температуре 35 -40°С должно быть
на (1,0—1,2)-10s Па выше давления водорода. У ком-
пенсаторов мощностью 100 н 160 МВ-А с кольцевым
масляным уплотнением камеры контактных колец при
работе машины давление масла, подаваемое к уплотне-
нию, может быть минимальным — на (0,3—0,4)  105 Па
выше давления водорода, а при осмотрах камеры давле-
ние увеличивается до (0,6—0,7) • 105 Па.
Чтобы восполнить расход масла из основного бака
при открытой камере, периодически должен включаться
масляный насос перекачки масла из резервного в рабо-
чий бак. При работе компенсатора вытяжной вентиля-
258
тор резервного маслобака и масляный насос не включа-
ются. У компенсаторов с бесщеточным возбуждением
обслуживание масляной системы проще (см. гл. 6).
У компенсаторов должны поддерживаться определен-
ные параметры газа Чистота водорода должна быть не
менее 96% и наличие кислорода не выше 2%. Взятие
пробы газа из корпуса компенсатора и химический ана-
лиз его производятся 1 раз в сутки. Влажность водоро-
да должна быть не выше 85% (при температуре 30—
40°С). Она обычно проверяется раз в 8—10 дней. Прак-
тически в компенсаторах влажность газа значительно
ниже. Давление газа в корпусе компенсатора не должно
отличаться от номигального более чем на 104 Па. При
резком изменении чистоты водородапо показаниям газо-
анализатора следует выполнить химический анализ газа
и в случае значительного понижения чистоты водорода
(менее 94%) произвести интенсивную продувку компен-
сатора водородом (8—10 баллонов). Одновременно про-
веряется отсутствие подсоса воздуха маслонасосом, при
котором будут наблюдаться сильные качания стрелок
манометров напористо маслопровода, и при необходи-
мости включают резервный насос. Если не выявится
причина снижения чистоты водорода, компенсатор пере-
водится на воздушное охлаждение при соответствующем
снижении нагрузки. Перед переводом автоматический
газоанализатор следует отключить из схемы.
Вытеснение водорода углекислотой, так же как и
в процессе заполнения корпуса водородом, по возмож-
ности следует выполнять при остановленной машине,
поскольку при работающем компенсаторе расход газа
возрастает соответственно в 2—3 раза.
При осмотрах компенсатора проверяются вибрация
машины и сопротивление изоляции обмотки ротора. По-
следняя проверяется с помощью высокоомного вольт-
метра (0,04—0,05 МОм), установленного на панели
управления компенсатора, и переключателя. Измеряются
напряжения между каждым контактным кольцом и ва-
лом U\, U2, а также напряжение на кольцах U, а у ком-
пенсаторов с бесщеточным возбуждением напряжение
вентильных колес относительно вала.
Сопротивление изоляции, МОм, равно:
То» ((/,4-1/. О’
где г— внутреннее сопротивление прибора, Ом.
17*	259
При нормальной изоляции напряжения U\ и Ui равны.
В случае появления замыкания обмотки на корпус
вольтметр показывает указанные напряжения, при этом
их сумма равна напряжению на кольцах. По соотноше-
нию напряжений V\ и Uj определяют место замыкания
обмотки на корпус.
Сопротивление изоляции должно быть не менее
0,5 МОм. У компенсаторов с контактными кольцами
в случае увеличенного износа щеток и попадания уголь-
ной пыли на обмотки происходит значительное снижение
сопротивления изоляции. Допускается оставлять компен-
сатор в работе на 1—2 мес, если сопротивление изоля-
ции не ниже 100 кОм и оно больше нс снижается. Из-
мерения изоляции при этом производят через 3—4 ч.
Работа компенсатора с замыканием обмотки ротора на
корпус в одной точке опасна, так как при появлении
второго замыкания из-за магнитной асимметрии (зако-
рачивается часть катушек полюсов) возникают большие
динамические усилия. В машинах со стояковыми под-
шипниками может произойти отрыв болтов, крепящих
стояки, что приводит к тяжелой аварии. Включение за-
щиты от двойного замыкания обмотки возбуждения не
всегда гарантирует защиту компенсатора от поврежде-
ния.
Изоляцию подшипников следует проверять на вра-
щающемся компенсаторе не реже 1 раза в месяц,
используя для этого контакт вала, выведенный на блок
зажимов, поскольку у компенсаторов изолируются оба
подшипника.
Сопротивление изоляции обмотки статора следует про-
верять после полной остановки машины и разборки
схемы.
Компенсаторы 1 раз в год подвергаются ревизии и
тщательному осмотру с проведением текущего ремонта
машины и вспомогательного оборудования.
Ремонт компенсатора с выемом ротора целесообраз-
но производить после 2 лет с начала эксплуатации, если
ранее не были обнаружены неисправности в работе.
В дальнейшем ремонт компенсатора производится через
4—6 лет в зависимости от состояния машины. Для со-
кращения сроков ремонта компенсатора необходимо
иметь подробный перечень работ с учетом замеченных
в эксплуатации неполадок (вибрации подшипников,
утечки водорода и места утечек и др.), наличия требуе-
260
мого количества запасных частей, изоляционных и вспо-
могательных материалов. Основное внимание обращает-
ся на состояние обмотки статора и на ротор. При осмот-
ре статора необходимо проверять плотность заклиновки
стержней в пазах; отсутствие деформаций лобовых час-
тей обмотки и целостность шнуровых бандажей; крепле-
ние распорок между лобовыми частями стержней, накла-
док, кронштейнов, выводив обмотки и т. д.; плотность
прессовки зубцов сердечника статора.
Слабые клинья обмотки следует закрепить, подкла-
дывая под клинья дополнительные стеклотекстолитовые
или гетннаксовые прокладки толщиной 1—2 мм, покры-
тые изоляционным лаком. В случае, если между стерж-
нями и боковыми стенками пазов имеется увеличенный
зазор (более 0,6 мм), необходимо уплотнить пазы про-
кладками из стеклотекстолита, покрытыми полупрово-
дящим лаком. Плотная клиновка стержней в пазах су-
щественно повышает эксплуатационную надежность
обмотки. Лобовые части обмоткн должны быть чистыми.
При необходимости восстановления лакового покрытия
лобовых частей применяют лак ГФ-92ХС, нанося тонкий
слой пульверизатором, при этом следует иметь в виду,
что лак можно наносить только на чистую, сухую
поверхность, очищенную бензином или уайт-спи-
ритом.
Плотность запрессовки зубцовой зоны сердечника
статора проверяется в двух-трех крайних пакетах. Слабо
запрессованные зубцы покрываются лаком и закрепля-
ются тетинаксовыми клиньями, чтобы предотвратить
разрушение изоляции между листами зубцов и истира-
ние изоляции стержней обмотки. При обнаружении повы-
шенного нагрева отдельных зубцов и наличия следов
электроконтактной коррозии на поверхности следует
в каждом зубце проложить полоски слюды на глубину
30—40 мм (через 3 -4 листа) и промазать зубцы жид-
ким подогретым лаком.
Следует произвести продувку сжатым воздухом и
очистку вентиляционных каналов сердечника статора от
налета масла и пыли. До начала и после окончания
ремонта производят измерение сопротивления изоляции
обмотки, сопоставляя данные измерения с данными, по-
лученными при приемных испытаниях компенсатора.
Для проверки качества паек обмотки производят изме-
рения сопротивления обмотки постоянному току.
261
За время ремонта осматривают газовые охладители»
очищают трубки, при необходимости промывают сла-
бым раствором соляной кислоты (3—4%) для удаления
накипи и проверяют надежное уплотнение охладителей
внизу корпуса машины. При наличии трещин на поверх-
ности резиновых прокладок их заменяют. В случае вы-
явления течей в трубах допускается заглушить часть
трубок — до 5%, установив с обоих конпов трублк де-
ревянные или стальные пробки. После ремонта газоох-
ладители испытываются давлением 5-10s Па в течение
30 мин.
Ротор необходимо очистить, проверить сопротивление
изоляции обмотки возбуждения, которое после очистки
должно быть не менее 3—5 МОм. В случае пониженного
сопротивления изоляции следует выяснить, какой из уча-
стков роторной цели является дефектным. Чаще всего
пониженное сопротивление появляется из-за загрязнения
изоляционных прокладок, распорок или деталей межка-
тушечных соединений. В случае низкого сопротивления
изоляции полюсов из-за попадания угольной пыли во
внутренние вентиляционные каналы катушек принима-
ются меры по ее удалению без съема полюсов, являюще-
гося весьма трудоемкой операцией. Через вентиляцион-
ные отверстия в полюсных башмаках осуществляют про-
дувку сжатым воздухом давлением (2—3) -105 Па и
многократную промывку бензином с помощью пульвери-
затора, проворачивая при этом ротор.
Если в компенсаторе наблюдалась повышенная виб-
рация, проверяют катушки обмотки ротора на отсутст-
вие витковых замыканий. В компенсаторах с шихтован-
ными полюсами следует проверить, не нарушены ли
пайки крайних стержней демпферной обмотки полюсов.
При ремонте ротора необходимо также проверить меж-
дукатушечные соединения, крепление сегментов полюсов
и соединения между ними и надежное крепление всех
деталей.
Подшипники компенсатора после разборки подверга-
ются осмотру. Проверяется состояние баббитовой по-
верхности вкладышей или сегментов. Если подшипники
до остановки машины работали нормально и на поверх-
ности вкладышей нет следов значительного натяга баб-
бита, то дополнительная пригонка их по шейкам не тре-
буется. Производится только легкая шабровка мест, на
которых имеются натиры, проверяются скосы для захода j
262
масла и шлифуются шейки вала для удаления царапин
и рисок.
При ремонте компенсатора принимаются меры по
обеспечению надежной герметизации машины. Перед
остановкой компенсатора надо определить суточный рас-
ход водорода. Если он выше нормы, необходимо произ-
вести опрессовку машины номинальным давлением и
установить места протечек. После разборки устраняют
все обнаруженные при испытаниях дефекты и заменяют
резиновые прокладки, имеющие значительные остаточ-
ные деформации. При этом проверяют уплотнение каме-
ры контактных колец и исправность трубопроводов и
вентилей газовой системы. Наряду с ревизией и ремон-
том компенсатора производят ремонт возбудителя или
возбудительного агрегата, водяных и масляных насос-
ных агрегатов и проверяют панели управления и защиты
компенсатора. После ремонта в процессе сборки компен-
сатора необходимо производить контрольную проверку
воздушного зазора, снять оттиски для определения за-
зоров в подшипниках и сравнить замеры с данными мон-
тажного формуляра при сдаче компенсатора в эксплуа-
тацию. Высоковольтные испытания изоляции обмоток
выполняют по действующим нормам для эксплуатации
высоковольтного обоэудования.
Ввод компенсатора в эксплуатацию после ремонта
выполняется в той же последовательности, что и при
включении машины после монтажа. Выполняется про-
верка теплового состояния компенсатора при разных
нагрузках с проверкой вибрации подшипников. При не-
обходимости осуществляют балансировку ротора.
П Р Н Л О Ж Г. Н И Е
Синхронные компенсаторы с водородным
ОХЛАЖДЕНИЕМ СЕРИИ КСВБ и КСВБО
Заводом Уралэлектротяжмаш им. В. И. Ленина серийно изго-
товляются синхронные компенсаторы мощностью 50, 100 и 100 МВ-А
для регулирования напряжения и реактивной мощности электриче-
ских сетей частотой 50 Гц. Компенсаторы горизонтальные, гермети-
чески закрытые, с водородным охлаждением устанавливаются на
открытых подстанциях мощных энергосистем. Температура окружа-
ющего воздуха от минус 40 до плюс 10'С.
Возбуждение компенсаторов бесщеточное. Системы возбуждения
компенсаторов могут выполняться реверсивными и нереверсивными.
При реверсивной системе синхронный компенсатор имеет две обмот-
ки на роторе. Основная обмотка ротора служит для положительно-
го возбуждения, дополнительная обмотка ротора — для отрицатель-
ного возбуждения. Магнитодвижущая сила дополнительной обмотки
составляет около 15% МДС основной обмотки.
К основной обмотке ротора подключен диодный бесщеточный
возбудитель положительного Возбуждения, состоящего из обращен-
ного синхронного генератора и вращающегося диодного выпрямите-
ля. а к дополнительной обмотке ротора, возбудитель отрицательно-
го возбуждения меньшей мощности. Возбудители имеют дополни-
тельную защиту от внутренних коротких замыкающий. Возбудители
выполнены герметически закрытыми, установлены с обеих сторон
компенсатора, якоря обращенных генераторов и блоки выпрямите-
лей расположены на валу компенсатора.
Система возбуждения снабжена автоматическим регулятором
возбуждения, который в зависимости от напряжения сети, обеспе-
чивает изменение мощности компенсатора в широком диапазоне —
от максимальной с отстающим током до поминальной при опережа-
ющем токе и форсировку возбуждения до двойного номинального
тока при снижении напряжения сети более 15%. Применение отри-
цательного возбуждения позволило практически без существенного
увеличения габаритных размеров н массы компенсаторов повысить
мощность в режиме с отстающим током на 65—80%. Компенсаторы
с нереверсивным возбуждением снабжены только бесщеточными воз-
будителями положительного возбуждения, аналогичного исполнения
как указано выше, и работают с отстающим током при отключенном
возбуждении.
Технические данные компенсаторов приведены в табл. П-1 и па-
раметры в табл. П-2.
Пуск компенсаторов асинхронный, от пониженного через реак-
тор напряжения сети. Напряжение па шннах компенсатора при пус-
ке 0,4 номинального, пусковой ток не превышает двукратного номи-
нального. Длительность пуска компенсаторов 25—30 с.
Синхронные компенсаторы снабжены датчиками контроля и за-
щиты, управление работой компенсаторов во всех режимах пол-
ностью автоматизировано.
Конструкция компенсаторов позволяет производить выкатку ро-
тора при ревизии без полной разборки машины, сдвига статора н
разборки ошпковки, трубопроводов, а также производить безкрапо-
вый монтаж и ревизию машин с помощью специальных приспособ-
лений, входящих в комплект поставки компенсаторов.
264
Таблица П-1
Технические данныз синхронных компенсаторов с водородным
охлаждением
J Тми пим1Ц'1К»1\4Ш	Избыточное ДАВ-пенне подорода, Х1'> Па	Мощность три «терг- жающем тисе, МВ-А	Мощность три слетаю- щем токе, МВ-А	Напряжение, кВ	Частота вращения, об/мпн	Потери. кВт	Возбуж- дение	
							Положи- тельное	
							Напряже- ние, В	| Той А,
КСВБ 5MIVI	1	50	20	Л	750	800	150	1250
КСБО 5MIVI	1	ВО	40	11	750	800	150	1250
КСВБ 100-1!VI	2	100	50	11	750	1350	195	1380
КСВБО 100-IIVI	2	100	82,5	11	750	1350	195	15Г0
КСВБ 160I5VI	2	160	80	15,75	750	1750	300	1000
КСВБО 1S0-I5VI	2	160	130	15,75	750	17S0	300	1630
Продолжение табл. П-1
Тип компенсаторе	Возбуж деине		Пусковые харак- леристики D|W V=0,4 V|f			м an о	Момент инерции рото- ра. т-м»	Масса, т		
	Отпила- тельное							I	Ротора	Компенсатора
	Напряже ние, В	Ток, А	*—	''si	J	4					
КСВБ 50.11 VI				2,0	0.14	30	0,5	31	74,5	45	148,3
КСБО '0-IIVI	120	22S	2.0	0.14	30	0.5	31,5	74,6	46	150
КСВБ 103-IIVI	—	—.	2,0	0,2	30	0,52	55	ИЗ	77	225.5
КСВБО 100-1! VI	ко	290	2.0	0.2	30	0,52	50.5	ИЗ	78	230
КСВБ 160-J5VI	—	—	2,0	0.22	за	0.53	75,8	ISO	ПО	310
КСВБО 160-I5VI	380	300	2,0	0.22	за	0.53	79.0	150	112	315
Таблица П-2
Реактивные сопротивления и постоянные времени
синхронных компеасаторов
Тип компенсатора	В относительных единицах						В секундах			
	Я<		x"d	‘я	К	Ло	’•rfo	T'd	T"d	1'.
КСВБ 50-11VI КСВБО SO-IIVI	2.2	0,43	0.26	1,18	0.29	0,12	7.6	1.5	0.06	0,23
КСВБО 100-I1VI КСВБО I00-IIVI	2.1	0.4	0,2	1.26	0,21	0.1	9,5	1.8	0.06	0.2
КСВБ 1R0-15VI КСВБО I60-15VI	2.0	0.45	0,2	1.3	0,21	0.12	9.2	2,06	0.05	0,26
265
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Баптндпнов Л. Н. и др. Электрические сети и станции М.;
Госэнергоиэдат, 1963.
2.	Мельников И. А., Рокотян С. С., Шерснцис А. Н. Проектиро-
вание электрической части воздушных линий электропередач 330—
500 кВ. М.: Энергия, 1974.
3.	Дальние электропередачи 500 кВ. Сб. статей/ Под рад.
А. М. Некрасова и С. С. Рокотяна. М.: Энергия, 1964.
4.	Веников В. А. Электромеханические переходные процессы
в электрических системах.—М. — Л.: Госэнергоиэдат, 1958.
5.	Алексеев А. Е. Конструкция электрических машин. Л.: Гос-
энергоиздат, 1958.
6.	Турбогенераторы. Расчет и конструкция/ Под. ред. II. П. Ива-
нова и Р. А. Лютера. Л.: Энергия, 1967.
7.	Синхронные компенсаторы/ Гольдеиберг С. И., Моз Л. С.,
Нейман 3. Б., Пекне В. 3. М.: Энергия, 1969.
8.	Сыромятников И. А. Режимы работы синхронных генераторов.
М.: Госэнергоиэдат, Г952.
9	Титтель Т. Синхронные компенсаторы большой мощности.
— В кн.: Электрические машины специального назначения. Л.: Гос-
энергоиздат, 1960.
10.	Суханов Л. А., Редкова Г. П. Синхронные компенсаторы
большой мощности за рубежом. Обзорная информация. М.: Информ-
электро, 1974.
11.	Данилевич Я Б., Кашарскин Э. Г. Добавочные потери
в электрических машинах. Л.: Госэнергоиэдат, 1963.
12.	Соколов Н. И. Статическая устойчивость передачи с регули-
руемыми синхронными компенсаторами. Электричество, 1957, № 5,
с. 25—30.
13.	Соколов Н. И. Знакопеременное возбуждение синхронных
компенсаторов в режимах потребления реактивной мощности.—
Электричество, 1960, № 5, с. 28—31.
14.	Технико-экономическая эффективность использования син-
хронных компенсаторов/ Бурцева Г. Е., Глебов И. А., Захаро-
ва Е П-. Нейман 3. Б. - Электротехника, 1972, № 10, с. 1—5.
15.	Нейман 3. Б., Пекне В. 3. Применение массивных полюсов
в синхронных компенсаторах. — Электротехника, 1967, № 1, с. 19—
22.
16.	Пекие В. 3. Особенности эксплуатации синхронных компен-
саторов с водородным охлаждением. Электрические станции, 1967,
№ 10, с. 49—53.
17.	Бесщеточные системы возбуждения мощных турбогенерато-
ров и синхронных компенсаторов. Сб. научных трудов ВНИИэлект-
ромаш, 1977.
18.	Жерве Г. К. Промышленные испытания электрических ма-
шин, 2 е изд. Л.: Госэиергонэдат, 1959.
19.	Антонян А. И., Шахматов М. А. Монтаж турбогенераторов
с водородным охлаждением. Л.: Госэнергоиэдат, 1963.
266
20.	Апольцев Ю. А. Эксплуатация синхронных компенсаторов.
М.: Энергия, 1966.
21.	Инструкция по эксплуатации и ремонту генераторов на
электростанциях. М.: 1974.
22.	Воробей В. В., Пекне В. 3., Федоров В. Ф. Бесщеточный воз-
будитель синхронного компенсатора мощностью 50 МВ.—Электро-
техническая промышлегность. Электротехнические машины, 1974,
вып. 10(44).
23.	Глебов И. Л. Системы возбуждения мощных синхронных ма-
шин. М.: Наука, 1979.
24.	Виноградов Н. В. Производство электрических машин. М.:
Энергия, 1970.
25.	Обмотки электрических машин/ Зимин В. И., Каплан Н. Я.,
Палей И. И. и др. Л.: Энергия, 1976.
26.	Кулаковский В. Б. Профилактические испытания и дефекты
изоляции крупных электрических машин. М.: Энергия, 1970.
27.	А. С. 148682 (СССР). Сегментный подшипник/ Коренц-
вит Ф. Р., Пекне В. 3., Хлебутина М. Н. Опубл, в «Бюл. цзобрет.
и товарных знаков», 1962,'№ 13.
28.	А. С. 157401 (СССР). Синхронный компенсатоо/ Пекне В. 3.
Опубл, в Бюл. изобрет. и товарных знаков, 1964, № 18.
29.	А. С. 161807 (СССР). Устройство для компенсации реактив-
ной мощности/ Герасименко Ю. Н., Коренцвит Ф. Р., Пекне В. 3.
Опубл, в «Бюл. изобрет. и товарных знаков», 1964, Xs 8.
30.	А. С. 162215 (СССР). Способ изолировки мест соединений/
Цырин М. 3., Лов Н. С. Опубл, в «Бюл. изобрет. и товарных зна-
ков», 1964, № 9.
31.	А. С. 183266 (СССР). Система охлаждения ротора синхрон-
ной явнополюсной машины/ Пекне В 3., Мальцев В. В. Опубл, в
бюл. «Изобретения Промышленные образцы. Товарные знаки», 1966,
№ 13.
32.	А. С. 192899 (СССР). Крупный синхронный компенсатор/
Пекне В. 3. Опубл, в бюл. «Изобретения. Промышленные образцы.
Товарные знаки», 1967, № 6.
33.	А. С. 219684 (СССР). Обмотка статора электрической маши-
ны/ Пекне В. 3. Опубл, в бюл. «Изобретения. Промышленные образ-
цы. Товарные знаки», 1968, № 19.
34.	А. С. 226708 (СССР). Система охлаждения ротора синхрон-
ной явнополюсной машины/ Пекне В. 3., Хлсбутнна Ф Р., Коренц-
вит Ю. Н. и др. Опубл, в бюл. «Изобретения. Промышленные образ-
цы. Товарные знаки», 1968, № 29.
35.	А. С. 266032 (СССР). Крупный синхронный компенсатор
с водородным охлаждетнем/ Герасименко Ю. И., Коренцвит Ф. Р.
Опубл, в бюл. «Открытия. Изобретения. Промышленные образцы.
Товарные знаки», 1969, № И.
36.	А. С. 379020 (СССР). Устройство для защиты от перенапря-
жений обмотки ротора синхронной явнополюсной машины с бесще-
точным возбуждением/ Пекне В. 3., Бугаев В. А. Опубл, в бюл.
«Открытия. Изобретении. Промышленные образцы. Товарные знаки»,
1973, № 19.
37.	А. С. 432638 (СССР). Бесщеточный возбудитель синхронной
машины/ Федоров В. Ф., Воробей В. К., Стрелков В. Г. Опубл,
в бюл.«Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные
знаки», 1974, Xs 22.
267
38.	А. С. 445099 (СССР). Ротор синхронной явпополюспой ма-
шины/ Глебов И. А„ Пекне В. 3., Федоров В. Ф., Воробей В. К.
Опубл, в бюл. «Открытия. Изобретения. Промышленные образцы.
Товарные знаки», 1974, № 36.
39.	А. С. 509951 (СССР). Электромашнпный агрегат/ Гле-
бов И. А., Пекне В. 3.. Федоров В. Ф., Воробеи В. К. Опубл, в бюл.
«Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки»,
1976, № 13.
40.	А. С. 570956 (СССР). Ротор синхронной машины/ Пек-
не В. 3., Гольденберг С. И. Опубл, в бюл. «Открытия. Изобретения.
Промышленные образцы. Товарные Знаки», 1977, № 32.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ... s	•
Глава первая. Применение Синхронных компенсаторов
в энергетических системах................................
1-1. Режимы работы и компенсирующие устройства
в энергетических системах............................
1-2. Принцип работы синхронного компенсатора н его
регулирующая способность .	,....................
1-3. Применение синхронных компенсаторов и батарей
конденсаторов в энергосистемах.......................
Глава вторая. Установка синхронных компенсаторов на
подстанциях .............................................
2-1. Установка сшхрониых компенсаторов с водородным
охлаждением..........................................
2-2 Установка синхронных компенсаторов с воздушным
охлаждением..........................................
Глава третья. Конструкция синхронных компенсаторов
с водородным охлаждением..............................  34
3-1. Основные требования к конструкции компенсаторов 34
3-2. Выбор частоты вращения.............................41
3-3. Конструкция компенсаторов..........................45
3-4. Вентиляция ,...................................... 56
Глава четвертая. Конструкция статора, обмотки и газо-
охладителей компенсаторов с водородным охлаждением 65
4-1. Статор компенсатора...................' .	65
4-2. Обмотка статора.................................
4-3. Газоохладители.....................................82
Глава пятая. Конструкция ротора.............................86
5-1. Общие положения....................................86
5-2. Остов ротора, вал . ...............................87
5-3. Полюсы и обмотка ротора............................92
5-4. Вентиляторы, контактные кольца и токоподвод ротора 102
Г л а в а шестая. Конструкция щитов, подшипников, каме-
ры контактных колец и система питания подшипников
маслом......................................................ЮЗ
6-1. Щиты .............................................163
6-2. Подшипнике......................................106
6-3. Камера контактных	колец и	уплотнение	вала . .	.	111
6-4. Система питания	маслом	подшипников	.	.	.	.	114
269
Глава седьмая. Конструкция синхронных компенсаторов
с воздушным охлаждением.....................................На
7-1. Основные особенности............................
7-2. Конструкция......................................  119
7-3. Вентиляция.........................................126
Глава восьмая. Возбуждение синхронных компенсаторов 129
8-1. Элек1римашпньан и ионная	системы	возбуждения 129
8-2. Статическая тиристорная реверсивная система воз-
буждения	...................................131
8-3. Бесщеточное	возбуждение...........................133
8-4. Конструкция	бесщеточных	возбудителей	.	140
8-5. Аппаратура автоматического управления и защиты
синхронного компенсатора с бесщеточным возбуди-
телем .	  149
Глава девятая. Синхронный компенсатор с водяным
охлаждением .	..............................151
Глава десятая. Подготовка к монтажу компенсаторов
с водородным охлаждением..............................157
Глава одиннадцатая. Бескрановый монтаж синхрон-
ных компенсаторов с водородным охлаждением .	.	.	159
11-1. Способы бескранового монтажа.................159
11-2. Монтаж фундаментных плит и статора ....	166
11-3. Монтаж ротора................................169
Глава двенадцатая. Монтаж подшипников, центровка
компенсатора, сборка щитов и камеры контактных колец 172
12-1. Монтаж подшипников...........................172
12-2. Центровка компенсатора.......................180
12-3, Сборка диффузоров, газоохладителей и камеры кон-
тактных колец...................................183
12-4. Сборка масляной	системы......................185
Глава тринадцатая. Монтаж бесщеточных возбудите-
лей ..................................................187
13-1. Монтаж бесщеточных возбудителей для положнтель.
кого возбуждения компенсаторов..................187
13-2. Монтаж бесщеточных возбудителей для реверсивного
возбуждения компенсаторов.......................194
Глава четырнадцатая. Система водородного охлаж-
дения компенсаторов ................................. 198
14-1. Назначение системы...........................198
14-2. Описание системы	и ее монтажа ...............201
14-3. Перевод компенсатора на водородное охлаждение и
эксплуатация................................... 206
Глава пятнадцатая. Испытания синхронных компен-
саторов ......................................... ...	211
15-1. Испытания узлов компенсаторов в процессе производ-
ства ...........................................212
15-2. Испытания собранных компенсаторов на предприя-
тии-изготовителе ...............................216
270
15-3, Испытания при монтаже компенсаторов .	.	.	.
15-4. Приемо-сдаточные испытания перед вводом компен-
саторов в эксплуатацию.............................
Глава шестнадцатая. Эксплуатация синхронных ком-
пенсаторов ...........................................
16-1. Общие требования к эксплуатации..............
16-2. Пусковой режим...............................
16-3. Режимы работы и контроль температуры . .	.	.
10-4. Эксплуатация контактных колец и щеточного аппа-
рата .................................... .........
16-5 Эксплуатация бесщеточной системы возбуждения .
16-6. Уход за компенсатором и ревизия..............
Приложение. Синхронные компенсаторы с водородным
охлаждением серий КСВБ и КСВБО........................
Список литературы.....................;...............
228
232
236
236
241
246
252
255
257
264
266