Разработка генератора для малого капсульного гидроагрегата
Ключевые слова:
гидрогенератор, синхронный генератор, улучшение прототипа, КПД генератора, снижение массы, расход воздуха на вентиляцию, мультипликатор, индукторный генератор
Аннотация
Статья посвящена разработке конструкции генератора для малого капсульного гидроагрегата. В качестве вариантов конструкции рассматривались синхронные агрегаты с бесщеточным возбудителем и щеточно-контактным аппаратом, с возбуждением от постоянных магнитов, а также индукторный генератор. Выполнены электромагнитный, вентиляционный и тепловой расчеты, а также расчет динамики и прочности основных узлов синхронного генератора с бесщеточным возбудителем. Решены основные технические задачи: уменьшение массогабаритных показателей генератора, снижение его материалоемкости, обеспечение меньшей себестоимости, увеличение КПД и повышение монтажной готовности и ремонтопригодности, снижение вентиляционных потерь, проработка системы вентиляции, а также повышение автономности работы. Показано, что количественные и качественные характеристики генератора могут быть значительно улучшены с применением концепции синхронной явнополюсной электрической машины. Показана возможность стабильной работы генератора при различных режимах его использования.
Литература
1. ГОСТ Р 55260.2.1-2012. Гидроэлектростанции. Ч. 2-1. Гидрогенераторы. Технические требования к поставке. М.: Стандартинформ, 2015, 43 с.
2. Schlemmer E. et al. HYDROMATRIX® and StrafloMatrix, Electric Energy from Low Head Hydro Potential. – 2007 International Conference on Clean Electrical Power, 2007, pp. 329–334, DOI: 10.1109/ICCEP.2007.384232.
3. Cui X., Binder A., Schlemmer E. Straight-Flow Permanent Magnet Synchronous Generator Design for Small Hydro Power Plants. – 2007 International Conference on Clean Electrical Power, 2007, pp. 323–328, DOI: 10.1109/ICCEP.2007.384231.
4. Морозов А.А. Турбинное оборудование гидроэлектростанций. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1958, 519 с.
5. Boguslawsky I., Korovkin N., Hayakawa M. Large A.C. Machines: Theory and Investigation Methods of Currents and Losses in Stator and Rotor Meshes Including Operation with Nonlinear Loads. Tokyo: Springer, 2017, 550 p.
6. Домбровский В.В., Иванов Н.П. Проектирование гидрогенераторов: т. 2. Л.: Энергия, 1967, 360 с.
7. Сегозерская МГЭС [Электрон. ресурс], URL: http://ntcvie.ru/index.php/ru/ob-ekty/item/25-segozerskaya-mges (дата обращения: 19.07.2022).
8. Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. Ч. 2. Л.: Энергия, 1973, 648 с.
9. Домбровский В.В., Хуторецкий Г.М. Основы проектирования электрических машин переменного тока. Л.: Энергия, 1974, 504 с.
10. Кулаковский В.Б. Работа изоляции в генераторах: Возникновение и методы выявления дефектов. М.: Энергоиздат, 1981, 256 с.
11. IEC 60076-7:2018. Ed. 2.0: Power Transformers – Part 7: Loading Guide for Mineral-Oil-Immersed Power Transformers, 2018, 89 p.
12. Коровкин Н.В., Марков М.А. Оптимизация параметров турбогенератора ТВВ-360 по векторному критерию качества. – Известия РАН. Энергетика, 2020, № 4, с. 49–54.
13. Markov M.A., Korovkin N.V. Multi-Objective Optimization of the Operational Characteristics for Turbogenerator TVV-360. – Proceedings of the 2022 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus), 2022, pp. 1230–1233.
#
1. GOST R 55260.2.1-2012. Gidroelektrostantsii. CH. 2-1. Gidrogeneratory. Tekhnicheskie trebovaniya k postavke (Hydro Power Plants. Part 2-1. Hydrotreaters. Procurement Specifications). M.: Standartinform, 2015, 43 p.
2. Schlemmer E. et al. HYDROMATRIX® and StrafloMatrix, Electric Energy from Low Head Hydro Potential. – 2007 International Conference on Clean Electrical Power, 2007, pp. 329–334, DOI: 10.1109/ICCEP.2007.384232.
3. Cui X., Binder A., Schlemmer E. Straight-Flow Permanent Magnet Synchronous Generator Design for Small Hydro Power Plants. – 2007 International Conference on Clean Electrical Power, 2007, pp. 323–328, DOI: 10.1109/ICCEP.2007.384231.
4. Morozov A.A. Turbinnoe oborudovanie gidroelektrostantsiy (Turbine Equipment for Hydroelectric Power Plants). М.-L.: Gosenergoizdat, 1958, 519 p.
5. Boguslawsky I., Korovkin N., Hayakawa M. Large A.C. Machines: Theory and Investigation Methods of Currents and Losses in Stator and Rotor Meshes Including Operation with Nonlinear Loads. Tokyo: Springer, 2017, 550 p.
6. Dombrovskiy V.V., Ivanov N.P. Proektirovanie gidrogenerato-rov (Design of Hydrogenators): vol. 2. L.: Energiya, 1967, 360 p.
7. Segozerskaya MGES (Segozerskaya SHPP) [Electron. resour-ce], URL: http://ntcvie.ru/index.php/ru/ob-ekty/item/25-segozerskaya-mges (Date of appeal 19/07/2022).
8. Kostenko M.P., Piotrovskiy L.M. Elektricheskie mashiny. Ch. 2 (Electric Machines. Part 2). L.: Energiya, 1973, 648 p.
9. Dombrovskiy V.V., Hutoretskiy G.M. Osnovy proektirovaniya elektricheskih mashin peremennogo toka (Basics of Designing AC Electric Machines). L.: Energiya, 1974, 504 p.
10. Kulakovskiy V.B. Rabota izolyatsii v generatorah: Voznik-novenie i metody vyyavleniya defektov (Work of Insulation in Generators: Occurrence and Methods for Detecting Defects). M.: Energoizdat, 1981, 256 p.
11. IEC 60076-7:2018. Ed. 2.0: Power Transformers – Part 7: Loading Guide for Mineral-Oil-Immersed Power Transformers, 2018, 89 p.
12. Korovkin N.V., Markov M.A. Izvestiya RAN. Energetika – in Russ. (News of the Russian Academy of Sciences. Power Engineering), 2020, No. 4, pp. 49–54.
13. Markov M.A., Korovkin N.V. Multi-Objective Optimization of the Operational Characteristics for Turbogenerator TVV-360. – Proceedings of the 2022 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus), 2022, pp. 1230–1233.
2. Schlemmer E. et al. HYDROMATRIX® and StrafloMatrix, Electric Energy from Low Head Hydro Potential. – 2007 International Conference on Clean Electrical Power, 2007, pp. 329–334, DOI: 10.1109/ICCEP.2007.384232.
3. Cui X., Binder A., Schlemmer E. Straight-Flow Permanent Magnet Synchronous Generator Design for Small Hydro Power Plants. – 2007 International Conference on Clean Electrical Power, 2007, pp. 323–328, DOI: 10.1109/ICCEP.2007.384231.
4. Морозов А.А. Турбинное оборудование гидроэлектростанций. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1958, 519 с.
5. Boguslawsky I., Korovkin N., Hayakawa M. Large A.C. Machines: Theory and Investigation Methods of Currents and Losses in Stator and Rotor Meshes Including Operation with Nonlinear Loads. Tokyo: Springer, 2017, 550 p.
6. Домбровский В.В., Иванов Н.П. Проектирование гидрогенераторов: т. 2. Л.: Энергия, 1967, 360 с.
7. Сегозерская МГЭС [Электрон. ресурс], URL: http://ntcvie.ru/index.php/ru/ob-ekty/item/25-segozerskaya-mges (дата обращения: 19.07.2022).
8. Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. Ч. 2. Л.: Энергия, 1973, 648 с.
9. Домбровский В.В., Хуторецкий Г.М. Основы проектирования электрических машин переменного тока. Л.: Энергия, 1974, 504 с.
10. Кулаковский В.Б. Работа изоляции в генераторах: Возникновение и методы выявления дефектов. М.: Энергоиздат, 1981, 256 с.
11. IEC 60076-7:2018. Ed. 2.0: Power Transformers – Part 7: Loading Guide for Mineral-Oil-Immersed Power Transformers, 2018, 89 p.
12. Коровкин Н.В., Марков М.А. Оптимизация параметров турбогенератора ТВВ-360 по векторному критерию качества. – Известия РАН. Энергетика, 2020, № 4, с. 49–54.
13. Markov M.A., Korovkin N.V. Multi-Objective Optimization of the Operational Characteristics for Turbogenerator TVV-360. – Proceedings of the 2022 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus), 2022, pp. 1230–1233.
#
1. GOST R 55260.2.1-2012. Gidroelektrostantsii. CH. 2-1. Gidrogeneratory. Tekhnicheskie trebovaniya k postavke (Hydro Power Plants. Part 2-1. Hydrotreaters. Procurement Specifications). M.: Standartinform, 2015, 43 p.
2. Schlemmer E. et al. HYDROMATRIX® and StrafloMatrix, Electric Energy from Low Head Hydro Potential. – 2007 International Conference on Clean Electrical Power, 2007, pp. 329–334, DOI: 10.1109/ICCEP.2007.384232.
3. Cui X., Binder A., Schlemmer E. Straight-Flow Permanent Magnet Synchronous Generator Design for Small Hydro Power Plants. – 2007 International Conference on Clean Electrical Power, 2007, pp. 323–328, DOI: 10.1109/ICCEP.2007.384231.
4. Morozov A.A. Turbinnoe oborudovanie gidroelektrostantsiy (Turbine Equipment for Hydroelectric Power Plants). М.-L.: Gosenergoizdat, 1958, 519 p.
5. Boguslawsky I., Korovkin N., Hayakawa M. Large A.C. Machines: Theory and Investigation Methods of Currents and Losses in Stator and Rotor Meshes Including Operation with Nonlinear Loads. Tokyo: Springer, 2017, 550 p.
6. Dombrovskiy V.V., Ivanov N.P. Proektirovanie gidrogenerato-rov (Design of Hydrogenators): vol. 2. L.: Energiya, 1967, 360 p.
7. Segozerskaya MGES (Segozerskaya SHPP) [Electron. resour-ce], URL: http://ntcvie.ru/index.php/ru/ob-ekty/item/25-segozerskaya-mges (Date of appeal 19/07/2022).
8. Kostenko M.P., Piotrovskiy L.M. Elektricheskie mashiny. Ch. 2 (Electric Machines. Part 2). L.: Energiya, 1973, 648 p.
9. Dombrovskiy V.V., Hutoretskiy G.M. Osnovy proektirovaniya elektricheskih mashin peremennogo toka (Basics of Designing AC Electric Machines). L.: Energiya, 1974, 504 p.
10. Kulakovskiy V.B. Rabota izolyatsii v generatorah: Voznik-novenie i metody vyyavleniya defektov (Work of Insulation in Generators: Occurrence and Methods for Detecting Defects). M.: Energoizdat, 1981, 256 p.
11. IEC 60076-7:2018. Ed. 2.0: Power Transformers – Part 7: Loading Guide for Mineral-Oil-Immersed Power Transformers, 2018, 89 p.
12. Korovkin N.V., Markov M.A. Izvestiya RAN. Energetika – in Russ. (News of the Russian Academy of Sciences. Power Engineering), 2020, No. 4, pp. 49–54.
13. Markov M.A., Korovkin N.V. Multi-Objective Optimization of the Operational Characteristics for Turbogenerator TVV-360. – Proceedings of the 2022 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus), 2022, pp. 1230–1233.
