Підвищення надійності, безпеки та енергоекологічної ефективності генеруючого обладнання електростанцій

Проаналізовано стан, напрямки розвитку та вплив генеруючого обладнання на показники надійності, безпеки та енергоекологічної ефективності енергоблоків електростанцій. Запропоновано та обґрунтовано нові технічні рішення щодо їхнього підвищення....

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Гідроенергетика України
Date:	2011
Main Authors:	Кенсицький, О.Г., Сорокіна, Н.Л.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Інститут електродинаміки НАН України 2011
Subjects:	Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57959
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Підвищення надійності, безпеки та енергоекологічної ефективності генеруючого обладнання електростанцій / О.Г. Кенсицький, Н.Л. Сорокіна // Гідроенергетика України. — 2011. — № 3-4. — С. 46-51. — Бібліогр.: 4 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860212292810964992
author	Кенсицький, О.Г. Сорокіна, Н.Л.
author_facet	Кенсицький, О.Г. Сорокіна, Н.Л.
citation_txt	Підвищення надійності, безпеки та енергоекологічної ефективності генеруючого обладнання електростанцій / О.Г. Кенсицький, Н.Л. Сорокіна // Гідроенергетика України. — 2011. — № 3-4. — С. 46-51. — Бібліогр.: 4 назв. — укр.
collection	DSpace DC
container_title	Гідроенергетика України
description	Проаналізовано стан, напрямки розвитку та вплив генеруючого обладнання на показники надійності, безпеки та енергоекологічної ефективності енергоблоків електростанцій. Запропоновано та обґрунтовано нові технічні рішення щодо їхнього підвищення.
first_indexed	2025-12-07T18:14:47Z
format	Article
fulltext	Н А У К А — Н А У К О В О 2 Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І Гідроенергетика України, 3�4/2011, ISSN 1812�92774646 АА наліз інци дентів на еле к т ро с танціях Ук раїни [1], пов'яза них із не за пла но ва - ни ми відклю чен ня ми енер гоб локів від ме режі та зни жен ням на ван та жен ня, свідчить, що їхня знач на ча с ти на (від 30 до 70 %) вик ли ка на не до стат нь ою надійністю еле к т ро технічно го об - лад нан ня. Зо к ре ма, найбільша ча ст ка в при чи нах не до ви робітку еле к т ро е нергії че рез еле к т ро - технічне об лад нан ня при па дає на ге не ра то ри (до 70 — 80 %), при ст рої ре лей но го за хи с ту та ав то ма - ти ки (до 15%), вимірю вальні транс фор ма то ри (до 7,5%), еле к т ро при во ди (5,8%) і си лові трансфор - ма то ри (до 2,5%). Тоб то са мим не надійним еле - мен том у тех но логічно му лан цюж ку вироб ництва еле к т ро е нергії на сьо годні є ге не ра тор. Зо к ре ма, ви хо дя чи з річно го ви робітку еле к т - ро е нергії в Ук раїні мож на виз на чи ти, що ре аль но з усієї вста нов ле ної по туж ності еле к т ро с танцій у 53,1 млн кВт сьо годні ек сплу а тують ся при близ но 38—40 млн кВт. При цьо му як що ко ефіцієнт ви - ко ри с тан ня по туж но с тей атом них еле к т ро с - танцій ста но вить 77—80 %, то для теп ло вої енер - ге ти ки цей по каз ник знахо дить ся на рівні 28— 34%. Тоб то ча ст ка од но го енер гоб ло ка АЕС по - тужністю 1000 МВт у за галь но му ба лансі енер го - си с те ми близь ко 2,5 %. У та ких умо вах рап то вий вихід з ла ду турбо ге не ра то ра та відклю чен ня від ме режі енер гоб ло ка та кої по туж ності є аварійним ре жи мом для всієї енер го си с те ми, наслідком чо го мо же бу ти відклю чен ня спо жи вачів, пе ре роз - поділ по токів та по ру шен ня ба лан су енергії, зни - жен ня ча с то ти в ме режі то що. При кладів та ких по ру шень у ро боті ук раїнської енер го си с те ми до - стат ньо. Ос нов ною тен денцією в роз вит ку як енер ге - ти ки, так і енер го' та еле к т ро ма ши но бу дуван ня завжди бу ло підви щен ня оди нич ної по туж ності аг ре гатів еле к т ро с танцій, оскільки при цьо му зни жу ва лись пи томі ви т ра ти як на ви го тов лен ня аг ре гатів, так і на будівель но'мон тажні ро бо ти. Од но час но зни жу ва лись ек сплу а таційні ви т ра ти та ви т ра ти ма теріалів на оди ни цю вста нов ле ної по туж ності, збільшу вав ся ко ефіцієнт ко рис ної дії. Сво го ча су французь ки ми спеціаліста ми бу ло підра хо ва но, що капітальні ви т ра ти при спо ру д - женні ядер но го ре ак то ра по тужністю по над 1350 МВт(е) на 50 % менші порівня но з ре ак то ром по - тужністю 300 МВ(е) [1]. Підви щен ня оди нич ної по туж ності ге не ра то - ра при об ме же них га ба ри тах ста то ра може бу ти до сяг ну те, го ло вним чи ном, шля хом підви щен ня лінійно го на ван та жен ня , тоб то збільшен ням щільності стру му в об мотці, що мож ли ве тільки при од но часній інтен сифікації охо ло д жен ня. У 70 — 80 рр. ми ну ло го століття пе рехід від повітря но го до вод не во го охо ло д жен ня за ра ху - нок зни жен ня втрат по туж ності та інтен сифікації охо ло д жен ня дав змо гу підви щи ти оди нич ну по - тужність, на при клад, тур бо ге не ра торів від 25 — 60 до 150 — 200 МВт. Якісно новий спосіб охо ло - д жен ня — без по се реднє охо ло д жен ня об мо ток із підви щен ням ти с ку вод ню в кор пусі ге не ра то ра до 0,5 МПа — доз во лив ство рю ва ти ма ши ни оди - нич ною по тужністю в 1000 — 1200 МВт. Од но час - но ря дом фірм бу ли ство рені тур бо ге не ра то ри з без по се реднім рідин ним охо ло д жен ням дис ти ль - о ва ною во дою об мот ки ста то ра. Усе на ве де не ви ще да ло змо гу суттєво підви - щи ти ко ефіцієнт ви ко ри с тан ня ма теріалів у кон - ст рукції по туж них ге не ра торів, тоб то підви щи ти еко номічність їхньо го ви го тов лен ня (рис. 1). І це ПІДВИЩЕННЯ НАДІЙНОСТІ, БЕЗПЕКИ ТА ЕНЕРГОЕКОЛОГІЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ ГЕНЕРУЮЧОГО ОБЛАДНАННЯ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ УДК 621.313 КЕНСИЦЬКИЙ О.Г., канд. техн. наук, Ін'т проблем безпеки АЕС НАН України, СОРОКІНА Н.Л., пров. інж, Ін'т електродинаміки НАН України Про аналізо ва но стан, на прям ки роз вит ку та вплив ге не ру ю чо го об лад нан ня на по каз ни ки надійності, без пе ки та енер гоеко логічної ефек тив ності енер гоб локів еле к т ро с танцій. За про по но ва но та обґрун то ва но нові технічні рішен ня що до їхньо го підви щен ня. Рис. 1. Показники використання матеріалів в залежності від одиничної потужності й типу турбогенераторів: ◊ —ТВ, ТВС # непряме водневе охолодження; — ТВФ # безпосереднє водневе (ротор); Δ— ТГВ — безпосереднє водневе (статор і ротор); о — ТВВ — безпосереднє водяне (статор) і водневе (ротор); ж — ТВМ — безпосереднє масляне (статор) і водяне (ротор); + — Т3В — безпосереднє водяне (статор і ротор). Гідроенергетика України, 3�4/2011, ISSN 1812�9277 4747 Н А У К А — Н А У К О В О 2 Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І не зва жа ю чи на ус клад нен ня кон ст рукції че рез уп ро ва д жен ня до поміжних систем, що за без пе чу - ють функціону ван ня си с те ми охо ло д жен ня: га зо - вої си с те ми, си с те ми масло за без пе чен ня ущільнень ва ла, си с те ми во дя но го охо ло д жен ня об мо ток. Аналіз роз вит ку по туж но го еле к т ро ма ши но - бу ду ван ня дає змо гу ствер д жу ва ти, що надійність ек сплу а тації по туж них ви со ко на ван та же них ма - шин, як пра ви ло, погіршу ва ла ся з уве ден ням но - вих до поміжних си с тем, кож на з яких ма ла свої спе цифічні ва ди, що при зво дили до відмо ви ге не - ра то ра в ціло му. Ус клад нен ня кон ст рукції ге не ра - то ра із зро с тан ням ступе ня йо го за ван та жен ня відбу вається не тільки за ра ху нок збільшен ня кількості до поміжних си с тем, але й за ра ху нок ус - клад нен ня кон ст рукції ос нов них вузлів (ста то ра, ро то ра, кор пу са то що) і су про во д жується по явою спе цифічних де фектів цих вузлів за леж но від на - яв ності тієї або іншої си с те ми. Оскільки вихід із ла ду будь'якої до поміжної си с те ми ге не ра то ра при зво дить до ви ходу з ла ду ма ши ни в ціло му, то ймовірність безвідмов ної ро - бо ти тур бо ге не ра то ра PΣ дорівню ва ти ме здо бут - ку ймовірно с тей безвідмов ної ро бо ти йо го скла - до вих ча с тин, вузлів і до поміжних си с тем Pi , Звідки во че видь, що вве ден ня кож ної но вої си - с те ми су про во д жу ва ти меть ся зни женням імовірності безвідмов ної ро бо ти ге не ра то ра в ціло му, як що од но час но не бу дуть відповідно підви щу ва ти ся ймовірності безвідмов ної ро бо ти всіх або ча с ти ни скла до вих еле ментів і до - поміжних си с тем. Але як що Pi близькі до оди - ниці й відповіда ють межі тех но логічних мож ли - во с тей (тоб то їхнє підви щен ня на сьо годнішньо - му етапі не мож ли ве або пов'яза не із суттєвим по - до рож чан ням кон ст рукції та тех но логії ви го тов - лен ня), то по даль ше ус клад нен ня кон ст рукції з ме тою підви щен ня оди нич ної по туж ності й пи то - мо го на ван та жен ня невідмовно при зве де до зни - жен ня надійності ге не ра то ра в ек сплу а тації та зро с тан ня втрат від по запла но вих про стоїв. Тен денції що до по каз ників надійності енер ге - тич них ма шин при пе ре ході до більш склад них технічних рішень, пов'яза них з інтен сифікацією охо ло д жен ня, до б ре вид но із Табл. 1. Вплив пе ре хо ду до во дя но го охо ло д жен ня об - мот ки ста то ра при вод не во му без по се редньо му охо ло д женні ро то ра для тур бо ге не ра торів по - тужністю 150—300 МВт мож на оціни ти, ви клю - чив ши вплив різниці Pi для си с тем збу д жен ня, щітко во'кон такт но го апа ра ту та інших вузлів. Для цьо го порівняємо ймовірності безвідмов ної ро бо ти ком плек су "ста тор — ро тор". При відсут - ності во дя но го охо ло д жен ня об мот ки ста то ра ця ве ли чи на ста но вить 0,88—0,97 і при на яв ності во - дя но го охо ло д жен ня зни жується до 0,78 — 0,86. Аналіз надійності тур бо ге не ра торів діапа зо ну по туж но с тей від 200 до 1000 МВт свідчить, що най мен ший ко ефіцієнт аварійності KA (ко - ефіцієнт ви му ше но го про стою — KA = 1 − KГ ) ма - ють тур бо ге не ра то ри по тужністю 200—300 МВт з вод не вим охо ло д жен ням (0,2 — 0,3 %). Для тур бо - ге не ра торів по тужністю 200 — 500 МВт із вод не - во'во дя ним охо лоджен ням ста то ра й вод не вим охо ло д жен ням ро то ра цей по каз ник зро с тає до 0,5 % і ви ще, а для тур бо ге не ра торів із за сто су ван ням во дя но го охо ло д жен ня ро то ра він до ся гає 1 — 2 %, що пе ре ви щує гра ничні нор ми ГОСТ 533'2000 (0,5 %). Та ким чи ном, ус клад нен ня кон ст рукції ге не - ра то ра й впро ва д жен ня но вих до поміжних си с тем для інтен сифікації охо ло д жен ня із зро с тан ням Таблица 1. Імовірність безвідмовної роботи турбогенераторів потужністю 150 # 300 МВт та його вузлів і систем Н А У К А — Н А У К О В О 2 Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І Гідроенергетика України, 3�4/2011, ISSN 1812�92774848 оди нич ної по туж ності при зво дить до зни жен ня надійності тур бо ге не ра то ра. У пер шу чер гу са ме для ком пен сації зни жен - ня надійності й впро ва д жу ють ся си с те ми та за со - би кон тро лю й діаг но с ти ки ос нов них вузлів тур - бо ге не ра то ра, ос нов не при зна чен ня яких — раннє ви яв лен ня про гре су ю чих відхи лень у ро боті вузлів і до поміжних си с тем, що мо жуть спри чи - ни ти ви му шені відклю чен ня тур бо ге не ра то ра від ме режі й серй озні втра ти, а та кож своєчас не усу - нен ня цих відхи лень, на при клад при про ве денні пла но во'по пе ре д жу валь но го ре мон ту. Ефек тив не функціону ван ня си с тем кон тро лю та діаг но с ти ки підви щує надійність функціону ван ня скла до вих ча с тин і до поміжних си с тем ге не ра то ра і то му є еко номічно доцільним, не зва жа ю чи на не - обхідність до дат ко вих ви т рат на ство рен ня й обслу го ву ван ня си с те ми кон тро лю й діаг но с ти ки. При род но, са ма си с те ма кон тро лю й діаг ности ки при цьо му має бу ти ви со ко надійною й ма ти що - най мен шу ймовірність по мил ко вих діагнозів, чо - му сьо годні в світі приділяється до стат ньо ба га то ува ги [2]. Дру гим шля хом за без пе чен ня надійності при ус клад ненні кон ст рукції ге не ра то ра та йо го до - поміжних си с тем є ре зер ву ван ня. Третім шля хом за без пе чен ня надійності є шлях, що вип ли ває із на ве де но го ви ще аналізу, — спро щен ня кон ст рукції ос нов них вузлів і відмо ва від низ ки до поміжних си с тем че рез по вер нен ня до менш ефек тив них форм охо ло д жен ня, як що во ни з ура ху ван ням су час них технічних рішень мо жуть за без пе чи ти за да ну оди нич ну по тужність. При цьо му є не ми ну чим пе ре гляд підходів і кри - теріїв, що бу ли раніше прий няті що до еко - номічності (зни жен ня пи томих ви т рат на 1 кВт ус та нов ле ної по туж ності), у бік підви щен ня на - дій ності та зде шев лен ня об слу го ву ван ня, навіть ціною погіршен ня ви ко ри с тан ня ма теріалів і де я - ко го зни жен ня коефіцієнта ко рис ної дії. Для енер ге ти ки ду же важ ли вим є за без пе чен - ня по же жо' та ви бу хо без пе ки об лад нан ня у ма - шин но му залі. Ви ко нан ня цієї умо ви без пе ки сто - сов но по туж но го ге не ра то ра ви ма гає ре алізації низ ки за хис них за ходів при на яв ності вод не во го охо ло д жен ня, але найбільш ра дикаль но мо же бу - ти здійсне не шля хом відмо ви від вод не во го охо - ло д жен ня. Вод не ве охо лоджен ня ак тив них ча с - тин тур бо ге не ра то ра, на при клад, ви ма гає не тільки на яв ності га зо вої си с те ми із спеціаль ним об лад нан ням, що доз во ляє здійсню ва ти без печ не за пов нен ня кор пу са ма ши ни вод нем і витіснен ня ос тан нь о го інерт ним га зом, а потім повітрям, але й си с те ми масло за без пе чен ня з на со са ми, фільт - ра ми, теп ло обмінни ка ми для функціону ван ня ущільнень ва ла. Як що у мас ло си с те мах підшип - ників аг ре гатів по же жо без пе ка сьо годні мо же бу - ти забез пе че на шля хом ви ко ри с тан ня не го рю чо го ма с ти ла, то для мас ло си с тем ущільнень ге не рато - ра цей шлях не при пу с ти мий че рез не ми нучість по па дан ня мас ла з ущільнень у кор пус гене ра то ра та аг ре сивність не го рю чо го ма с ти ла до ви со ко - вольт ної ізо ляції та ла ко вих за хис них по криттів ма ши ни. То му відмо ва від вод не во го охо ло д жен - ня та відсутність мас ля них ущільнень ва ла доз во - ляє повністю ви клю чи ти го рючі ма теріали із зо - ни, де ці ма теріали мо жуть зай ня ти ся. При близ но 15—20 % відмов ге не ра торів із вод не вим охо ло д жен ням спри чи ня ють ся по ру - шен ня ми у ро боті еле ментів га зо вої си с те ми й мас ля них ущільнень з їхньою си с те мою мас ло за - без пе чен ня, зо к ре ма по ру шень га зощільності. Більша ча с ти на ви падків по ру шень га зощільності ге не ра то ра не су про во д жується спа ла ху ван ням вод ню. Се ред ня ча с то та ви ник нен ня за го рянь у га зо - мас ля них си с те мах ге не ра то ра оцінюється ве ли - чи ною 0,005 — 0,01 на ге не ра то ро'рік ек сплу а - тації. Ти по ви ми при чи на ми за го рянь є спала ху - ван ня вод ню при витіках че рез нещільності або тріщи ни про кла док у флан цях, че рез кла па ни гідро за творів на зливі мас ла з ущільнень при на - яв ності де фектів кла панів або ре гуля торів рівня, че рез нещільності в розніман нях зовнішніх щитів ге не ра то ра, кор пусів ущільнень, че рез ущільнен - ня ва ла при різно манітних де фек тах са мих ущільнень, при не пра вильній ро боті ре гу ля торів пе ре па ду ти с ку "мас ло — во день" і си с тем ре зер - ву ван ня то що. Мо жуть ви ни ка ти та кож зай ман ня мас ла при витіках ос тан нь о го че рез нещільності або тріщи ни прокла док у флан цях або ар ма турі. При різко му збільшенні вібрації ва ло про во - ду, що су про во д жується по шко д жен ням ва ла та під шип ників, відбу вається по шко д жен ня вод не - вих ущільнень, зовнішніх щитів ге нера то ра і, як наслідок, ка та ст рофічне ро зущільнен ня си с те ми вод не во го охо ло д жен ня із наступ ним зай ман ням мас ло'вод не вої суміші й по же жею в ма шин но му залі, що при зво дить до по шко д жен ня або об ва лен - ня кон ст рукцій покрівлі. При кла дом та кої ава рії є по же жа у машин но му залі енер гоб ло ка № 2 ЧА ЕС 11 жовт ня 1991 р., що фак тич но при зве ла до при - скоре но го за крит тя станції. Як що б не во день у кор пусі ге не ра то ра, мож ли во, станція пра цю ва ла б і до нині. Ча с то та та ких важ ких аварій є не знач ною (при близ но один ви па док на 300 — 1000 гене ра то - ророків), але во ни при зво дять до знач них еко - номічних збитків. При цьо му ве ли ка ймовірність за ги белі лю дей. Гідроенергетика України, 3�4/2011, ISSN 1812�9277 4949 Н А У К А — Н А У К О В О 2 Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І Ці події, за зви чай, відбу ва ють ся в ре зуль таті руй ну ван ня аг ре га ту з при чин, не пов'яза них влас не з ге не ра то ром (на при клад, відрив ло па тей ос танніх сту пенів турбін, ре жим дви гу на, по лом - ка ва ла). То му по пе ре д жен ня ка та ст рофічних по - жеж і ви бухів або знач не зни жен ня збитків у та - ких ви пад ках мож ливі ли ше шля хом впро ва д жен - ня склад них си с тем вібродіаг но с ти ки ге не ра то ра, які при зро с танні віброш вид кості по над нор му за - без пе чу ва ли б не гай не зу пи нен ня аг ре га ту та ав - то ма тич не при ско ре не ви да лен ня (ви кид) вод ню. Удо с ко на лен ня га зо мас ля ної си с те ми ге не ра - то ра з вод не вим охо ло д жен ням доз во ляє ви клю - чи ти більшу ча с ти ну відо мих при чин за го рянь, але не мож ли во ви клю чи ти все, особли во як що вра ху ва ти, що знач на ча ст ка по ру шень у ро боті га зо мас ля ної си с те ми й ущільнень ва ла пов'язані з не до стат нь ою кваліфікацією ек сплу а таційно го й ре монт но го пер со на лу станцій. Усе ви кла де не дає змо гу ствер д жу ва ти, що доцільно роз г ля ну ти мож ли вості відмо ви від за - сто су ван ня вод не во го охо ло д жен ня ге не ра торів еле к т ро с танцій, особ ли во АЕС, з ураху ван ням їх - ньої ви со кої оди нич ної по туж ності. При цьо му важ ли во вра ху ва ти тен денції до спро щен ня кон - ст рукції, ско ро чен ня кількості до поміжних си с - тем і підви щен ня надійності ек сплу а тації тур бо - ге не ра торів. До сяг нен ня в га лузі ство рен ня ге не ра торів ве ли кої по туж ності з без по се реднім охо лоджен - ням об мо ток та ак тив ної сталі вод нем і во дою відкри ли мож ли вості для вдо с ко на лен ня кон ст - рукції ма шин із повітря ним і повітря но'во дя ним охо ло д жен ням на ос нові на ко пи че но го досвіду за сто су ван ня найбільш ефек тив них схем без по се - ред нь о го охо ло д жен ня, тер мо ре актив ної кор пус - ної ізо ляції об мот ки ста то ра з підви ще ною ме - ханічною й еле к т рич ною міцністю, но вих видів ізо ляції ро то ра, еле к т ро технічної сталі із змен ше - ни ми пи то ми ми втра та ми, су час них кон ст рук тив - них ма теріалів. Ве ли ке зна чен ня має та кож роз - ви ток більш точ них методів роз ра хун ку й про ек - ту ван ня, що доз во ля ють не втра ти ти опи са них ви ще пе ре ваг тур боге не ра торів із вод не вим охо - ло д жен ням при пе ре ході до повітря но го. У світі вже на ко пи че но де я кий досвід ство рен - ня ге не ра торів із без по се реднім повітря ним охо ло - д жен ням в діапа зоні по туж но с тей до 400 МВт (тра диційно цей діапа зон охоплю вав по туж ності ли ше до 100 МВт) [3, 4]. Фірмою Toshiba ство ре - но унікаль ний дослідний тур бо ге не ра тор із повітря ним охо ло д жен ням по тужністю 650 МВА. По даль ше підви щен ня оди нич ної по туж ності ма - шин із повітря ним охо ло д жен ням об ме жується нагрівом об мо ток. Де я ке підви щен ня по туж ності на 20 — 25 % у тих же га ба ри тах мож на до сяг ти за ра ху нок підви щен ня ти с ку та швид кості цир ку - ляції повітря. Відо мо, що ко ефіцієнт ко рис ної дії (ККД) ге - не ра торів однієї серії збільшується з ростом оди - нич ної по туж ності, але при пе ре ході до серій із більш інтен сив ним ви ко ри с тан ням ма теріалів він, як пра ви ло, де що зни жується (рис. 2). На при клад, відповідно до ви мог ГОСТ 533'2000 ККД тур бо ге не ра то ра по ви нен ма ти зна чен ня від 97,0 % для ма шин по тужністю 2,5 МВт до 98,8 % для ма шин по тужністю 1200 МВт. Мак си маль ний ККД ге не ра то ра відповідає на - ван та жен ню, при яко му має місце рівність змінних (що за ле жать від на ван та жен ня) та постійних втрат. При не пря мо му охо лодженні об - мо ток постійні втра ти ге не ра то ра ве ли кої по туж - ності пе ре ви щу ють змінні, при без по се ред нь о му охо ло д женні тільки ро то ра постійні й змінні втра ти при близ но рівні, при без по се ред нь о му охо ло д женні об мо ток ста то ра й ро то ра змінні втра ти бу дуть пе ре ви щу ва ти постійні. То му підви щен ня інтен сив ності охо ло д жен ня та щільності стру му при зво дить до зни жен ня ККД при по вно му на ван та женні. При пе ре ході до повітря но го охо ло д жен ня ККД як раз і зро с тає із збільшен ням на ван та жен ня, тоб то для от ри ман - ня мак си маль но го ККД при номіна ль но му на - ван та женні не обхідно за без пе чи ти оп ти маль не співвідно шен ня змін них та постійних втрат. До всьо го ви кла де но го ви ще не обхідно до да - ти, що енер го си с те ма Ук раїни має спе цифічні особ ли вості сво го функціону ван ня. Роз та шу ван - ня по туж них еле к т ро с танцій у західних регіонах країни (Рівненсь ка та Хмель ниць ка АЕС) сво го ча су пе ред ба ча ло по ста чан ня електро е нергії, що на них ви роб ляється, в країни ко лиш ньої Ра ди Еко номічної Взаємо до по мо ги (РЕВ). Із роз па дом ос тан ньої західні еле к т ро с танції за ли ши ли ся без відповідно го збу ту електро е нергії. Як наслідок, увесь об сяг ви роб ле ної ни ми еле к т ро е нергії спря - мо вується на схід по ме ре жах 330 — 750 кВ. Це, відповідно, ство рює про бле ми з ре гу лю ван ням на пру ги в ме режах: про тяжні лінії ге не ру ють над - ли шок ре ак тив ної по туж ності, і для підтри ман ня номінальної на пру ги не обхідне за сто су ван ня до - дат ко вих за ходів ре гу лю ван ня ре ак тив ної по туж - ності як у ме ре жах, так і на са мих АЕС [1]. Так, ЛЕП'750 кВ до вжи ною 400 км при по - ло вин но му її за ван та женні ге не рує при близно 700 Мвар ре ак тив ної по туж ності, на хо ло с то му ході ця ци ф ра ся гає 900 Мвар. Кожні 100 км ЛЕП'220 кВ ге не ру ють 13 Мвар, ЛЕП'330 кВ — Н А У К А — Н А У К О В О 2 Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І Гідроенергетика України, 3�4/2011, ISSN 1812�92775050 39 Мвар та ЛЕП'500 — 96 Мвар, унаслідок чо го ро бо ча на пру га ЛЕП'500 кВ ста но вить 528—552 кВ, а ЛЕП'330 — 335 — 365 кВ. З од но го бо ку, це до дат кові ви т ра ти на об лад нан ня (ком пен са то ри, шун ту - вальні ре акто ри), з іншо го — ге не ра то ри цих еле к т ро с танцій пра цю ють в умо вах, для яких во ни не призна чені (ре гу лю - ван ня ре ак тив ної по туж ності в діапа зоні 40 — 220 Мвар). Ви му ше не ре гу люван ня ре ак тив ної по туж ності енер гоб ло ка ми АЕС, що не є штат ним ре жи мом ек сплу - а тації їхніх тур бо ге не ра торів, не мо же не впли ну ти на їхній технічний стан. Тур - бо ге не ра то ри працю ють при cos ϕ = 1,0 (номіна ль ний cos ϕ = 0,9). Ек сплу а тація при підви ще них cos вик ликає пе - регріван ня кінце вих зон ста то ра, до дат - кові теп ло виділен ня, циклічні тер мо ме - ханічні на ван та жен ня, змен шен ня ре - сур су ізо ляції то що. Усе це не мо же не впли ва ти на ко ефіцієнти го тов ності та ви ко ри с тан ня вста нов ле ної по туж ності енер гоб локів АЕС. І са ме на Хмель - ницькій АЕС до 2016 р. ма ють бу ти збу - до вані нові енер гоб ло ки № 3 і № 4 по - тужністю по 1000(1100) МВт(е) ко жен. Як що звер ну ти ся до за кор дон но го досвіду, то мож на відзна чи ти, що ці ж про бле ми ак ту альні для еле к т ро е нер ге ти ки всьо го світу. Провідні еле - к т ро ма ши но будівні ком панії посту по во відмов - ля ють ся від ство рен ня аг ре гатів над ви со кої по - туж ності. Пріори тет на дається ге не ра то рам по - тужністю до 600 МВА без за сто су ван ня во дя но го охо ло д жен ня об мо ток із пе ре во дом на не пря ме вод не ве або навіть повітря не охо ло д жен ня. Роз - роб ля ють ся ге не ра то ри з роз ши ре ни ми мож ли во - с тя ми що до ре гу лю ван ня ре ак тив ної по туж ності — асин хрон но го та асин хронізо ва но го ти пу. Са ме в Ук раїні бу ли ство рені перші у світі асин хронізо вані тур бо ге не ра то ри, які вже 30 років успішно ек сплу а ту ють ся на Бур ш тинській ТЕС. За сто су ван ня асин хронізо ва них тур бо ге не - ра торів дає змо гу: ' підви щи ти стійкість ро бо ти енер гоб ло ка й станції в ціло му при ко ли ван нях на ван тажен ня за ра ху нок відповідно го ке ру ван ня збу д жен ням; ' нор малізу ва ти на пру гу на ши нах станції в ме жах 3 — 8 % з по явою над лишків ре ак тивної по - туж ності в ме режі шля хом пе ре во ду ге не ра то ра у ре жим її спо жи ван ня; ' зни зи ти тех но логічні втра ти в ме режі від пе - ре токів над лиш ко вої ре ак тив ної по туж ності на 5 — 10 % за ра ху нок її ком пен сації, а та кож мож ли - вості відклю чен ня шун ту ю чо го ре акто ра в періоди мак си маль но го на ван та жен ня ЛЕП; ' здійсню ва ти повільне ре гу лю ван ня ре ак тив - ної по туж ності в ши ро ко му діапа зоні (від 40 % у ре жимі ви дачі до 90 % при гли бо ко му спо жи - ванні) при ви сокій стійкості ро бо ти блока; ' за без пе чи ти ба зо вий ре жим па ра лель но пра - цю ю чим син хрон ним тур бо ге не ра то рам, по до - вжу ю чи в та кий спосіб їхній ре сурс; ' збе рег ти енер гоб лок у ро боті при відмо вах си с те ми збу д жен ня, ви ко ри с то ву ю чи синхрон - ний ре жим збу д жен ня тільки від однієї об мот ки або шля хом пе ре во ду ге не ра то ра у трива лий асин хрон ний ре жим з на ван та жен ням до 80 % номіна ль но го (зви чайні по тужні синхронні ге не - ра то ри до пу с ка ють асин хрон ний ре жим тільки про тя гом 15 хв з на ван та жен ням до 40 %). Фахівця ми ДП "За вод "Еле к т ро важ маш" роз - роб ле но серію ма шин із повітря ним охоло д жен - ням по тужністю до 320 МВт (400 МВА), у то му числі асин хронізо ва них. Є досвід пе ре во ду на без - вод не ву (азот) схе му охо ло д жен ня тур бо ге не ра - торів ТГВ'500 (Но во во ро нежська АЕС, Росія). Ба га торічний досвід ек сплу а тації тур бо ге не ра - торів ви роб ництва ДП "За вод "Еле к т ро важ маш" в Ук раїні та інших країнах світу свідчить про їх Рис. 2. Залежність ККД від потужності турбогенератора при різних системах охолодження: Т — повітряне непряме (інше див. Рис. 1) Гідроенергетика України, 3�4/2011, ISSN 1812�9277 5151 Н А У К А — Н А У К О В О 2 Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І надійність (ко ефіцієнт го тов ності ма шин ТГВ'500 ся гає 0,95, ТГВ'300 ? 0,995, ТГВ'200/200М ? 0,998). Ма ю чи в Ук раїні роз ви не ну еле к т ро ма ши но - будівну про мис ловість, бу ло б доцільним у май - бут нь о му ство рю ва ти нові енер гоб ло ки із за лу - чен ням влас ної еле к т ро технічної ба зи. Па ра лель на ро бо та асин хронізо ва них та син - хрон них ге не ра торів вирішує про бле му за без пе - чен ня ста лої, надійної та ефек тив ної ро бо ти станції та енер го си с те ми в ціло му шляхом ре гу - лю ван ня по токів ре ак тив ної по туж ності, підви - щує надійність та якість енер го за безпе чен ня спо - жи вачів. Вис нов ки 1. Су час ний рівень еле к т ро ма ши но бу ду ван - ня, на ко пи че ний досвід ек сплу а тації й досліджень по туж них ге не ра торів ТЕС, АЕС і ГЕС, за сто су ван ня удо с ко на ле них ма теріалів (ізо ляція об мо ток ста то ра й ро то ра, еле к т ро - технічна сталь то що) і схем охо ло д жен ня доз во - ля ють ство рю ва ти ге не ра то ри по тужністю 200 МВт і ви ще із повітря ним і повітря но'во дя ним охо ло д жен ням, що за без пе чу ва ти підви щен ня по - же жо' та ви бу хо без пе ки аг ре гатів у ма шин но му залі еле к т ро с танцій. 2. При ство ренні но во го еле к т ро ге не ру ю чо го об лад нан ня не обхідно ви хо ди ти із прин ци пу за - без пе чен ня мак си маль но го спро щен ня кон ст - рукції й об слу го ву ван ня, мінімальної кількості до поміжних си с тем і мак си маль ної надійності. 3. Суттєве підви щен ня надійності та без пе ки енер гоб локів еле к т ро с танцій мо же бу ти до сяг ну - те шля хом впро ва д жен ня су час них си с тем кон - тро лю, моніто рин гу та діаг но с ти ки з по сту по вим пе ре хо дом від тех но логії кон тро лю та діаг но с ти - ки до тех но логії уп равління технічним ста ном об - лад нан ня. ЛІТЕ РА ТУ РА 1. Бе зо пас ность, на деж ность и эф фек тив ность экс плу - а та ции эле к т ро тех ни че с ко го и эле к т роэнер ге ти че с ко го обо ру до ва ния бло ков АЭС: мо но гра фия / О. Г. Кен сиц кий, А. А. Ключ ни ков, Г. М. Фе до рен ко. — Чер но быль: Ин'т бе зо - пас но с ти АЭС НАН Ук ра и ны, 2009. — 240 с. 2. Siniscalchi M.R., Prates C.L.M. Turbine generator 760 MVA supervisory system / Rep.A1'202 CIGRE'2010. — Paris: CIGRE, 2010. — CD. 3. Joho R., Picech C., Mayor K. Large Air'cooled Tur bo - generators — Extending The Boundaries / Rep. A1'106 CIGRE'2006. — Paris: CIGRE, 2006. — CD. 4. Moor W.G., Khazanov A. Inspection, repair and rewind experience on large, air'cooled. high voltage generators / Rep. A1'213 CIGRE'2010. — Paris: CIGRE, 2010. — CD. © Кенсицький О.Г., Сорокіна Н.Л., 2011 �
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-57959
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1812-9277
language	Ukrainian
last_indexed	2025-12-07T18:14:47Z
publishDate	2011
publisher	Інститут електродинаміки НАН України
record_format	dspace
spelling	Кенсицький, О.Г. Сорокіна, Н.Л. 2014-03-16T15:37:36Z 2014-03-16T15:37:36Z 2011 Підвищення надійності, безпеки та енергоекологічної ефективності генеруючого обладнання електростанцій / О.Г. Кенсицький, Н.Л. Сорокіна // Гідроенергетика України. — 2011. — № 3-4. — С. 46-51. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. 1812-9277 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57959 621.313 Проаналізовано стан, напрямки розвитку та вплив генеруючого обладнання на показники надійності, безпеки та енергоекологічної ефективності енергоблоків електростанцій. Запропоновано та обґрунтовано нові технічні рішення щодо їхнього підвищення. uk Інститут електродинаміки НАН України Гідроенергетика України Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці Підвищення надійності, безпеки та енергоекологічної ефективності генеруючого обладнання електростанцій Article published earlier
spellingShingle	Підвищення надійності, безпеки та енергоекологічної ефективності генеруючого обладнання електростанцій Кенсицький, О.Г. Сорокіна, Н.Л. Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці
title	Підвищення надійності, безпеки та енергоекологічної ефективності генеруючого обладнання електростанцій
title_full	Підвищення надійності, безпеки та енергоекологічної ефективності генеруючого обладнання електростанцій
title_fullStr	Підвищення надійності, безпеки та енергоекологічної ефективності генеруючого обладнання електростанцій
title_full_unstemmed	Підвищення надійності, безпеки та енергоекологічної ефективності генеруючого обладнання електростанцій
title_short	Підвищення надійності, безпеки та енергоекологічної ефективності генеруючого обладнання електростанцій
title_sort	підвищення надійності, безпеки та енергоекологічної ефективності генеруючого обладнання електростанцій
topic	Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці
topic_facet	Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57959
work_keys_str_mv	AT kensicʹkiiog pídviŝennânadíinostíbezpekitaenergoekologíčnoíefektivnostígeneruûčogoobladnannâelektrostancíi AT sorokínanl pídviŝennânadíinostíbezpekitaenergoekologíčnoíefektivnostígeneruûčogoobladnannâelektrostancíi

Підвищення надійності, безпеки та енергоекологічної ефективності генеруючого обладнання електростанцій

Institution

Similar Items