VI. Требования к проектированию гидрогенераторного оборудования

127. Гидрогенераторы должны разрабатываться в соответствии с требованиями законодательства о техническом регулировании и стандартизации, при условии учета обязательных требований нормативных правовых актов Российской Федерации, устанавливающих требования к обеспечению надежности электроэнергетических систем, надежности и безопасности объектов электроэнергетики и энергопринимающих установок.

128. Системы возбуждения разрабатываются в соответствии с Требованиями к системам возбуждения и автоматическим регуляторам возбуждения сильного действия синхронных генераторов, утвержденными приказом Министерства энергетики Российской Федерации от 13.02.2019 N 98 (зарегистрирован Минюстом России 03.06.2019, регистрационный N 54828).

129. Гидрогенератор, система возбуждения и вспомогательное оборудование должны обеспечивать работу гидроагрегата в соответствии с заданными требованиями во всех режимах без вмешательства дежурного персонала.

130. Конструкции гидрогенератора, систем возбуждения и вспомогательных систем должны обеспечивать условия пуска и останова гидроагрегата при наличии оперативного постоянного тока для начального возбуждения и отсутствии напряжения на шинах собственных нужд переменного тока (при условии наличия необходимого запаса воды в верхнем бассейне для ГАЭС).

131. Номинальная мощность и конструктивное исполнение гидрогенератора должны приниматься исходя из типа и параметров гидротурбины.

132. При проектировании ГЭС, ГАЭС должны быть определены следующие основные технические данные и параметры электрической машины:

тип и конструктивное исполнение;

номинальные параметры: мощность (номинальная, полная), коэффициент мощности, напряжение, частота вращения, коэффициент полезного действия, маховой момент, в том числе с учетом турбины;

угонная частота вращения;

индуктивные сопротивления и постоянные времени обмоток;

масса.

133. В качестве гидрогенераторов должны применяться синхронные явнополюсные машины с вертикальным или горизонтальным валом. Возможность применения других вариантов электрических машин, позволяющих обеспечить работу гидротурбины с частотой вращения, отличающейся от номинальной (асинхронизированные, многоскоростные с переключением количества полюсов, с преобразователем частоты), определяется в проектной документации.

Для ГЭС, ГАЭС с установленной мощностью менее 5 МВт и единичной мощностью одного агрегата менее 2,5 МВт допускается применение асинхронных генераторов при условии реализации технических мероприятий для компенсации потребляемой ими реактивной мощности.

134. Выбор конструктивного исполнения вертикального синхронного гидрогенератора должен производиться по частоте и мощности гидроагрегата на основании габаритов агрегата, массы, коэффициента полезного действия и стоимости электрической машины.

135. Номинальное напряжение статора синхронного гидрогенератора должно выбираться из ряда стандартизированных значений с учетом возможности выполнения необходимого числа параллельных ветвей стержневой обмотки статора для заданной скорости вращения и технических показателей всего тракта от электрической машины до трансформатора.

136. Значения номинальных напряжений выбирается из ряда следующих величин: 0,4 кВ, 6,3 кВ, 10,5 кВ, 13,8 кВ, 15,75 кВ, 18 кВ, 20 кВ.

137. Значения номинального коэффициента мощности выбирается из следующих величин:

0,85 - для гидрогенераторов мощностью 125 МВА и ниже;

0,85 - 0,9 - для гидрогенераторов мощностью от 125 до 360 МВА;

0,9 - для гидрогенераторов мощностью более 360 МВА;

0,95 - для капсульных генераторов мощностью 20 МВА и менее;

0,98 - для капсульных генераторов мощностью более 20 МВА.

Номинальный коэффициент мощности генераторов-двигателей в двигательном режиме определяется организацией-изготовителем на обратимые машины конкретного типа. Применение других коэффициентов мощности определяется в проектной документации с учетом документации организации-изготовителя.

138. Повышение частоты вращения синхронного гидрогенератора при сбросе номинальной нагрузки задается на основании расчетов гарантий регулирования гидротурбины.

139. Конструкция гидрогенератора должна обеспечивать возможность регулирования реактивной мощности в режиме выдачи гидрогенератором активной мощности. Требование работы гидрогенератора в режиме синхронного компенсатора определяется при разработке СВМ.

140. Допустимые реактивные мощности гидрогенератора и генератора-двигателя в режимах перевозбуждения и недовозбуждения в зависимости от активной нагрузки и температур охлаждающих сред (диаграммы мощности) должны быть определены на основании документации организации-изготовителя.

141. Работа гидрогенераторов в составе капсульных гидроагрегатов в режиме синхронного компенсатора (при свернутых лопастях рабочего колеса турбины) определяется в проектной документации.

142. Статическая перегружаемость (Wn) гидрогенераторов в номинальном режиме определяется проектной документацией с учетом условий организации-изготовителя, но не ниже 1,5, и рассчитывается по формуле

,

где

ifном - ток возбуждения при номинальной нагрузке, А;

ifk - ток возбуждения при установившемся трехфазном коротком замыкании и номинальном токе статора, А;

if0 - ток возбуждения при холостом ходе и номинальном напряжении, А;

cos jном - номинальный коэффициент мощности.

Статическая перегружаемость капсульных генераторов должна быть не менее:

1,5 - для генераторов мощностью до 20 МВА включительно;

1,35 - для генераторов мощностью свыше 20 МВА.

143. Должна предусматриваться возможность длительной несимметричной нагрузки гидрогенераторов с демпферной системой, если токи в фазах не превышают номинального значения, а ток обратной последовательности (или разность токов фаз) в процентах номинального не превышают соответственно:

при косвенном воздушном охлаждении обмотки статора: 14 (20)% - для мощности 125 МВА и менее; 10 (15)% - для мощности свыше 125 МВА;

при непосредственном водяном охлаждении обмотки статора - 7 (10)%.

144. Гидрогенераторы должны допускать кратковременные перегрузки в аварийных условиях по току статора при кратности тока относительно номинального его значения в соответствии с таблицей 2 приложения N 2 к Методическим указаниям при числе перегрузок предельной длительности не более двух в год.

145. Термическая устойчивость ротора с демпферной системой при кратковременной работе в несимметричных режимах должна соответствовать следующим значениям произведения квадрата тока обратной последовательности в относительных единицах на допустимое время работы в несимметричном режиме, не более:

40 с - при косвенном воздушном охлаждении обмоток;

20 с - при непосредственном водяном или форсированном воздушном охлаждении обмоток или при массивных полюсах ротора.

146. Ротор гидрогенератора должен допускать двукратный номинальный ток возбуждения длительностью не менее 50 с для гидрогенераторов с косвенным воздушным охлаждением и не менее 20 с для гидрогенераторов с форсированным воздушным или непосредственным водяным охлаждением обмотки ротора. Допускается изготовление гидрогенераторов с длительностью двукратного номинального тока возбуждения, отличной от указанной.

147. Конструкция обмотки статора гидрогенератора должна обеспечивать одинаковую электрическую прочность изоляции всех витков обмотки. Схема обмотки статора должна обеспечивать симметрию фазных напряжений относительно земли. Напряжение нейтрали, измеренное по первой гармонике, не должно превышать 0,75% номинального фазного напряжения.

148. Гидрогенератор должен выдерживать угонную частоту вращения гидротурбины. При этом максимальные расчетные напряжения материалов вращающихся частей гидрогенератора не должны превышать 2/3 предела текучести примененных материалов, а деформация обода ротора должна быть менее размера воздушного зазора. Превышение расчетных напряжений материалов вращающихся частей гидрогенератора допускается по согласованию с организацией - изготовителем гидрогенератора, но не более 95% предела текучести.

149. Минимально допустимая величина махового момента должна задаваться в соответствии с требованиями, исходящими из условий обеспечения гарантий регулирования гидротурбины (при наличии).

150. При ликвидации аварийных ситуаций должна быть предусмотрена возможность включения гидрогенераторов ГЭС, ГАЭС установленной генерирующей мощностью 5 МВт или более в сеть методом точной синхронизации, с возможностью включения в сеть методом самосинхронизации.

Для гидрогенераторов ГЭС, ГАЭС установленной мощностью менее 5 МВт необходимость включения в сеть методом точной синхронизации устанавливается в технических заданиях или технических условиях на гидрогенераторы конкретных типов.

151. Гидрогенераторы должны иметь продольно-поперечную успокоительную систему. Допускается по условиям организации-изготовителя применение гидрогенераторов мощностью до 4 МВА без успокоительных систем, при этом требования по допустимой длительности несимметричной нагрузки гидрогенераторов должны быть определены проектной документацией.

152. Индуктивные сопротивления и постоянные времени обмоток синхронного гидрогенератора определяются его конструкцией. При наличии специальных требований, исходящих из условий обеспечения устойчивости энергосистемы или исключения процесса самовозбуждения при работе на холостую линию, индуктивные сопротивления и постоянные времени обмоток должны быть заданы на основании расчетов, выполненных при проектировании схемы выдачи мощности ГЭС, ГАЭС.

153. В гидрогенераторах должна применяться система косвенного воздушно-водяного охлаждения с замкнутым циклом охлаждения с самовентиляцией ротором.

154. Система принудительного косвенного или непосредственного охлаждения, система непосредственного водяного охлаждения применяются при условии обоснования при разработке конструкторской и проектной документации.

155. Гидрогенераторы вертикального исполнения должны иметь систему автоматического торможения с возможностью перехода при необходимости на ручное управление. Гидрогенераторы вертикального исполнения мощностью более 50 МВт могут оборудоваться системой электрического торможения, необходимость установки которой определяется при разработке проектной документации. Торможение генераторов-двигателей, пускаемых с помощью пускового тиристорного устройства (ПТУ), выполняется с использованием рекуперативного торможения.

156. Способы пуска генераторов-двигателей в двигательный режим должны приниматься на основании проектной и конструкторской документации с учетом мощности, конструктивных особенностей и режима работы насос-агрегата в энергосистеме.