Proiectarea Stației Electrice de Alimentare a Consumatorilor ce Intră în Schema de Flux Tehnologic de Răcire cu Hidrogen

CAPITOLUL I

DESCRIEREA INSTALATIEI DE RACIRE CU HIDROGEN A GENERATORULUI SINCRON [10,11]

Evacuarea căldurii produse în interiorul generatoarelor sincrone de 330 MW ca rezultat al pierderilor, se face utilizând ca mediu de răcire hidrogenul şi apa. Apa este utilizată în circuitul de răcire al statorului generatorului sincron după ce, în prealabil, a suportat anumite tratamente chimice vizând anumiţi parametri standardizaţi.

Pentru răcirea rotorului generatorului sincron se utilizează hidrogenul, obţinut în urma unui proces de electroliză, ce are loc într-o staţie de hidrogen, ce se află în interiorul perimetrului ce delimitează centrala termoelectrică. După modul de cedare a căldurii de la părţile active ale generatorului sincron spre mediul de răcire; se deosebesc 2 metode de răcire:

- răcirea directă

- răcirea indirectă

La răcirea directă, canalele de răcire parcurse de mediul de răcire sunt amplasate în crestături sau chiar în interiorul bornelor elementare ale înfăşurărilor, astfel căldura dezvoltată în conductoarele înfăşurărilor trece direct la mediul de răcire.

În cazul răcirii indirect, căldură degajată în înfăşurări ajunge la mediul de răcire trecând prin izolaţia conductoarelor, a crestăturilor şi prin fierul miezului magnetic.

Cele mai răspândite sisteme de răcire la generatorul electric sunt:

- răcirea indirectă cu aer până la puteri unitare mai mici de 50 MW

- răcirea indirectă cu hidrogen peste puteri unitare de 50 MW, care dacă se combină cu răcirea directă cu hidrogen în rotor poate ajunge până la puteri de 200 MW

- răcirea directă cu hidrogen în statorul şi rotorul generatorului sincron

- răcirea directă cu lichidele în stator şi răcirea directă cu hidrogen în rotor în domeniul puterilor 150-1000 MW

- răcirea indirectă cu lichidele în stator şi rotor pentru puteri unitare de peste 1000 MW

Grupurile energetice de 330 MW din centralele termoelectrice utilizează sisteme de răcire directă cu apă în stator şi hidrogen în rotor cu menţiunea că răcirea rotorului generatorului sincron de 330 MW se realizează în circuit închis.

Utilizarea hidrogenului ca mediu de răcire prezintă următoarele avantaje:

-a) - Hidrogenul pur în aceleaşi condiţii de temperatură şi presiune are greutatea specifică de 14,3 ori mai mică decât a aerului; ceea ce înseamnă pierderi prin ventilaţie de 14,3 ori mai mici. În condiţii reale de exploatare în generator se găseşte un amestec de 97% hidrogen şi în rest aer, vapori de apă şi alte gaze. Acest amestec de 9-10 ori mai uşor decât aerul şi deci în aceleaşi condiţii de temperatură şi presiune duce la pierderi prin ventilaţie de 9-10 ori mai mici.

-b) - Coeficientul de transmisie al căldurii de la suprafeţele materialelor active din generator la hidrogenul în mişcare este de aproximativ 1,5 ori mai mare decât la mediul de răcire aer în aceleaşi condiţii de presiune aceasta valoare se micşorează la 1,3-1,35 când se consideră amestecul gazos real din generator.

-c) - Răcirea cu hidrogen măreşte securitatea în funcţionare a materialelor electroizolante din generator şi durata de viaţă a acestora deoarece elimină acţiunea distructivă a oxigenului şi diminuează pe cea a umidităţii.