ГОСТ 533-2000 Машины электрические вращающиеся. Турбогенераторы. Общие технические условия.
ГОСТ 533-2000
(МЭК 34-3-88)
Группа Е62
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
МАШИНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВРАЩАЮЩИЕСЯ.
ТУРБОГЕНЕРАТОРЫ
Общие технические условия
Rotating electrical machinery. Turbo-generators.
General specifications
МКС 29.160.20
ОКП 33 8300
Дата введения 2002-01-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Межгосударственным техническим комитетом МТК 333 "Вращающиеся электрические машины", АО "Научно-исследовательский институт электроэнергетики" (ВНИИЭ) и Научно-исследовательским институтом электромашиностроения" (НИИЭлектромаш) Российской Федерации
ВНЕСЕН Госстандартом России
2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 17 от 22 июня 2000 г.)
За принятие проголосовали:
Наименование государства | Наименование национального органа по стандартизации |
Азербайджанская Республика | Азгосстандарт |
Республика Армения | Армгосстандарт |
Республика Беларусь | Госстандарт Беларуси |
Республика Грузия | Грузстандарт |
Республика Казахстан | Госстандарт Республики Казахстан |
Кыргызская Республика | Кыргызстандарт |
Республика Молдова | Молдовастандарт |
Российская Федерация | Госстандарт России |
Республика Таджикистан | Таджикгосстандарт |
Туркменистан | Главгосинспекция "Туркменстандартлары" |
Республика Узбекистан | Узгосстандарт |
Украина | Госстандарт Украины |
3 Разделы 1, 5, 6, 7 и 12 настоящего стандарта представляют аутентичный текст МЭК 34-3-88 "Вращающиеся электрические машины. Часть 3: Специальные требования для синхронных турбогенераторов"
4 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 2 апреля 2001 г. N 157-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 533-2000 введен в действие в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 2002 г.
5 ВЗАМЕН ГОСТ 533-85, ГОСТ 533-93
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на стационарные трехфазные синхронные генераторы мощностью 2500 кВт и более с синхронной частотой вращения 1500 об/мин или 3000 об/мин при частоте тока 50 Гц и частотой вращения 1800 об/мин или 3600 об/мин при частоте тока 60 Гц, предназначенные для выработки электрической энергии при соединении с паровыми и газовыми турбинами (турбогенераторы).
Требования стандарта относятся и к генераторам, используемым в качестве синхронных двигателей или компенсаторов.
Обязательные требования, предъявляемые к турбогенераторам, изложенны в разделах 4-13, кроме 4.2, 4.8, 6.2, 6.13, 7.14, 10.8, 12.3 и приложения А, положения и требования которых являются рекомендуемыми.
Дополнительные требования, отражающие потребности экономики страны, выделены курсивом.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 2.601-95 Единая система конструкторской документации. Эксплуатационные документы
ГОСТ 2.602-95 Единая система конструкторской документации. Ремонтные документы
ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования
ГОСТ 12.2.007.0-75 Система стандартов безопасности труда. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности
ГОСТ 12.2.007.1-75 Система стандартов безопасности труда. Машины электрические вращающиеся. Требования безопасности
ГОСТ 12.3.019-80 Система стандартов безопасности труда. Испытания и измерения электрические. Общие требования безопасности
ГОСТ 15.001-88* Система разработки и постановки продукции на производство. Продукция производственно-технического назначения
________________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 15.201-2001.
ГОСТ 27.002-89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения
ГОСТ 183-74 Машины электрические вращающиеся. Общие технические условия
ГОСТ 8865-93 Системы электрической изоляции. Оценка нагревостойкости и классификация
ГОСТ 10169-77 Машины электрические трехфазные синхронные. Методы испытаний
ГОСТ 11828-86 Машины электрические вращающиеся. Общие методы испытаний
ГОСТ 11929-87 Машины электрические вращающиеся. Общие методы испытаний. Определение уровня шума
ГОСТ 12969-67 Таблички для машин и приборов. Технические требования
ГОСТ 12971-67 Таблички прямоугольные для машин и приборов. Размеры
ГОСТ 14192-96 Маркировка грузов
ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды
ГОСТ 15543.1-89 Изделия электротехнические. Общие требования в части стойкости к климатическим внешним воздействующим факторам
ГОСТ 16504-81 Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения
ГОСТ 17494-87 Машины электрические вращающиеся. Классификация степеней защиты, обеспечиваемых оболочками вращающихся электрических машин
ГОСТ 17516.1-90 Изделия электротехнические. Общие требования в части стойкости к механическим внешним воздействующим факторам
ГОСТ 21130-75 Изделия электротехнические. Зажимы заземляющие и знаки заземления. Конструкция и размеры
ГОСТ 21558-88 Системы возбуждения турбогенераторов, гидрогенераторов и синхронных компенсаторов. Общие технические условия
ГОСТ 23216-78 Изделия электротехнические. Хранение, транспортирование, временная противокоррозионная защита, упаковка. Общие требования и методы испытаний
ГОСТ 25364-97 Агрегаты паротурбинные стационарные. Нормы вибрации опор валопроводов и общие требования к проведению измерений
ГОСТ 25941-83 (МЭК 34-2-72, МЭК 34-2А-74) Машины электрические вращающиеся. Методы определения потерь и коэффициента полезного действия
ГОСТ 26772-85 Машины электрические вращающиеся. Обозначение выводов и направления вращения
ГОСТ 27471-87 Машины электрические вращающиеся. Термины и определения
3 Определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 27.002, ГОСТ 183, ГОСТ 16504, ГОСТ 27471.
4 Общие требования
4.1 Если другое не оговорено настоящим стандартом, то турбогенераторы и их системы возбуждения должны соответствовать общим требованиям, предъявляемым к вращающимся электрическим машинам по ГОСТ 183 и ГОСТ 21558.
4.2 Основные параметры турбогенераторов, соединяемых с паровыми и газовыми турбинами, устанавливаются по соглашению* с учетом требований настоящего стандарта.
________________
* Здесь и далее имеется в виду соглашение между изготовителем и основным потребителем или заказчиком.
Рекомендуемые значения параметров турбогенераторов к паровым турбинам приведены в приложении А.
4.3 Номинальная частота вращения - 1500 или 3000 об/мин при частоте тока 50 Гц и 1800 или 3600 об/мин при частоте тока 60 Гц.
4.4 Машины должны допускать продолжительную работу с номинальной мощностью и номинальным коэффициентом мощности, а также с оговоренным соглашением, разделом 7 и приложением А, максимальными нагрузками, при отклонениях напряжения ±5% и частоты ±2% номинальных значений, как это показано заштрихованной площадью на рисунке 1.
Рисунок 1
Предельные превышения температуры или предельные температуры, указанные в таблице 1, следует применять только к режиму работы с номинальными напряжением и частотой.
Таблица 1 - Предельные температуры и превышения температур
Части турбогенераторов или охлаждающая среда | Измерение температуры, °С (превышение температуры, К) методом | |||||
| сопро- тивления | заложенных термопре- образователей сопротивления | термометра | сопро- тивления | заложенных термопре- образователей сопротивления | термометра |
| Класс В | Класс F | ||||
1 Охлаждающая среда на выходе из непосредственно охлаждаемых активных частей: |
|
|
|
|
|
|
газ (воздух, водород) | - | 110 | 110 | - | 130 | 130 |
вода или масло | - | 85 | 85 | - | 85 | 85 |
2 Обмотка статора: |
|
|
|
|
|
|
а) при косвенном охлаждении воздухом | (80) | (85) | - | (100) | (105) | - |
водородом с абсолютным давлением, кПА: |
|
|
|
|
|
|
до 150 включ. | - | (85) | - | - | (105) | - |
св. 150 до 200 включ. | - | (80) | - | - | (100) | - |
" 200 " 300 " | - | (78) | - | - | (98) | - |
" 300 " 400 " | - | (73) | - | - | (93) | - |
" 400 | - | (70) | - | - | (90) | - |
б) при непосредственном охлаждении газом или жидкостью | - | 120 | - | - | 145 | - |
3 Обмотка ротора: |
|
|
|
|
|
|
а) при косвенном охлаждении |
|
|
|
|
|
|
воздухом | (90) | - | - | (110) | - | - |
водородом | (85) | - | - | (105) | - | - |
б) при непосредственном охлаждении газом (воздух, водород) и числе зон выпуска газа: |
|
|
|
|
|
|
1 и 2 | 100 | - | - | 115 | - | - |
3 и 4 | 105 | - | - | 120 | - | - |
6 | 110 | - | - | 125 | - | - |
от 8 до 14 включ. | 115 | - | - | 130 | - | - |
св. 14 | 120 | - | - | 135 | - | - |
4 Активная сталь сердечника статора | - | 120(80) | 120(80) | - | 140(100) | 140(100) |
Примечания
1 Допускаемая температура обмотки ротора, измеренная методом сопротивления, при непосредственном охлаждении жидкостью должна быть установлена в инструкции по эксплуатации турбогенератора.
2 Термопреобразователями сопротивления, уложенными под пазовый клин, допускается контролировать только температуру обмоток с жидкостным охлаждением.
3 Вентиляция ротора при непосредственном охлаждении обмотки газом характеризуется числом радиальных зон выхода газа по всей длине ротора. Зоны выхода охлаждающего газа из лобовых частей обмотки с одной стороны ротора следует учитывать как одну зону.
Общие зоны выхода охлаждающей среды двух аксиальных противоположно направленных потоков следует рассматривать как две зоны.
4 Снижение допускаемых превышений температуры обмотки статора при косвенном воздушном или водородном охлаждении для турбогенераторов с номинальным напряжением свыше 11 кВ - по ГОСТ 183.
5 Допускаемое значение температуры обмотки статора при непосредственном охлаждении жидкостью устанавливается в инструкции по эксплуатации турбогенератора, но не более указанного в таблице. | ||||||
Примечания
1 По мере увеличения отклонения напряжения и частоты от номинальных превышения температур или температуры могут прогрессивно увеличиваться. Продолжительная работа с номинальной мощностью в некоторых граничных токах заштрихованной площади может привести к росту превышений температур приблизительно на 10 К.
Машины также должны обеспечивать номинальную мощность при номинальном коэффициенте мощности при изменении напряжения ±5% и частоты от плюс 3% до минус 5% номинальных значений, как это определено внешней пунктирной границей на рисунке 1, однако при этом будут иметь место дальнейшие повышения превышений температур.
2 Для уменьшения сокращения срока службы из-за повышения температур или превышений температур работа машины вне пределов заштрихованной площади должна быть ограничена по продолжительности и числу случаев. По мере возможности должна снижаться мощность машины или должны предприниматься другие меры.
Турбогенераторы должны допускать продолжительную работу со сниженной нагрузкой при одновременных отклонениях напряжения сверх ±5%, но не более чем до ±10%, и частоты до ±2% номинальных значений.
Допустимые нагрузки в зависимости от их продолжительности и числа случаев работы вне заштрихованной зоны должны быть указаны изготовителем в инструкции по эксплуатации машины.
3 Режимы работы при повышенном напряжении в сочетании с пониженной частотой или при пониженном напряжении и повышенной частоте являются анормальными. При этом работа в первом из режимов может привести к увеличению превышения температуры обмотки возбуждения. При режимах работы, показанных на рисунке 1, перевозбуждение или недовозбуждение машины и ее трансформатора не превышают 5%.
4 Следует учитывать влияние отклонения частоты от номинальной на работу других элементов турбоагрегата, например турбины и вспомогательного оборудования. Изготовителю турбины следует указывать пределы изменения частоты и время, в течение которого турбина может работать при этой частоте. Следует также учитывать возможность работы вспомогательного оборудования при изменении напряжения и частоты.
4.5 Турбогенераторы следует изготавливать для продолжительного типового режима работы S1 по ГОСТ 183.
4.6 Турбогенераторы следует изготавливать климатического исполнения У категории 3 по ГОСТ 15150. По соглашению допускается изготавливать турбогенераторы других исполнений и категорий.
Номинальные значения климатических факторов внешней среды - по ГОСТ 15150 и ГОСТ 15543.1 при:
высоте над уровнем моря не более 1000 м;
нижнем значении температуры окружающего воздуха 5 °С (для турбогенераторов с водяными газоохладителями или теплообменниками).
Окружающая среда - не взрывоопасная, не содержащая агрессивных паров и газов в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию, не насыщенная водяными парами и токопроводящей пылью.
4.8 Допускается обмотку статора соединять в звезду или треугольник, причем, если специально не указано соединение в треугольник, то имеется в виду соединение обмотки в звезду. В любом случае, если другое не предусмотрено соглашением, обмотка должна иметь не менее шести выводов.
4.9 Номинальными являются те значения тока и напряжения обмотки возбуждения, при которых обеспечиваются номинальная полная мощность, напряжение и коэффициент мощности при номинальных частоте и давлении водорода (для машин с водородным охлаждением), и температуре обмотки возбуждения, соответствующей температуре первичной охлаждающей среды для вышеуказанных условий нагрузки при максимальной температуре конечной охлаждающей среды, указанной в нормативном документе на машину.
При наличии у машины контактных колец номинальное напряжение возбуждения включает также падение напряжения в щеточно-контактном аппарате.
4.10 Если соглашением не оговорено иное, то изоляционные системы, используемые для обмоток, по нагревостойкости должны быть не ниже класса В по ГОСТ 8865.
Максимальные температуры проводников обмоток, активной стали и конструктивных частей машины, соприкасающихся с изоляцией, при продолжительной работе с нагрузками по 4.17 не должны быть выше допускаемых ГОСТ 8865 значений, соответственно классу нагревостойкости примененной изоляции.
Предельные допускаемые значения превышений температур или температур активных частей в номинальном режиме в зависимости от методов их измерения должны быть указаны изготовителем и быть не более приведенных в таблице 1.
4.11 Конструкцией обмотки статора турбогенератора должна быть предусмотрена одинаковая электрическая прочность изоляции в лобовых и пазовых частях обмотки.
4.12 Сопротивление изоляции обмоток статора турбогенератора относительно корпуса и между обмотками при температуре 10-30 °С должно быть не ниже 10 МОм на каждый киловольт номинального напряжения обмотки (при водяном охлаждении - после продувки и осушки обмотки воздухом).
Для более высоких температур допускаемое сопротивление изоляции снижается в два раза на каждые 20 °С разности между температурой, при которой выполняется измерение, и 30 °С.
Сопротивление изоляции обмоток во всех случаях не должно быть менее 0,5 МОм.
4.13 Изоляция обмоток статора должна выдерживать испытание на электрическую прочность относительно корпуса машины и между обмотками, а также испытание междувитковой изоляции - по ГОСТ 183 и ГОСТ 11828.
Изоляцию обмотки возбуждения следует испытывать на электрическую прочность:
- испытательным напряжением, равным десятикратному номинальному напряжению, но не менее 1500 В - при номинальном напряжении обмотки возбуждения до 500 В;
- испытательным напряжением, равным 4000 В, плюс удвоенное номинальное напряжение - при номинальном напряжении обмотки возбуждения свыше 500 В.
4.14 В машине должны быть предусмотрены меры, препятствующие протеканию подшипниковых токов и замыканию их на землю.
Подшипник турбогенератора, масляное уплотнение вала и маслоуловители (в машинах с водородным охлаждением), лабиринтное уплотнение вала (в машинах с воздушным охлаждением) со стороны, противоположной турбине, подшипники непосредственно присоединенных возбудителей и подвозбудителей, а также водоподводы к валу и подшипники редуктора (если таковые имеются) должны быть электрически изолированы от фундаментных плит и водомаслопроводов.
Электрическое сопротивление этой изоляции, измеренное мегомметром напряжением 1000 В, должно быть не менее 1 МОм. Изоляция от подшипниковых токов должна быть выполнена таким образом, чтобы ее можно было контролировать в процессе работы машины.
4.15 Роторы турбогенераторов должны выдерживать испытание при повышенной частоте вращения, равной 1,2 номинальной частоты вращения, в течение двух минут, если иное не установлено по соглашению.
4.16 Критические частоты вращения ротора в составе турбоагрегата не должны вызывать аварийных режимов при эксплуатации, изменении частоты тока в пределах, указанных в 4.4.
По нагревам в торцевых зонах статора турбогенераторы должны допускать работу с номинальной активной нагрузкой в режиме потребления реактивной мощности при коэффициенте мощности, равном 0,95.
Типовая диаграмма приведена на рисунке 2.
Рисунок 2
Границы диаграммы определяются следующими ограничениями:
- кривая А соответствует работе с номинальным током возбуждения и поэтому характеризуется примерно постоянным превышением температуры обмотки ротора;
- кривая В соответствует работе с номинальным током статора и характеризуется примерно постоянным превышением температуры обмотки статора;
- кривая С показывает предел, обусловленный местными нагревами в торцевой зоне или статической устойчивостью машины, или комбинацией обоих эффектов.
Точке Н соответствует номинальная мощность.
По соглашению между изготовителем и заказчиком следует приводить также и другие диаграммы для условий работы при отклонениях напряжения и частоты в соответствии с 4.4 и параметров охлаждающих сред, отличающихся от номинальных. Генератор должен работать в пределах границ диаграммы при заданных условиях по напряжению, частоте, температурам охлаждающих сред и давлению водорода. Работа вне границ может приводить к сокращению срока службы машины.
4.18 Турбогенераторы должны без повреждений и остаточных деформаций допускать перегрузку по току кратностью 1,5 номинального тока статора в течение:
двух минут - при косвенном охлаждении обмотки;
одной минуты - при непосредственном (газом или жидкостью) охлаждении обмотки.
Роторы турбогенераторов должны выдерживать двухкратный номинальный ток возбуждения в течение не менее:
50 с - для турбогенераторов с косвенным охлаждением обмотки ротора;
20 с - для турбогенераторов мощностью менее 800 МВт с непосредственным охлаждением обмотки ротора;
15 с - для турбогенераторов мощностью от 800 до 1200 МВт;
10 с - для турбогенераторов мощностью 1200 МВт и более.
Турбогенераторы должны выдерживать без повреждений перегрузки с другим сочетанием кратности токов и их длительности при условии, что дополнительное повышение температуры соответствующих обмоток за время перегрузки остается неизменным.
Допустимые в аварийных условиях длительности перегрузок статора и ротора в зависимости от кратностей токов в обмотках должны быть указаны изготовителем в инструкции по эксплуатации машины.
Примечание - При токовых перегрузках температуры обмоток могут превышать достигаемые в номинальном режиме, поэтому в конструкции машины должно быть учтено, что число перегрузок предельной длительности в среднем не более двух в год.
4.19 Турбогенераторы должны допускать длительную работу при несимметричной нагрузке, если токи в фазах не превышают номинального значения, а токи обратной последовательности не превосходят 10% номинального значения тока статора при косвенном охлаждении обмотки ротора и 8% - при непосредственном. При этом допускается повышение температуры активных частей машин на 5 °С.
30 с - для турбогенераторов с косвенным охлаждением обмоток;
15 с - для турбогенераторов с косвенным охлаждением обмотки статора и непосредственным охлаждением обмотки ротора;
8 с - для турбогенераторов мощностью до 800 МВт включительно с непосредственным газовым или жидкостным охлаждением обмоток статора и ротора;
6 с - для турбогенераторов мощностью свыше 800 МВт с непосредственным водородным или жидкостным охлаждением обмоток статора и ротора.
4.21 На холостом ходу с номинальным напряжением при номинальной частоте вращения коэффициент телефонных гармоник в линейном напряжении не должен превышать 3% для турбогенераторов мощностью до 5000 кВт включительно и 1,5% - для машин мощностью более 5000 кВт.
4.22 Турбогенераторы должны выдерживать без повреждения внезапные короткие замыкания любого вида на выводах обмотки статора при номинальной нагрузке и напряжении, равном 1,05 номинального, при условии, что максимальный ток в фазе ограничен внешними средствами и не превосходит максимальный ток в фазе при внезапном трехфазном коротком замыкании. "Без повреждения" означает, что не должны иметь место повреждения, препятствующие продолжению эксплуатации машины, хотя некоторые деформации обмотки статора могут иметь место.
Если испытание на внезапное короткое замыкание проводят на новой машине, то его следует выполнять после проверки изоляции обмотки на электрическую прочность полным испытательным напряжением по ГОСТ 183.
В случае, когда генератор предназначен для работы на общие шины, испытание на внезапное трехфазное короткое замыкание следует проводить из режима холостого хода при номинальном напряжении. Испытание на внезапное короткое замыкание турбогенераторов, которые присоединяются к энергосистеме через трансформатор или реактор (обычно с помощью пофазно закрытых шинопроводов), проводят из режима холостого хода напряжением, равным 70% номинального, если не согласовано другое пониженное его значение, исходя из условия, чтобы ток короткого замыкания генератора был таким же, как и в случае трехфазного короткого замыкания на выводах трансформатора или реактора со стороны энергосистемы при работе на холостом ходу с номинальным напряжением.
Турбогенератор считают выдержавшим испытание на внезапное короткое замыкание, если машину можно сразу или после незначительного ремонта обмотки статора включить в сеть и если машина выдержала испытание изоляции напряжением, равным 80% испытательного напряжения, предусмотренного ГОСТ 183 для нового генератора. Незначительным считается мелкий ремонт крепления лобовых частей обмотки или наружных слоев изоляции, не связанный с заменой стержней.
Примечание - Анормально высокие токи и вращающие моменты могут возникать в эксплуатации в случаях близкого к генератору короткого замыкания или отключения и повторного включения машины при более удаленном повреждении, а также при ошибочной синхронизации. Если при таких режимах имели место всплески повышенных токов, то рекомендуется тщательно проверить машину, обращая особое внимание на обмотку статора. До введения генератора в работу следует устранить любое ослабление крепления обмотки во избежание возможного ее повреждения, вызванного вибрацией; также необходимо проверить возможные деформации валопровода, полумуфты и болтов полумуфты.
4.23 Стандартные минимальные значения отношения короткого замыкания (ОКЗ) приведены в 5.3 и 6.5.
Большие минимальные значения ОКЗ могут быть установлены или согласованы, но при этом обычно требуется некоторое увеличение размеров машины.
При этом если:
Для получения доступа к полной версии без ограничений вы можете выбрать подходящий тариф или активировать демо-доступ.