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Die Erfindung betrifft eine Erregereinrichtung mit fremdgekühlten, statischen Stromrichterelementen für einen die in der Turbinenkuppel angeordnet ist. Die Stromrichterelemente werden von einem Transformator gespeist, und tragen die vom Flusswasser gekühlt werden.
Aus der FR-A-1043 086 ist ein Rohrturbinen-Synchrongenerator bekannt, dessen Erregungseinrichtung indirekt vom Flusswasser gekühlte Stromrichterelemente aufweist. Die uber einen Transformator gespeisten Stromrichterelemente mit ihren entsprechenden Kühlkörpem sind in der vom Flusswasser umspülten Rohrturbinenkuppel angeordnet. Nachteilig dabei ist, dass die Kühlung durch die natürliche Luftkonvektion nur bei kleinen Leistungen möglich ist.
Fur hohere Leistungen wird eine forcierte Luftkühlung angewendet. Hierzu wird in der Regei ein über einen Motor angetriebenes Geblase eingesetzt. Die Stromrichter selbst sind in Niederspannungsschranken an einer geeigneten Stelle des Kraftwerkes angeordnet sind.
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Wärmetauscher gekühlt werden konnen Eine direkte Wasserkühlung der Stromrichterelemente von Erregereinrichtungen. wie dies beispielsweise bei Hochspannungs-Gleichstrom-Ubertragungsanlagen vorgesehen wird. ist bei Erregerstrornnchtem nicht zweckmässig und auch nicht wirtschaftlich, wodurch sich diese Lösung auch nicht durchgesetzt hat.
Die aber weitverbreiteste Kühlung fur Stromrichter, nämlich die Geblasekühlung, hat bei Kraftwerken. die mit Rohrturbinengeneratoren ausgestattet sind, gravierende Nachteile aufzuweisen. So ist der Lufter des Geblases der einzige rotierende Teil einer ansonsten statischen Erregung. Ferner ist auch der finanzielle Aufwand für das Gebläse rucht zu ubersehen Neben den Anschaffungskosten sind auch dessen Verluste zu bewerten. Daruber hinaus muss das Geblase auch gewartet werden Ein nicht zu unterschatzender Nachteil ist aber darin gelegen, dass der Ausfall des Geblases die Stillsetzung des Maschinensatzes zur Folge hat
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Daruber hinaus ist aus der AT-PS 226802 ein Synchrongenerator mit wasserumstromten Gehäuse für den Antrieb durch eine Rohrturbine bekannt.
Die Erregereinrichtung mit fremdgekühlten, statischen Stromrichterelementen ist in der Turbinenkuppel angeordnet Nachteilig bei dieser Erregereinrichtung ist die Anordnung des Trockengleichrichtersatzes in der Hohlwelle des Läufers. Die Kühlung dieses Gleichrichtersatzes erfolgt uber einen Hochdrucklüfter.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Erregungseinrichtung fur einen RohrturbinenSynchrongenerator der eingangs zitierten Art zu schaffen, der einerseits die obigen Nachteile vermeidet und andererseits eine wirtschaftlich günstigere Auslegung bei erhohter Betriebssicherheit gewahrleistet.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkörper direkt an der Innenseite der Rohrturbinenkuppel angeordnet sind. Da in der Birne des Turbogenerators an sich eigentlich kein Platzmangel herrscht, ist diese technsich einfache Lösung von grossem Vorteil Bei der Berechnung der Wirtschaftlichkeit konnen die Kosten fur die Anschaffung des Gebläses sowie die der Verluste und der Wartung ausser Betracht bleiben. Ferner ist auch durch den Wegfall eines Storfaktors eine grossere Betriebssicherheit gegeben. Auch ein Teil der Schaltschränke in der Warte muss nicht mehr vorgesehen werden.
Gemass einer weiteren besonderen Ausgestaltung der Erfindung sind die Kühlkörper direkt an der Innenseite der Spitze der Rohrturbinenkuppel angeordnet. Ausser den bereits erwahnten Vorteilen sind auch die bei dieser Ausgestaltung der Erfindung erforderlichen kurzen Leitungsverbindungen des Gleichstromkreises für die Burstenanordnung hervorzuheben Nach emem weiteren Merkmal der Erfindung ist der zur Speisung der Stromnchterelemente vorgesehene Transformator in der Rohrturbinenkuppel angeordnet. Da die Hochspannung in der Rohrturbinenkuppel sowieso vorhanden ist, wird kein weiteres Risiko von der elektrischen Seite eingegangen Daruber hinaus werden weitere Anlagen. die üblicherweise in der bzw in der Nahe der schaltwarte
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vorgesehen sind, nicht mehr notwendig.
Erregertransformator in der Birne vorzusehen, hat somit enorme wirtschaftliche Vorteile Die für die Regelung der Erregungseinrichtung vorgesehenen Leitungen können
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LichtwellenleiterkabelProbleme mit elektromagnetischen Feldern auf Die Erfindung wird an Hand des Ausführungsbeispieles, das in der Figur dargestellt ist, näher erläutert. Die Fig. zeigt einen Rohrturbinen-Synchrongenerator mit einer Rippenkühlung.
Gemäss der Fig. ist ein Rohrturbinen-Synchrongenerator mit seinem Ständer 1 und seinem Rotor 2 im Rohrturbinengehäuse 3 angeordnet. Das Rohrturbinengehäuse 3 ist an der dem anströmenden Triebwasser 4 zugewandten Seite durch die Rohrturbinenkuppel 5 abgeschlossen. In der Rohrturbinenkuppel 5 sind Einrichtungen wie Olzufuhrungsbock, Energieausleitungen mit Stromwandlem, Schleifringe oder auch die Erregermaschine und natürlich die Kühleinrichtungen fur den Generator untergebracht Die im Stander 1 und im Lauter 2 erwarmte Kuhlluft wird über die Innenwand des Rohrturbinengehäuses 3 ruckgekuhlt Kühlrippen 8 aus Stahl oder Kupfer vergrossem die Kühlfläche und kompensieren so den schlechten Wärmeübergang von Luft auf Metall.
Um einen guten Kühleffekt fur die Stromrichterelemente 7 zu erhalten, sind deren Kühlkörper 10 direkt an der Innenseite der Rohrturbinenkuppel 5 und zwar an ihrer Spitze angeordnet.
Zur Speisung der Stromrichterelemente 7 ist ein Transformator 9 vorgesehen, der ebenfalls in der Rohrturbinenkuppel 5 angeordnet ist. Die fur die Erregungseinrichtung vorgesehenen Leitungen-die nicht dargestellt sind-sind LichtwellenieiterkabeL die von der Erregungseinrichtung in die Schaltwarte geführt sind
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The invention relates to an excitation device with externally cooled, static converter elements for one which is arranged in the turbine dome. The converter elements are fed by a transformer and carry those that are cooled by the river water.
A tubular turbine synchronous generator is known from FR-A-1043 086, the excitation device of which has converter elements indirectly cooled by the river water. The converter elements, which are fed via a transformer, with their corresponding heat sinks, are arranged in the tubular turbine dome, which is washed by the river water. The disadvantage here is that cooling by natural air convection is only possible with low outputs.
Forced air cooling is used for higher outputs. For this purpose, a blower driven by a motor is usually used. The power converters themselves are arranged in low-voltage barriers at a suitable point in the power plant.
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Heat exchangers can be cooled Direct water cooling of the converter elements of excitation devices. as is provided for example in high-voltage direct current transmission systems. is not appropriate for excitation currents and is also not economical, which is why this solution has not become established.
But the most widespread cooling for power converters, namely blower cooling, has in power plants. which are equipped with tubular turbine generators have serious disadvantages. So the fan of the blower is the only rotating part of an otherwise static excitation. Furthermore, the financial outlay for the blower must be overlooked. In addition to the acquisition costs, its losses must also be assessed. In addition, the blower must also be serviced. However, one disadvantage that should not be underestimated is that the failure of the blower results in the machine set being shut down
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In addition, from AT-PS 226802 a synchronous generator with a water-circulating housing for the drive by a tubular turbine is known.
The excitation device with externally cooled, static converter elements is arranged in the turbine dome. A disadvantage of this excitation device is the arrangement of the dry rectifier set in the hollow shaft of the rotor. This rectifier set is cooled by a high-pressure fan.
The object of the invention is to provide an excitation device for a tubular turbine synchronous generator of the type cited at the outset, which on the one hand avoids the above disadvantages and on the other hand ensures an economically more favorable design with increased operational reliability.
The invention is characterized in that the heat sinks are arranged directly on the inside of the tubular turbine dome. Since there is actually no shortage of space in the bulb of the turbogenerator, this technically simple solution is of great advantage. When calculating the cost-effectiveness, the costs for the purchase of the blower as well as the losses and maintenance can be disregarded. Furthermore, there is greater operational safety due to the elimination of an interference factor. Part of the control cabinets in the control room also no longer have to be provided.
According to a further special embodiment of the invention, the heat sinks are arranged directly on the inside of the tip of the tubular turbine dome. In addition to the advantages already mentioned, the short line connections of the direct current circuit required for the brush arrangement in this embodiment of the invention are also to be emphasized. According to another feature of the invention, the transformer provided for feeding the current-free elements is arranged in the tubular turbine dome. Since the high voltage is present in the tubular turbine dome anyway, no further risk is taken from the electrical side. which are usually in or near the control room
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are no longer necessary.
Providing the excitation transformer in the bulb thus has enormous economic advantages. The lines provided for regulating the excitation device can
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Problems with electromagnetic fields on The invention is explained in more detail with reference to the embodiment shown in the figure. The figure shows a tubular turbine synchronous generator with a fin cooling.
According to the FIG., A tubular turbine synchronous generator with its stator 1 and its rotor 2 is arranged in the tubular turbine housing 3. The tubular turbine housing 3 is closed off on the side facing the inflowing driving water 4 by the tubular turbine dome 5. In the tubular turbine dome 5, devices such as an oil supply frame, energy rejection with current transformers, slip rings or the excitation machine and of course the cooling devices for the generator are housed enlarge the cooling surface and thus compensate for the poor heat transfer from air to metal.
In order to obtain a good cooling effect for the converter elements 7, their heat sinks 10 are arranged directly on the inside of the tubular turbine dome 5, specifically at their tip.
To feed the converter elements 7, a transformer 9 is provided, which is also arranged in the tubular turbine dome 5. The lines provided for the excitation device - which are not shown - are optical waveguide cables which are led from the excitation device into the control room