DE10310309A1

DE10310309A1 - Luftgekühlter Generator mit statischer Erregungseinrichtung

Info

Publication number: DE10310309A1
Application number: DE10310309A
Authority: DE
Inventors: Richard Blatter; Hans-Werner Schlett; Matthias Wittwer; Oliver Luder; Peter Vogler
Original assignee: Alstom Schweiz AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2002-03-13
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2003-09-25
Also published as: US20040160134A1

Abstract

Bei einem luftgekühlten Generator (10) hoher Leistung mit statischer Erregungseinrichtung (19, 22, 24, 26), welche statische Erregungseinrichtung (19, 22, 24, 26) eine gekühlte Stromrichterbrückenanordnung (26) umfasst, wird eine Vereinfachung, Platzersparnis und erhöhte Betriebssicherheit dadurch erreicht, dass die gekühlte Stromrichterbrückenanordnung (26) in einem Kühlluftkreislauf (23) des Generators (10) angeordnet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Stromerzeugung. Sie betrifft einen luftgekühlten Generator hoher Leistung mit statischer Erregungseinrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Unter Generatoren hoher Leistung werden dabei solche Generatoren verstanden, wie sie zur Stromerzeugung in Kraftwerken eingesetzt werden.

STAND DER TECHNIK

Bei statischen Erregungseinrichtungen werden üblicherweise die Regel- und Überwachungseinrichtungen sowie die Stromrichter in Schrankbauweise in separaten Elektroräumen oder in Generatornähe aufgestellt. Die in der Erregungseinrichtung vorhandenen Stromrichterbrücken müssen üblicherweise forciert gekühlt werden, um die beim Betrieb entstehende Verlustwärme abführen zu können. Dies geschieht normalerweise durch Ventilatoren, welche die Stromrichterschränke mittels forcierter Belüftung kühlen (siehe z. B. die Druckschrift GEI-100477 vom Juni 2000 der Firma General Electric Company (USA) über das EX2000 Excitation System). Die Verfügbarkeit dieser Ventilatoren ist so, dass in der Regel ein redundanter Ventilatorsatz eingesetzt wird.
In der Vergangenheit ist bereits vorgeschlagen worden (US-A-4,477,767 oder US-A-3,702,965), bei Wasserstoff-gekühlten Generatoren den der Erregungseinrichtung zugeordneten Erregertransformator innerhalb des Generatorgehäuses im internen Kühlkreislauf des Generators anzuordnen. Die Stromrichterbrückenanordnung der Erregungseinrichtung sind jedoch ausserhalb des Generatorgehäuses separat platziert.
Es ist weiterhin aus der EP-B1-0 707 372 bekannt, die an die Statorwicklung angeschlossene und mit Leistungshalbleitern bestückte Frequenzanpassungsvorrichtung (Umrichter) innerhalb des Generatorgehäuses zu platzieren und in den internen Kühlkreislauf des Generators mit einzubeziehen.
Schliesslich ist bereits bei einem kleinen Generator für die Erzeugung von Schweissstrom vorgeschlagen worden, die Diodenbrücken der statischen Erregungseinrichtung auf zylindrischen Kühlblechen anzuordnen, die vom Luftstrom des am Generator angebrachten Ventilators umströmt werden (siehe die EP-A1-0 329 368).

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, einen luftgekühlten Generator mit statischer Erregungseinrichtung zu schaffen, der sich durch einen verringerten konstruktiven und Platzaufwand auszeichnet und eine erhöhte Betriebssicherheit aufweist.
Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Kern der Erfindung ist es, die gekühlte Stromrichterbrückenanordnung in einem Kühlluftkreislauf des Generators anzuordnen. Diese Integration der Stromrichterbrückenanordnung in den Generator mit seinem internen Kühlluftkreislauf hat den Vorteil, dass eine spezielle Kühlventilation für die Stromrichterbrückenanordnung entfällt, dass die Stromrichter bei geschlossenem Kühlluftkreis im Generator keinen Verschmutzungen oder Angriffen durch chemische Verunreinigungen einer externen Kühlluft ausgesetzt sind, wie dies bei konventionellen Stromrichtern in Schrankbauweise der Fall ist, und dass die Förderquelle des Kühlmittels der Ventilator des eigenbelüfteten Generators ist, der im Vergleich zum Ventilator in einem externen Stromrichterschrank ein sehr zuverlässiges Aggregat darstellt.
Eine bevorzugte und besonders platzsparende Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Generator von einem Generatorgehäuse umgeben ist, und dass die gekühlte Stromrichterbrückenanordnung im Innenraum des Generatorgehäuses angeordnet ist und von der Kühlluft des Kühlluftkreislaufs gekühlt wird.
Planung und Montage der Anlage werden erleichtert, wenn gemäss einer anderen Ausgestaltung der Erfindung bei dem Generator, der einen Rotor und einen Stator umfasst, am Rotor Schleifringe angeordnet sind, welche mit der gekühlten Stromrichterbrückenanordnung über eine Erregerzuleitung in Verbindung stehen, und wenn die Erregerzuleitung im Generator eingebaut ist.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die gekühlte Stromrichterbrückenanordnung über einen Erregertransformator an eine Generatorableitung des Generators angeschlossen ist, und dass der Erregertransformator dem Generator als vormontierte Einheit beigestellt ist. Hierdurch lässt sich die Kompaktheit der Anlage erhöhen.
Dies gilt auch, wenn die statische Erregungseinrichtung eine Regelelektronik umfasst, und wenn die Regelelektronik im Bereich des Generators platziert ist.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Die einzige Figur zeigt in einer schematisierten Darstellung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Generators mit statischer Erregungseinrichtung nach der Erfindung.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In der Figur ist in einer schematisierten Darstellung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Generators mit statischer Erregungseinrichtung nach der Erfindung wiedergegeben. Der Generator 10 umfasst einen um eine Achse 13 drehbaren Rotor 17 und einen den Rotor 17 konzentrisch umgebenden Stator 14, die im Innenraum 12 eines Generatorgehäuses 11 untergebracht sind. Der Generator 10 weist zur Kühlung der Wicklungen im Rotor 17 und Stator 14 einen internen Kühlluftkreislauf 23 auf. Innerhalb des Kühlluftkreislaufs wird durch auf dem Stator 14 angeordnete Ventilatoren 15, 16 Kühlluft umgewälzt, die im Rotor 17 und Stator 14 Wärme aufnimmt und in einem Wärmetauscher 20 an einen externen Kühlkreislauf abgibt.
Die in der Statorwicklung induzierte Spannung wird über eine Generatorableitung 18 nach aussen abgegeben. Zur Erregung eines Magnetfeldes im Rotor 17 ist eine Erregungseinrichtung vorgesehen, die eine Stromrichterbrückenanordnung (Umrichter) 26 umfasst. Die Stromrichterbrückenanordnung 26 wandelt den am Eingang anstehenden Wechselstrom in Gleichstrom um, der dann über eine Erregerzuleitung 24 und Schleifringe 25 auf die im Stator 17 angeordneten Erregerspulen gegeben wird. Der am Eingang der Stromrichterbrückenanordnung 26 benötigte Wechselstrom wird entweder (beim Anlaufen) über eine externe Erregereinspeisung 21 von aussen zugeführt oder (im Normalbetrieb) über einen Erregertransformator 19 an der Generatorableitung 18 entnommen. Die Erregung wird über eine Regelelektronik 22 gesteuert und geregelt, die mit der Stromrichterbrückenanordnung 26 zusammenarbeitet.
Zur Kühlung ist die Stromrichterbrückenanordnung 26 nun im internen Kühlluftkreislauf 23 des Generators 10 angeordnet. Der Erregertransformator 19 ist dem Generator 10 als vormontierte Einheit beigestellt. Die Erregerzuleitung 24 ist im Generator 10 eingebaut. Die Regelelektronik 22 ist im Bereich des Generators 10 platziert. Darüber hinaus kann eine Entregungseinrichtung im Zuge der Erregerzuleitung 24 am Generator 10 integriert sein.
Diese Konfiguration des Generators hat die folgenden Eigenschaften und Vorteile:

- Eine spezielle Kühlventilation für die Stromrichterbrückenanordnung (den Umrichter) entfällt.
- Bei Generatoren mit geschlossener Luftkühlung sind die Stromrichter ebenfalls im geschlossenen Kühlluftkreis; sie sind also keinen Verschmutzungen oder Angriffen durch chemische Verunreinigungen der externen Kühlluft ausgesetzt, wie dies bei konventionellen Stromrichtern in Schrankbauweise der Fall ist. Bei Generatoren mit offenem Luftkühlkreislauf entfällt dieser Vorteil naturgemäss.
- Die in üblichen Erregungseinrichtungen erforderlichen Ventilatoren haben erfahrungsgemäss eine kleine MTBF, müssen also oft in redundanter Ausführung angebracht werden. Bei der vorliegenden Erfindung ist die Förderquelle des Kühlmittels der Ventilator des eigenbelüfteten Generators, der naturgemäss ein sehr zuverlässiges Aggregat ist.
- Wenn die Verbindungsleitungen zwischen dem Stromrichter und den Schleifringen fest im Generator eingebaut werden, werden Planung und Montage erleichtert.
- Da die Grenzleistungen von Generator und Stromrichter in gleicher Art von der Kühlmitteltemperatur abhängig sind, ergibt sich wegen der gleichen Kühlmitteltemperatur eine gewisse Übereinstimmung in der Charakteristik dieser Werte,

BEZUGSZEICHENLISTE

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

Claims

1. Luftgekühlter Generator (10) hoher Leistung mit statischer Erregungseinrichtung (19, 22, 24, 26), welche statische Erregungseinrichtung (19, 22, 24, 26) eine gekühlte Stromrichterbrückenanordnung (26) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die gekühlte Stromrichterbrückenanordnung (26) in einem Kühlluftkreislauf (23) des Generators (10) angeordnet ist.

2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (10) von einem Generatorgehäuse (11) umgeben ist, und dass die gekühlte Stromrichterbrückenanordnung (26) im Innenraum (12) des Generatorgehäuses (11) angeordnet ist und von der Kühlluft des Kühlluftkreislaufs (23) gekühlt wird.

3. Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (10) einen Rotor (17) und einen Stator (14) umfasst, dass am Rotor (17) Schleifringe (25) angeordnet sind, welche mit der gekühlten Stromrichterbrückenanordnung (26) über eine Erregerzuleitung (24) in Verbindung stehen, und dass die Erregerzuleitung (24) im Generator (10) eingebaut ist.

4. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gekühlte Stromrichterbrückenanordnung (26) über einen Erregertransformator (19) an eine Generatorableitung (18) des Generators (10) angeschlossen ist, und dass der Erregertransformator (19) dem Generator (10) als vormontierte Einheit beigestellt ist.

5. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die statische Erregungseinrichtung (19, 22, 24, 26) eine Regelelektronik (22) umfasst, und dass die Regelelektronik (22) im Bereich des Generators (10) platziert ist.