Турбогенератор ТВВ-1200

Турбогенератор ТВВ-1200 — это синхронный электрический генератор с водородно-водяным охлаждением, предназначенный для преобразования механической энергии паровой турбины в электрическую энергию переменного тока. Относится к классу крупных турбогенераторов мощностью 1200 МВт, разработан и производится в России. Является одним из самых мощных серийных турбогенераторов в мире, используемых на атомных и тепловых электростанциях.

История создания

Разработка турбогенератора ТВВ-1200 началась в 1970-х годах на базе предприятия «Электросила» (входит в состав АО «Силовые машины», Санкт-Петербург) в рамках программы создания энергоблоков большой мощности для атомной энергетики. Первый образец был изготовлен в 1981 году. В 1982 году генератор был установлен на Ленинградской АЭС (энергоблок № 1, после модернизации — на других блоках). Серийное производство начато в 1985 году. К началу 2020-х годов выпущено более 30 единиц ТВВ-1200, которые эксплуатируются на АЭС России (Ленинградская, Курская, Смоленская, Балаковская, Ростовская, Калининская) и за рубежом (АЭС «Козлодуй» в Болгарии, АЭС «Тяньвань» в Китае, АЭС «Куданкулам» в Индии).

Конструкция и принцип работы

ТВВ-1200 представляет собой синхронную электрическую машину с явнополюсным ротором. Основные конструктивные элементы:

• Статор — неподвижная часть, состоящая из магнитопровода (шихтованный сердечник из электротехнической стали) и обмотки статора, выполненной из медных стержней с водяным охлаждением.
• Ротор — вращающаяся часть, представляющая собой массивный стальной вал с полюсами, на которых размещена обмотка возбуждения. Охлаждение ротора — водородное (газообразный водород циркулирует внутри корпуса).
• Система возбуждения — тиристорная, бесщеточная, обеспечивает подачу постоянного тока на обмотку ротора для создания магнитного поля.
• Система охлаждения — комбинированная: обмотка статора охлаждается дистиллированной водой, протекающей по полым стержням; ротор и активная сталь статора — водородом при давлении 0,3–0,5 МПа; внешние элементы — воздухом или водой.

Принцип работы: паровая турбина вращает ротор генератора с частотой 3000 об/мин (для сети 50 Гц). Магнитное поле, создаваемое обмоткой возбуждения, индуцирует в обмотке статора переменное напряжение частотой 50 Гц. Вырабатываемая электрическая мощность через повышающий трансформатор подаётся в энергосистему.

Технические характеристики

Основные параметры турбогенератора ТВВ-1200:

Особенности эксплуатации

ТВВ-1200 рассчитан на работу в составе энергоблоков с реакторами типа ВВЭР-1000/1200 и РБМК-1000. Генератор способен длительно нести номинальную нагрузку при температуре охлаждающей воды до 33 °C. Для обеспечения безопасности при работе с водородом предусмотрена система контроля герметичности корпуса и автоматического пожаротушения. В случае аварийного отключения генератор может быть остановлен за 2–3 минуты.

Модернизации и варианты

С начала 2000-х годов выпускается модернизированная версия — ТВВ-1200-2, отличающаяся улучшенной системой охлаждения, повышенной надёжностью изоляции и увеличенным ресурсом (до 40 лет). В 2010-х годах разработан вариант ТВВ-1200-3 с цифровой системой управления и диагностики. Для экспортных поставок возможна адаптация под частоту 60 Гц (с изменением числа полюсов ротора).

Применение

Турбогенераторы ТВВ-1200 устанавливаются на крупных электростанциях, где требуется единичная мощность блока 1000–1200 МВт. Основные объекты в России:

• Ленинградская АЭС (4 блока, после замены — на всех);
• Курская АЭС (4 блока);
• Смоленская АЭС (3 блока);
• Балаковская АЭС (4 блока);
• Ростовская АЭС (4 блока);
• Калининская АЭС (4 блока).

За рубежом: АЭС «Козлодуй» (Болгария, блок 5–6), АЭС «Тяньвань» (Китай, блоки 1–4), АЭС «Куданкулам» (Индия, блоки 1–4).

Значение

ТВВ-1200 является ключевым элементом электроэнергетики России, обеспечивая около 30 % выработки электроэнергии на атомных станциях страны. Его высокая единичная мощность позволяет снижать удельные капитальные затраты на строительство энергоблоков и повышать экономическую эффективность атомной генерации. Генератор входит в число крупнейших серийных электрических машин в мире, уступая по мощности только некоторым образцам (например, турбогенераторам мощностью 1500–1700 МВт, выпускаемым в Китае и США).

Интересные факты

• ТВВ-1200 является одним из самых тяжёлых перевозимых грузов в России — его транспортировка по железной дороге требует специальных платформ и согласования маршрута.
• В 2011 году на Ленинградской АЭС был установлен рекорд непрерывной работы ТВВ-1200 — 420 суток без планового останова.
• Стоимость одного турбогенератора ТВВ-1200 в ценах 2020 года составляла около 1,5–2 млрд рублей.

Источники

• Техническая документация АО «Силовые машины» (Турбогенераторы серии ТВВ).
• «Электрические станции и подстанции» / под ред. В. А. Веникова. — М.: Энергоатомиздат, 1990.
• Отчёты ОАО «Концерн Росэнергоатом» о модернизации оборудования АЭС (2015–2020).
• Статья «Турбогенераторы ТВВ-1200: конструкция и эксплуатация» в журнале «Электричество», № 3, 2018.
• Данные из открытых источников: «Силовые машины» — официальный сайт (раздел «Продукция»).