Турбогенераторная установка

1 Область техники Настоящее изобретение относится к оборудованию, главным образом, на тепловых электростанциях, для генерирования активной и реактивной электрической мощности для высоковольтных распределительных или магистральных сетей, присоединенных к ним. Более конкретно, изобретение относится к вращающемуся электромеханическому оборудованию для генерирования электрической мощности для высоковольтных распределительных или магистральных сетей без промежуточных трансформаторов. Генератор или генераторы, входящие в оборудование, имеют магнитную цепь, обычно содержащую сердечник из железа и воздушный зазор, систему охлаждения и, по меньшей мере,одну, обычно две, обмотки, расположенные на статоре и роторе соответственно. Уровень техники Тепловые электростанции в настоящее время строятся в соответствии с рядом различных принципов. Различные виды топлива, например природный газ, нефть, биотопливо,уголь, смеси только что упомянутых видов топлива или ядерное топливо, используются для того, чтобы достичь высокой температуры газа в процессе либо сгорания, либо ядерной реакции. Этим газом могут быть газы, образующиеся в результате сгорания, или косвенно нагреваемый пар. Нагревание происходит в относительно малом объеме, что означает, что давление чрезвычайно высокое. Горячий газ затем передается во все увеличивающийся объем и тепловая энергия превращается в кинетическую энергию. Быстро движущемуся газу предоставляется возможность в несколько этапов воздействовать на лопасти турбины, приводя ее во вращение. По меньшей мере, один генератор,смонтированный на том же валу, что и турбина,или присоединенный через передачу, превращает энергию в электрическую энергию, которая через повышающий трансформатор передается в распределительные или магистральные сети,которые в дальнейшем будем называть электрическими сетями. Электростанции, состоящие только из одного блока в соответствии с одним из принципов, изложенных выше, могут, естественно,быть лучшим решением в некоторых случаях. Однако часто установка состоит из большего числа блоков. Это дает большую гибкость и надежность в случае неполадок в оборудовании. Различные блоки могут также быть предназначены для работы с разными видами топлива, так что может быть использовано топливо, которое в данный момент является наиболее дешевым. Возможны другие комбинации, чтобы увеличить общую эффективность установки, когда остающееся тепло от одного блока может быть использовано другим блоком. Обычно различают два типа турбин: газовые турбины и паровые турбины. Газовые тур 001097 2 бины приводятся в действие газами, образующимися при сгорании (возможно, после очистки), в то время как паровые турбины, как показывает название, приводятся в действие паром,нагретым до высокого давления. Основные части блока газовой турбины включают, по меньшей мере, одну ступень компрессора, камеру сгорания, по меньшей мере,одну ступень турбины и генератор. Во многих случаях выгодно, чтобы ступень турбины была реализована несколькими ступенями для того,чтобы получить возможность оптимального использования тепловой энергии. Каждая ступень имеет размеры, соответствующие давлению газа в соответствующей части турбины. Обычно используются части высокого и низкого давления или части высокого, промежуточного и низкого давления. Компрессор также может иметь несколько ступеней, обычно две. Давление в компрессорной ступени регулируется,чтобы получить оптимальное сгорание. Воздух,поступающий в камеру сгорания, предварительно нагревается. Основные части блока паровой турбины включают топку для сгорания топлива или реактор, генератор пара и электрический генератор. Генератор пара обычно состоит из стальных труб с водой, циркулирующей в них, причем трубы расположены в топке, чтобы получить оптимальную передачу тепла. Пар, нагретый до высокой температуры и высокого давления, подается к турбине. Паровую турбину также бывает полезно разделить на несколько ступеней,подобно тому, как это описано выше, в зависимости от давления. Для того чтобы достичь наивысшей возможной эффективности, используется комбинация этих типов турбин в двух ступенях, т.е. электростанция с комбинированным циклом. Например, газотурбинная электростанция, которая генерирует большую часть энергии с помощью газовой турбины, дополняется генератором пара, который использует остаточное тепло отработанных газов после последней ступени турбины, таким образом получая дополнительную порцию энергии. Угольная электростанция со сжиганием под давлением слоя псевдосжиженного топлива, которая на сегодняшний день является лучшей в отношении эффективности и экологичности сжигания угля, генерирует большую часть электрической энергии с помощью генератора пара в топке. Газы, образующиеся при сгорании, несколько охлажденные после создания пара, подаются на газовую турбину после отделения пыли. Многие электростанции также используются для централизованного теплоснабжения и во многих случаях достижима чрезвычайно высокая степень общей эффективности. Примеры соответствующих типов установок описаны ниже. Газовая турбина в этих установках использует в качестве топлива газ (пред 3 почтительно природный газ), нефть или комбинацию газа и нефти. Газотурбинная электростанция Установка, состоящая из одного или более блоков, каждый из которых содержит одну газовую турбину и связанный с ней генератор. Многовальная газотурбинная электростанция с комбинированным циклом Установка, состоящая из одного или более блоков, каждый из которых содержит газовую турбину и связанный с ней электрический генератор, в которой горячие газы от газовых турбин подводятся к теплообменнику для производства пара. Пар приводит в движение паровую турбину и связанный с ней электрический генератор. Одновальная газотурбинная электростанция с комбинированным циклом Установка, состоящая из одного или более блоков, содержащих газовую турбину и связанный с ней электрический генератор, в которой горячие газы от газовых турбин подводятся к теплообменнику для производства пара. Пар приводит в движение паровую турбину, присоединенную к "свободному концу" одной из газовых турбин. Паровая электростанция Установка, в которой процесс сгорания топлива (такого как нефть, уголь, сжигаемый под давлением псевдосжиженный уголь, биотопливо) посредством генератора пара (трубы, подводящие воду, которые расположены в топке) создает давление пара, которое приводит в движение паровую турбину и связанный с ней электрический генератор. Атомная электростанция Установка, подобная паровой электростанции, но с генератором пара, расположенным в атомном реакторе. Общим для всех электростанций, описанных выше, является соединение электрического генератора через общий вал или через зубчатую передачу с турбиной для преобразования в электрическую энергию. Электрический генератор может быть также соединен с двумя турбинами. Преобразование обычно происходит в синхронном генераторе, который может быть использован для генерирования как реактивной мощности, так и активной мощности. Обычно это двухполюсные или четырехполюсные электрические генераторы турбогенераторного типа, но существуют генераторы с другим числом полюсов и других конструкций. Типичный диапазон напряжений для современных генераторов составляет 10-30 кВ. Чтобы обеспечить надежное соединение генератора с исходящей электрической сетью,используется промежуточный блок. Как видно из фиг. 3, системы изолированных шин идут от выходных клемм генератора 100 к выключателю 107 генератора с разъединителем. Системы шин идут далее к трансформатору 109 вспомогатель 001097 4 ной мощности и к повышающему трансформатору 106. Два маслозаполненных трансформатора обычно размещаются на открытом воздухе из-за опасности взрыва. Взрывозащитные стенки также часто используется, чтобы защитить установку. Соединение с исходящей сетью 110 производится через другой выключатель 108 с разъединителем в высоковольтном коммутационном блоке вне установки. Этот коммутационный блок предпочтительно является общим для нескольких блоков электростанции. Альтернативой тому, чтобы соединять повышающий трансформатор 106 каждого генератора 100 непосредственно с исходящей электрической сетью 110, является использование повышающего трансформатора, чтобы повысить напряжение генератора до промежуточного уровня и затем соединить это напряжение промежуточного уровня с исходящей электрической сетью 110 через системный трансформатор. При ограниченной территории или установке с несколькими блоками это может дать более дешевое общее решение, в особенности,если напряжение в каждом блоке мало по отношению к уровню напряжения исходящей электрической сети. Недостатки приведенных выше решений связаны с низким уровнем напряжения (10-30 кВ) генератора. Системы шин должны иметь большую площадь сечения меди, чтобы снизить потери. Выключатель 107 генератора становится большим и дорогим, чтобы разрывать большие токи, являющиеся следствием низкого напряжения. Повышающий трансформатор 106 дорог, а также представляет угрозу безопасности. Он также ухудшает эффективность. Магнитная цепь в отдельном электрическом генераторе обычно содержит пластинчатый сердечник, например, из листовой стали сварной конструкции. Чтобы обеспечить вентиляцию и охлаждение, сердечник часто разделяется на пакеты с радиальными и/или осевыми вентиляционными каналами. Для больших машин пластины штампуются в виде сегментов,которые прикрепляются к станине машины,причем пластинчатый сердечник соединяется в одно целое с помощью сжимающих пальцев и уплотняющих колец. Обмотка магнитной цепи располагается в пазах сердечника, причем пазы обычно имеют поперечное сечение в виде прямоугольника или трапеции. В многофазных электрических генераторах обмотки выполняются как однослойные или двуслойные. При однослойных обмотках на паз приходится только одна боковая сторона катушки, в то время как при двуслойных обмотках на один паз приходятся две боковые стороны катушки. Под боковой стороной катушки понимается один или более проводников, объединенных вертикально или горизонтально и снабженных общей изоляцией катушки, т.е. изоля 5 цией, способной выдержать расчетное напряжение генератора по отношению к земле. Двуслойные обмотки обычно выполняют как равносекционные обмотки, в то время как однослойные обмотки в настоящем контексте могут быть равносекционными или плоскими обмотками. В равносекционных обмотках существует только одна ширина катушки (возможно,две), в то время как плоские обмотки выполняются как концентрические обмотки, т.е. с изменяющейся в широких пределах шириной катушки. Под шириной катушки понимается угловое расстояние между двумя боковыми сторонами одной и той же катушки. Обычно все большие машины делаются с двуслойными обмотками и катушками одинакового размера. Каждая катушка помещается одной боковой стороной в один слой, а другой боковой стороной - в другой слой. Это означает,что все катушки пересекаются в торце катушки. Если число слоев больше двух, то эти пересечения усложняют обмоточные работы и торец катушки оказывается менее качественным. Считается, что катушки для вращающихся генераторов могут изготавливаться с хорошими результатами в диапазоне напряжений 10-20 кB. В течение долгого времени предпринимались попытки разработки генератора с более высокими напряжениями, как видно, например,из "Electrical World", October 15 1932, р.524-525. Здесь описана разработка генератора на 33 кВ. Также здесь описан генератор в Лангербрюгге,Бельгия, на 36 кВ. Хотя в статье обсуждается возможность дальнейшего повышения напряжения, развитие замедлилось из-за тех основных концепций, на которых основывались эти генераторы. Это, прежде всего, связано с недостатками системы изоляции, состоящей из нескольких слоев пропитанной лаком слюдяной фольги и бумаги. Некоторые попытки осуществления нового подхода к разработке синхронных машин описаны, помимо прочего, в статье "Water-and-oilcooled Turbogenerator TVM-300", J. Elektrotechnika, No. 1, 1970, pp. 6-8, в патенте США 4429244 "Статор генератора" и в патенте СССР 955369. Синхронная машина с водяным и масляным охлаждением, описанная в журнале J.Elektrotechnika, рассчитана на напряжения до 20 кВ. В статье описана новая система изоляции,состоящая из масляно/бумажной изоляции, которая позволяет погрузить статор полностью в масло. При этом масло может использоваться как хладагент и в то же самое время как изоляция. Для предотвращения просачивания масла из статора к ротору, на внутренней поверхности сердечника имеется диэлектрическое маслоудерживающее кольцо. Обмотка статора выполнена из полых проводников овального сечения с масляной и бумажной изоляцией. Боковые части катушек с изоляцией закреплены в пазах прямо 001097 6 угольного сечения посредством клиньев. Как в полых проводниках, так и в отверстиях в стенках статора, для их охлаждения используется масло. Однако такие системы охлаждения требуют большого количества как электрических,так и гидравлических соединений на торцах катушек. Кроме того, толстая изоляция приводит к увеличению радиуса кривизны проводников, что, в свою очередь, вызывает увеличение вылета обмотки. Вышеупомянутый патент США относится к части статора в синхронной машине, которая содержит листовой магнитный сердечник с трапецеидальными пазами для статорной обмотки. Пазы сделаны ступенчатыми, поскольку потребность в изоляции статорной обмотки уменьшается в направлении к внутренней части ротора, где расположена ближайшая к нейтральной точке часть обмотки. Кроме того,часть статора содержит диэлектрический маслоудерживающий цилиндр, расположенный поблизости от внутренней поверхности сердечника. Эта часть может повысить требования к магнитной части устройства по сравнению с машиной без этого кольца. Обмотка статора выполнена из маслонаполненных кабелей одинакового диаметра для каждого слоя катушки. Слои отделены от друг друга посредством распорных деталей, установленных в пазах, и закреплены клиньями. Особенностью обмотки является то,что она содержит две так называемых полуобмотки, соединенные последовательно. Одна из двух полуобмоток расположена по центру внутри трубчатой изоляции. Проводники статорной обмотки охлаждаются окружающим маслом. Недостатками системы с таким большим количеством масла являются риск утечки и большой объем работы по очистке в случае аварии. Те части трубчатой изоляции, которые расположены вне пазов, имеют цилиндрическую часть и конический экранирующий электрод, назначение которого заключается в управлении напряженностью электрического поля в области, где кабель выходит из пластин. Из патента СССР 955369 понятно, что еще одна попытка увеличить номинальное напряжение синхронной машины заключается в том, что охлаждаемая маслом статорная обмотка содержит известный высоковольтный кабель одинакового размера для всех слоев. Кабель помещен в пазы статора, выполненные в виде круговых радиально расположенных отверстий,размеры которых соответствуют площади поперечного сечения кабеля и необходимому месту для их установки и для хладагента. Различные расположенные радиально слои обмотки окружены трубчатой изоляцией и закреплены в ней. В пазу статора трубки закреплены изолирующими распорками. Из-за масляного охлаждения во внутреннем воздушном зазоре необходимо установить внутреннее диэлектрическое кольцо для создания уплотнения для предупреждения 7 просачивания масляного хладагента. Эта конструкция не имеет ступенчатости изоляции или статорных пазов. Описанные выше недостатки,связанные с наличием масла в системе, присущи и этой конструкции. Кроме того, конструкция характеризуется очень малыми радиальными промежутками между различными пазами в статоре, что подразумевает большой поток утечки в пазах и значительно влияет на требования к машине, связанные с возбуждением. В докладе Научно-исследовательского института электроэнергии (EPRI), EL-3391,1984 г. выполнен обзор концепций для построения вращающейся электрической машины повышенного напряжения для подключения ее к силовой электросети без промежуточного трансформатора. Такое решение, судя по исследованиям, способно обеспечить повышение эффективности и экономичности. Главной причиной для рассмотрения в 1984 г. проектов генераторов для непосредственного подключения к электросети было то, что в это время был изготовлен сверхпроводящий ротор. Большие магнитные поля, создаваемые сверхпроводником,позволяют использовать обмотку с воздушными зазорами при достаточно толстой изоляции для противодействия электрическим нагрузкам. Был сделан вывод, что при объединении наиболее многообещающей, согласно проекту,концепции создания магнитной цепи с обмоткой так называемого монолитного цилиндрического якоря, т.е. концепции, согласно которой обмотка содержит два цилиндра с проводниками,концентрически заключенными в трех цилиндрических изоляционных кожухах, а вся система установлена на железном сердечнике без зубцов, высоковольтная вращающаяся электрическая машина могла бы быть непосредственно подключена к силовой электросети. Решение подразумевало, что главная изоляция должна быть сделана достаточно толстой, чтобы выдержать напряжения "сеть-сеть" и "сеть-земля". Очевидные недостатки предложенного решения заключаются в том, что в дополнение к требованиям, обусловленным наличием сверхпроводящего ротора, требуется очень толстая изоляция, которая увеличивает размер машины. Для того чтобы выдерживать большие электрические поля, торцевые концы обмоток должны быть изолированы и охлаждаться маслом или фреонами. Вся машина должна быть герметично закрыта для предотвращения поглощения жидким диэлектриком влаги из атмосферы. Сущность изобретения Целью изобретения является создание установки, содержащей, по меньшей мере, один генератор столь высокого напряжения, что повышающий трансформатор становится ненужным. Выключатель генератора также становится ненужным. Функционально он заменяется уже существующим высоковольтным выключателем. Система шин заменяется экранированным 8 высоковольтным кабелем. Таким образом, целью изобретения является соединение электрических генераторов в электростанции прямо с исходящей электрической сетью. Эта цель достигается, согласно первому аспекту изобретения, тем, что установка, описанная в ограничительной части п.1, имеет признаки, указанные в отличительной части этого пункта, и согласно второму аспекту изобретения тем, что генератор, описанный в ограничительной части п.29, имеет признаки, указанные в отличительной части этого пункта, а также посредством способа, описанного в п.31. Благодаря предложенной конструкции системы изоляции для обмотки, удается избежать разрушения изоляции, которое заставляет использовать относительно толстостенные изолирующие слои в обычных высоковольтных генераторах, например пропитанные слои ленты из слюды, указанное разрушение в определенной степени вызывается частичными разрядами. Внутренние коронные разряды происходят в полостях, порах и т.п., которые присутствуют в этих обычных изоляционных материалах и которые возникают во время изготовления, когда изоляция подвергается воздействию повышенных напряженностей электрического поля. Эти коронные разряды постепенно разрушают материал и результатом может быть разрушительный электрический пробой изоляции. Других дефектов, трещин и т.п., возникающих при тепловом движении в обмотке, удается избежать благодаря тому, что температурные коэффициенты расширения слоев по существу одинаковы. Эти проблемы являются важной причиной того,что прежде было невозможно проектировать генераторы на напряжения свыше 36 кВ. Эта проблема была устранена с помощью системы изоляции согласно изобретению. Система изоляции согласно изобретению может быть получена путем использования слоев изоляции, которые изготавливаются таким образом,что риск возникновения полостей и пор минимален, например изготовленных методом экструзии слоев из подходящего прочного и долговечного изолирующего материала, такого как полиэтилен с межмолекулярными связями, термопластики, включая термопластики с поперечными связями, этилен-пропиленовый каучук,другие типы резин и т.д. Используя только изолирующие слои, которые могут быть изготовлены с минимумом дефектов, и обеспечивая изоляцию с внутренней и внешней полупроводящей частью, можно гарантировать, что тепловая и электрическая нагрузка уменьшится. В случае температурных градиентов изолирующая часть с полупроводящими слоями образует монолитную часть и дефекты, вызываемые различным температурным расширением изоляции и окружающих слоев, не появятся. Электрическая нагрузка на материал уменьшается в результате наличия полупроводящих частей вокруг изоля 9 ции, образующих эквипотенциальные поверхности, в результате чего электрическое поле в изолирующей части распределяется однородно по толщине изоляции. Внешний полупроводящий слой может быть присоединен к потенциалу земли. Это означает, что для такого кабеля внешняя оболочка обмотки может находиться под потенциалом земли вдоль всей ее длины. Отличительные признаки установки, выполненной согласно изобретению, в особенности относящиеся к системе изоляции обмотки статора генератора, устранили, таким образом,помехи, препятствующие увеличению уровня напряжения, и сделали возможным исключить повышающий трансформатор даже для напряжений свыше 36 кВ, с вытекающими из этого выгодами. Прежде всего, одно только отсутствие трансформатора влечет за собой уменьшение веса, занимаемого места и расходов. Когда трансформатор, как это часто бывает, расположен на удалении от турбинного зала,требуются системы шин, чтобы соединить генератор и трансформатор. Необходимость в них,таким образом, также отпадает, что экономит не только средства и место, которого они требуют,но и устраняет потери мощности в них, которые значительны, т.к. ток большой. В системах шин могут происходить двухфазные и трехфазные короткие замыкания, а выключатели и разъединители, следовательно, требуют высокого уровня обслуживания. Благодаря настоящему изобретению риск подобных замыканий значительно уменьшается. Угроза пожара, возможного в трансформаторе с масляной изоляцией, также уменьшается,уменьшая при этом необходимость в противопожарных средствах. Турбогенераторная установка согласно изобретению имеет также то преимущество, что она может быть выполнена с несколькими соединениями на различные уровни напряжения. В общем, преимущества, упомянутые выше, обеспечивают радикальную экономию средств. Расходы на строительство электростанции значительно уменьшаются и экономия при работе улучшается вследствие меньшей потребности в обслуживании и ремонте и вследствие увеличения КПД приблизительно на 0,5-1,5%. Изобретение также применимо и дает преимущества для турбогенератора при пиковых нагрузках, когда он используется, если необходимо, в качестве синхронного компенсатора так,что генератор отсоединен от турбины. Цель изобретения состоит также в том,чтобы генерировать вспомогательную мощность посредством вспомогательной обмотки, размещенной в статоре, которая дает значительно меньшее напряжение, чем генерируемое основной обмоткой генератора. Чтобы выполнить это, магнитная цепь в генераторе или генераторах, включенных в тур 001097 10 богенераторную установку, сформирована вместе с многожильным кабелем с постоянной изоляцией, включающем заземление. Главное и существенное различие между известной технологией и вариантом выполнения установки согласно изобретению состоит в том,что магнитная цепь включена в электрический генератор, который может непосредственно соединяться через возможные выключатели и разъединители с высоковольтными системами энергоснабжения в диапазоне между 20 и 800 кВ, предпочтительно выше, чем 36 кВ. Магнитная цепь содержит пластинчатый сердечник,имеющий, по меньшей мере, одну обмотку, выполненную из многожильного кабеля с одним или более надежно изолированными проводниками с долговечной изоляцией, имеющими полупроводящий слой на проводнике и снаружи изоляции, причем внешний полупроводящий слой соединен с потенциалом земли. Чтобы решить проблемы, возникающие при прямом соединении электрических машин со всеми типами высоковольтных электрических сетей, генератор в установке согласно изобретению обладает рядом признаков, как упомянуто выше, которые заметно отличаются от известной технологии. Дополнительные признаки и дальнейшие формы осуществления изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения и обсуждаются ниже. Такие признаки, упомянутые выше, и другие существенные свойства генератора и, следовательно, турбогенераторной установки, согласно изобретению, включают следующее:- Обмотка магнитной цепи выполнена из кабеля, имеющего один или более постоянно изолированных проводников с полупроводящим слоем на проводнике и на оболочке. Некоторыми типичными проводниками такого типа являются кабель с изоляцией из полиэтилена с межмолекулярными связями или кабель с изоляцией из этилен-пропиленового каучука, которые для настоящего изобретения усовершенствованы в отношении жил в проводнике и свойств внешней оболочки.- Кабели с круглым поперечным сечением предпочтительны, но могут быть использованы кабели с каким-либо другим поперечным сечением, чтобы получить, например, лучшую плотность монтажа.- Такой кабель допускает, чтобы пластинчатый сердечник был сконструирован согласно изобретению новым и оптимальным образом,что касается пазов и зубцов.- Обмотка предпочтительно изготавливается со ступенчатой изоляцией для лучшего использования пластинчатого сердечника.- Обмотка предпочтительно изготавливается как многослойная концентрическая обмотка кабелем, что дает возможность уменьшить число пересечений торцов катушек.- Конструкция паза соответствует поперечному сечению обмоточного кабеля, так что пазы выполняются в форме ряда цилиндрических отверстий, проходящих в осевом и/или радиальном направлениях, одно отдельно от другого, и имеющих открытый узкий промежуток, проходящий между слоями статорной обмотки.- Конструкция пазов приспособлена к соответствующему поперечному сечению кабеля и к ступенчатой изоляции обмотки. Ступенчатая изоляция позволяет магнитному сердечнику иметь в основном постоянную ширину зубца,независимо от радиального положения.- Вышеупомянутое дальнейшее развитие в отношении жил кабеля заключается в том, что проводники обмотки состоят из ряда плотно сжатых слоев, т.е. изолированных жил, которые с точки зрения электрической машины не обязательно правильно чередовать (неизолированные и/или изолированные) друг с другом.- Вышеупомянутое дальнейшее развитие в отношении внешней оболочки заключается в том, что в подходящих точках вдоль длины проводника внешняя оболочка срезается, причем каждый частичный отрезок соединяется непосредственно с потенциалом земли. Использование кабеля описанного выше типа позволяет всю длину внешней оболочки обмотки, а также другие части установки, поддерживать при потенциале земли. Важное преимущество состоит в том, что электрическое поле близко к нулю в области торца катушки снаружи от внешнего полупроводящего слоя. При потенциале земли на внешней оболочке электрическим полем не нужно управлять. Это значит, что никаких концентраций поля не произойдет ни в сердечнике, ни в областях торцов катушек, ни в области перехода между ними. Перемешивание изолированных и/или неизолированных плотно сжатых жил кабеля, или транспонирование жилы, дает в результате низкие потери рассеяния. Кабель для высокого напряжения, используемый в обмотке магнитной цепи, состоит из внутренней сердцевины/проводника с множеством жил, по меньшей мере, двух полупроводящих слоев, причем внутренний слой окружен изолирующим слоем, который, в свою очередь,окружен внешним полупроводящим слоем, и имеет внешний диаметр порядка 20-200 мм и площадь проводника порядка 50-3000 мм. Так как генератор в установке согласно изобретению изготавливается со специальной системой изоляции, нет необходимости полного завершения изготовления статора на заводе, а вместо этого он может быть доставлен разделенным в осевом направлении на секции, а обмотка может быть уложена ("продета") прямо на месте установки. Это дает очевидные финансовые преимущества с точки зрения транспортировки. 12 Изобретение также относится к способу, в котором используется эта возможность. В других аспектах изобретения перечисленные цели достигнуты за счет того, что установка, описанная в ограничительной части п.29,обладает признаками, указанными в отличительной части этого пункта формулы изобретения. Так как система изоляции, достаточно долговечная, спроектирована таким образом, что с тепловой и электрической точки зрения она рассчитана на напряжение свыше 36 кВ, установка может быть присоединена к высоковольтным электрическим сетям без промежуточного повышающего трансформатора, таким образом обеспечивая преимущества, о которых говорилось ранее. Такая установка предпочтительно,но не обязательно, имеет признаки установки,указанные в любом из пп.1-28 формулы изобретения. Вышеупомянутые и другие формы осуществления изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения. Краткое описание чертежей Изобретение будет описано более подробно в следующем подробном описании предпочтительного варианта конструкции магнитной цепи электрического генератора в турбогенераторной установке, со ссылкой на сопровождающие чертежи, где фиг. 1 схематически показывает вид с торца сектора статора в электрическом генераторе в турбогенераторной установке согласно изобретению; фиг. 2 показывает вид конца кабеля, используемого в обмотке статора, согласно фиг. 1,со ступенчатым разрезом; фиг. 3 показывает блок-схему известной турбогенераторной установки; фиг. 4 показывает блок-схему турбогенераторной установки, использующей настоящее изобретение; фиг. 5 показывает блок-схему модифицированного варианта осуществления турбогенераторной установки согласно изобретению; фиг. 6 является блок-схемой, показывающей генератор согласно изобретению со встроенными обмотками для генерирования вспомогательной мощности и преобразователем частоты, запускающим одновальную генераторную установку. Описание предпочтительного варианта осуществления изобретения На схематическом осевом виде сектора статора 1 (фиг. 1), принадлежащего генератору или генераторам, включенным в турбогенераторную установку, показан также ротор 2 генератора. Статор 1 образован обычным образом из пластинчатого сердечника. Фиг. 1 показывает сектор генератора, соответствующий одному полюсному делению. От части 3 ярма сердечника, расположенной радиально снаружи, ряды 13 зубцов 4 идут радиально по направлению к ротору 2 и разделены пазами 5, в которых расположена обмотка статора. Кабели 6, образующие эту статорную обмотку, являются высоковольтными кабелями, которые могут быть примерно того же типа, как те, которые используются для распределительных электрических сетей, т.е. кабели с изоляцией из полиэтилена с межмолекулярными связями. Одно отличие состоит в том, что внешняя, защищающая от механических повреждений, оболочка и металлический экран, обычно окружающие такие кабели для распределительных электрических сетей, отсутствуют, так что кабель для данного применения содержит только проводник и, по меньшей мере, один полупроводящий слой с каждой стороны изолирующего слоя. Таким образом, полупроводящий слой, который чувствителен к механическим повреждениям, лежит на поверхности кабеля. Кабели 6 на фиг. 1 показаны схематично,причем изображена только проводящая центральная часть каждой части кабеля, или боковой стороны катушки. Как можно видеть, каждый паз 5 имеет переменное поперечное сечение с чередующимися широкими частями 7 и узкими частями 8. Широкие части 7 в основном круглые и окружают кабельную укладку, суженые части между ними образуют узкие части 8. Суженые части служат для фиксации радиального положения каждого кабеля. Поперечное сечение паза 5 также сужается по направлению радиально внутрь. Это происходит потому, что напряжение на частях кабеля тем ниже, чем ближе к внутренней в радиальном направлении части статора 1 они расположены. Следовательно, там могут быть использованы более тонкие кабели, в то время как более толстые кабели необходимы ближе к наружной стороне. В изображенном примере использованы кабели трех разных размеров, уложенные соответственно размерам в три секции 51, 52, 53 пазов 5. Фиг. 2 показывает вид конца высоковольтного кабеля со ступенчатым разрезом для использования в электрической машине в соответствии с данным изобретением. Высоковольтный кабель 6 содержит один или более проводник 31, каждый из которых содержит множество жил 36, например, из меди, которые вместе образуют круглое поперечное сечение. Эти проводники 31 расположены в середине высоковольтного кабеля 6, и в показанном варианте осуществления изобретения каждый из них окружен отдельной частичной изоляцией 35. Однако возможно, чтобы для одного из проводников 31 частичная изоляция 35 отсутствовала. В настоящем варианте осуществления изобретения проводники 31 вместе окружены первым полупроводящим слоем 32. Вокруг этого первого полупроводящего слоя 32 находится изолирующий слой 33, например, изоляция из полиэтилена с межмолекулярными связями, кото 001097 14 рый, в свою очередь, окружен вторым полупроводящим слоем 34. Таким образом, понятие"высоковольтного кабеля" в этом применении не требует включения металлического экрана или внешней оболочки, которые обычно окружают такой кабель для распределительных электрических сетей. Турбогенераторная установка, выполненная в соответствии с известной технологией,показана на фиг. 3, где генератор 100, как уже описано выше, приводится в действие газовой турбиной 102 через общий вал 101. Газовая турбина приводится в движение газом из камеры сгорания 103, управляемой управляющим устройством 104 и снабжаемой (топливом) компрессором 105. Компрессор 105 находится на одном валу 101 с генератором 100 и газовой турбиной 102. В известной турбогенераторной установке генератор 100 обычно генерирует напряжение максимально 25-30 кВ. Чтобы снабжать высоковольтные распределительные или магистральные сети, обычно работающие при напряжении до 800 кВ, выходное напряжение от известного генератора 100 должно быть повышено, как показано, повышающим трансформатором 106. Это также требует использования выключателя 107 генератора между генератором 100 и повышающим трансформатором 106, причем выключатель генератора содержит, по меньшей мере,один набор разъединителей, мощных прерывателей и заземлителей. Соединение с распределительными или магистральными сетями 110 осуществляется через дополнительные разъединители, выключатели и защиту от перекрытия изоляции, что в целом обозначено на фиг. 3 как блок 108. Выходное напряжение генератора, лежащее на среднем уровне порядка 25-30 кВ, обычно также отводится к понижающему трансформатору 109. Понижающий трансформатор 109 снабжает генератор 100 напряжением возбуждения через выпрямительную цепь 111, а также может генерировать низкое напряжение 112 для других нужд. Фиг. 4 показывает ту же установку, что и на фиг. 3, но использующую турбогенератор согласно настоящему изобретению. Согласно изобретению генератор 200, который генерирует такое же высокое напряжение (приблизительно до 800 кВ), для которого предназначена распределительная или магистральная сеть 110,непосредственно присоединяется к этой распределительной или магистральной сети 110 через кабельный канал 201. Таким образом, нет необходимости в повышающем трансформаторе или выключателе генератора (106, 107 на фиг. 3). Понижающий трансформатор 109, показанный на фиг. 4, питается от отдельного выхода на статорной обмотке генератора 200, чтобы обеспечить подачу напряжения возбуждения через кабельный канал 202 и выпрямляющую 15 цепь 111, а также подачу напряжения для любых других потребностей через кабельный канал 112. Как можно видеть на фиг. 5, понижающий трансформатор 109 может также быть исключен при использовании генератора 200, созданного в соответствии с изобретением. Статорная обмотка генератора 200 (ср. с фиг. 1) снабжена отдельными выходами для подачи напряжения возбуждения через кабельный канал 202 и выпрямительную цепь 111, а для любой другой потребности - через кабельный канал 203. В турбогенераторной установке, выполненной согласно настоящему изобретению, следовательно, исключены несколько трансформаторов и блоков выключателей, которые прежде были необходимы, что представляет очевидную выгоду, по меньшей мере, из соображений сокращения расходов и повышения надежности работы. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Установка для генерирования активной и реактивной электрической мощности для высоковольтной распределительной или магистральной сети (110), содержащая, по меньшей мере, один электрический генератор (200), который связан, по меньшей мере, с одной газовой и/или паровой турбиной (102) посредством вала(101) и содержит, по меньшей мере, одну обмотку, отличающаяся тем, что обмотка, по меньшей мере, одного из электрических генераторов содержит высоковольтный кабель, имеющий систему твердой изоляции, содержащую,по меньшей мере, два полупроводящих слоя,каждый из которых образует по существу эквипотенциальную поверхность, и промежуточную твердую изоляцию, причем, по меньшей мере,один из указанных слоев имеет по существу тот же коэффициент теплового расширения, что и твердая изоляция. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем,что генератор содержит магнитную цепь с магнитным сердечником. 3. Установка по п.2, отличающаяся тем,что пути магнитного потока в сердечнике магнитной цепи проходят через листовые пластины и/или литое железо, и/или железо на основе порошка, и/или кованое железо. 4. Установка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что твердая изоляция размещена в кабеле (6), предназначенном для высокого напряжения и содержащем один или более токонесущих проводников (31), окруженных, по меньшей мере, двумя полупроводящими слоями(33) из твердой изоляции. 5. Установка по п.4, отличающаяся тем,что самый внутренний полупроводящий слой(32) находится по существу под тем же потен 001097 16 циалом, что и указанные проводник или проводники (31). 6. Установка по п.4 или 5, отличающаяся тем, что один из внешних полупроводящих слоев (34) выполнен так, что образует по существу эквипотенциальную поверхность, окружающую указанные проводник или проводники (31). 7. Установка по п.6, отличающаяся тем,что упомянутый внешний полупроводящий слой (34) соединен с заданным потенциалом. 8. Установка по п.7, отличающаяся тем,что заданный потенциал является потенциалом земли. 9. Установка по любому из пп.4-8, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, два из упомянутых слоев имеют по существу одинаковый коэффициент теплового расширения. 10. Установка по любому из пп.4-6, отличающаяся тем, что токонесущий проводник содержит множество жил, причем только некоторые из них не изолированы друг от друга. 11. Установка по любому из пунктов 1-10,отличающаяся тем, что обмотка выполнена из кабеля, содержащего один или более токонесущих проводников (2), каждый из которых содержит множество жил, причем вокруг каждого проводника размещен внутренний полупроводящий слой (3), вокруг каждого внутреннего полупроводящего слоя (3) размещен изолирующий слой (4) из твердой изоляции, а вокруг каждого изолирующего слоя (4) размещен внешний полупроводящий слой (5). 12. Установка по п.11, отличающаяся тем,что кабель также содержит металлический экран и оболочку. 13. Установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один электрический генератор(200) выполнен с возможностью снабжать энергией исходящую электрическую сеть (110) непосредственно, без промежуточного повышающего трансформатора (трансформатора блока). 14. Установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один генератор (200) выполнен с возможностью снабжать энергией исходящую сеть, содержащую, по меньшей мере, две части,по меньшей мере, одна из которых снабжается энергией через промежуточный системный трансформатор. 15. Установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что она содержит несколько генераторов, каждый из которых соединен с магистральной или распределительной сетью (110) без индивидуального повышающего трансформатора, через системный трансформатор, общий для генераторов. 16. Установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что обмотки (9, 51-53) статора (1), по меньшей мере, в одном генераторе (200) выполнены с возможно 17 стью соединения более чем с одним уровнем напряжения. 17. Установка по п.15, отличающаяся тем,что один из упомянутых уровней напряжения относится к генерированию вспомогательной мощности отдельной обмоткой (9) генератора(200). 18. Установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один генератор (200) заземлен через некоторый импеданс. 19. Установка по любому из пп.1-17, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один генератор (200) непосредственно заземлен. 20. Установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что статор(1) генератора (200) охлаждается при потенциале земли потоком газа и/или жидкости. 21. Установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что кабели(6), предназначенные для высокого напряжения,имеют площадь проводников между 50 и 3000 мм 2 и внешний диаметр между 20 и 250 мм. 22. Установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна обмотка (9, 51-52) статора(1) имеет целое число пазов на полюс и фазу. 23. Установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна обмотка (9, 51-52) статора(1) имеет дробное число пазов на полюс и фазу. 24. Установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что ротор(2), по меньшей мере, одного из генераторов имеет два или четыре полюса. 25. Установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что уровень напряжения может регулироваться в пределах 20% от номинального напряжения. 26. Установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что обмотка генератора выполнена с авторегулировкой возбуждения и не содержит вспомогательных средств управления возбуждением. 27. Установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что ста 001097 18 тор, по меньшей мере, одного генератора составлен из объединенных в осевом направлении плоских секций, предпочтительно целых секций в периферийном направлении. 28. Установка для генерирования активной и реактивной электрической мощности для высоковольтной распределительной или магистральной сети (110), содержащая, по меньшей мере, один электрический генератор (200), связанный, по меньшей мере, с одной газовой и/или паровой турбиной (102) через вал (101) и содержащий, по меньшей мере, одну обмотку,отличающаяся тем, что обмотка, по меньшей мере, одного из электрических генераторов содержит систему изоляции, которая имеет такие тепловые и электрические свойства, что допускает уровень напряжения, превышающий 36 кВ. 29. Электрический генератор (200), выполненный с возможностью соединения, по меньшей мере, с одной газовой и/или паровой турбиной (102) через вал (101) и содержащий, по меньшей мере, одну обмотку, отличающийся тем, что обмотка содержит высоковольтный кабель, имеющий систему твердой изоляции,содержащую, по меньшей мере, два полупроводящих слоя, каждый из которых образует по существу эквипотенциальную поверхность, и промежуточную твердую изоляцию, причем, по меньшей мере, один из слоев имеет по существу тот же коэффициент теплового расширения, что и твердая изоляция. 30. Электрический генератор по п.29, отличающийся тем, что он включает признаки генератора, указанные в любом из пп.2-28. 31. Способ изготовления электрического генератора по п.29 или 30, отличающийся тем,что статор наматывают на месте установки, где генератор будет использоваться. 32. Способ по п.31, отличающийся тем, что статор изготавливают на заводе разделенным в осевом направлении на множество отдельных плоских секций, причем каждую секцию изготавливают предпочтительно как цельную в периферийном направлении.