Generaatori hooratta efekt ja turbiini regulaatori süsteemi stabiilsus

Generaatori hooratta efekt ja turbiini regulaatori süsteemi stabiilsusGeneraatori hooratta efekt ja turbiini regulaatori süsteemi stabiilsusGeneraatori hooratta efekt ja turbiini regulaatori süsteemi stabiilsusGeneraatori hooratta efekt ja turbiini regulaatori süsteemi stabiilsus
Suurtel kaasaegsetel hüdrogeneraatoritel on väiksem inertsi konstant ja need võivad tekkida probleemidega seoses turbiini juhtimissüsteemi stabiilsusega.See on tingitud turbiini vee käitumisest, mis oma inertsi tõttu põhjustab juhtseadmete kasutamisel survetorudes veehaamri.Seda iseloomustavad üldiselt hüdraulilise kiirenduse ajakonstandid.Eraldatud töös, kui kogu süsteemi sagedus määratakse turbiini regulaatoriga, mõjutab veehaamer kiiruse reguleerimist ja ebastabiilsus ilmneb jahtimise või sageduse kõikumisena.Suure süsteemiga ühendatud tööks hoitakse sagedust põhiliselt konstantsena.Vesihaamer mõjutab siis süsteemi toidetavat võimsust ja stabiilsusprobleem tekib ainult siis, kui võimsust juhitakse suletud ahelas, st nende hüdrogeneraatorite puhul, mis osalevad sageduse reguleerimises.

Turbiini regulaatori käigu stabiilsust mõjutavad suurel määral veemasside hüdraulilise kiirenduse ajakonstandist tingitud mehaanilise kiirenduse ajakonstandi suhe ja regulaatori võimendus.Ülaltoodud suhte vähendamisel on destabiliseeriv mõju ja see nõuab regulaatori võimenduse vähendamist, mis mõjutab negatiivselt sageduse stabiliseerimist.Seetõttu on hüdroseadme pöörlevate osade jaoks vajalik minimaalne hoorattaefekt, mida saab tavaliselt tagada ainult generaatoris.Teise võimalusena saab mehaanilise kiirenduse ajakonstanti vähendada rõhualandusklapi või ülepingepaagi vms abil, kuid see on üldiselt väga kulukas.Empiiriline kriteerium hüdrogeneraatori kiiruse reguleerimisvõime kohta võiks põhineda sõlme kiiruse tõusul, mis võib toimuda iseseisvalt töötava sõlme kogu nimikoormuse tagasilükkamisel.Suurtes omavahel ühendatud süsteemides töötavate ja süsteemi sageduse reguleerimiseks vajalike jõuallikate puhul loeti, et ülaltoodud kiiruse tõusu indeks ei ületa 45 protsenti.Väiksemate süsteemide puhul tuleb ette näha väiksem kiiruse tõus (vt 4. peatükk).

Pikisuunaline läbilõige sisselaskest Dehari elektrijaamani
(Allikas: Autori artikkel – 2nd World Congress, International Water Resources Association 1979) Dehari elektrijaama jaoks on näidatud hüdrauliline surveveesüsteem, mis ühendab tasakaalustushoidlat toiteplokiga, mis koosneb veevõtust, survetunnelist, diferentsiaalpingepaagist ja penstopist. .Maksimaalse rõhu tõusu piiramine pliiatsites 35 protsendini saavutas seadme hinnangulise maksimaalse kiiruse tõus täiskoormuse tagasilükkamisel umbes 45 protsendini, kui regulaatori sulgub.
aeg 9,1 sekundit nimikõrguse 282 m (925 jalga) juures koos generaatori pöörlevate osade normaalse hooratta efektiga (st ainult temperatuuritõusu kaalutlustel).Esimeses tööetapis ei leitud kiiruse tõusu rohkem kui 43 protsenti.Sellest lähtuvalt leiti, et tavaline hooratta efekt on piisav süsteemi sageduse reguleerimiseks.

Generaatori parameetrid ja elektriline stabiilsus
Stabiilsust mõjutavad generaatori parameetrid on hooratta efekt, transientreaktants ja lühise suhe.420 kV EHV-süsteemi arendamise algfaasis nagu Deharis võivad stabiilsusprobleemid olla kriitilised, kuna süsteem on nõrk, lühise tase madalam, töötamine juhtiva võimsusteguriga ning vajadus säästlikkuse järele ülekandeväljundite pakkumisel ja suuruse ja fikseerimise osas. genereerivate üksuste parameetrid.Esialgsed siirdestabiilsuse uuringud võrguanalüsaatoril (kasutades transientreaktantsi taga olevat konstantset pinget) Dehari EHV süsteemi jaoks näitasid samuti, et saavutatakse ainult marginaalne stabiilsus.Dehari elektrijaama projekteerimise varases staadiumis arvestati, et generaatorid määratakse normaalseks
omadused ja stabiilsusnõuete saavutamine muude kaasatud tegurite, eelkõige ergutussüsteemi parameetrite optimeerimise teel, oleks majanduslikult odavam alternatiiv.Briti süsteemi uurimine näitas ka, et generaatori parameetrite muutmisel on stabiilsusvarudele suhteliselt palju vähem mõju.Vastavalt sellele määrati generaatorile lisas toodud tavalised generaatori parameetrid.Esitatakse üksikasjalikud läbiviidud stabiilsusuuringud

Liini laadimisvõimsus ja pinge stabiilsus
Kaugele paigutatud hüdrogeneraatorid, mida kasutatakse pikkade koormamata EHV liinide laadimiseks, mille laadimise kVA on suurem kui masina liini laadimisvõimsus, võib masin ise ergastuda ja pinge tõusta kontrollimatult.Iseergastuse tingimus on, et xc < xd kus xc on mahtuvuslik koormuse reaktants ja xd sünkroonse otsetelje reaktants.Ühe 420 kV koormamata liini E2 /xc laadimiseks kuni Panipatini (vastuvõtuots) oli vaja umbes 150 MVAR-i nimipingel.Teises etapis, kui paigaldatakse teine ​​samaväärse pikkusega 420 kV liin, on liini laadimisvõimsus, mis on vajalik mõlema koormamata liini samaaegseks laadimiseks nimipingel, umbes 300 MVAR-i.

Seadmete tarnijate kinnitusel Dehari generaatori nimipingel saadaolev liini laadimisvõimsus oli järgmine:
(i) 70 protsendi nimiväärtusega MVA, st 121,8 MVAR liini laadimine on võimalik minimaalse positiivse ergastusega 10 protsenti.
(ii) Kuni 87 protsenti nominaalsest MVA-st, st 139 MVAR liini laadimisvõimsus on võimalik minimaalse positiivse ergastusega 1 protsenti.
(iii) Kuni 100 protsenti nominaalsest MVAR-ist, st 173,8 liini laadimisvõimsust on võimalik saavutada ligikaudu 5 protsendilise negatiivse ergastusega ja maksimaalne liini laadimisvõimsus, mida on võimalik saada 10 protsendilise negatiivse ergastusega, on 110 protsenti nominaalsest MVA-st (191 MVAR). ) vastavalt BSS-ile.
(iv) Liinilaadimisvõimsuse edasine suurendamine on võimalik ainult masina mõõtmete suurendamisega.Punktide (ii) ja (iii) puhul ei ole ergutuse käsitsi juhtimine võimalik ja tuleb täielikult tugineda kiiretoimeliste automaatsete pingeregulaatorite pidevale tööle.Masina mõõtmete suurendamine liini laadimisvõimsuste suurendamise eesmärgil ei ole majanduslikult otstarbekas ega soovitav.Võttes arvesse töötingimusi esimeses tööetapis, otsustati generaatorite jaoks ette näha 191 MVAR-i liinilaadimisvõimsus nimipingel, pakkudes generaatoritele negatiivset ergutust.Pinge ebastabiilsust põhjustavad kriitilised töötingimused võivad olla põhjustatud ka koormuse katkemisest vastuvõtuotsas.Nähtus ilmneb masina mahtuvusliku koormuse tõttu, mida veelgi negatiivselt mõjutab generaatori kiiruse tõus.Kui.

Xc ≤ n2 (Xq + XT)
Kus Xc on mahtuvuslik koormuse reaktants, Xq on kvadratuurtelje sünkroonne reaktants ja n on maksimaalne suhteline ülekiirus, mis tekib koormuse tagasilükkamisel.Seda Dehari generaatori tingimust tehti ettepanek kõrvaldada püsivalt ühendatud 400 kV EHV šuntreaktoriga (75 MVA) liini vastuvõtuotsa vastavalt läbiviidud üksikasjalikele uuringutele.

Amortisaatori mähis
Amortisaatori mähise põhiülesanne on vältida liigseid liigpingeid mahtuvusliku koormusega liinide rikete korral, vähendades seeläbi seadme ülepinge pinget.Võttes arvesse kaugemat asukohta ja pikki ühendusliine, määrati täielikult ühendatud siibri mähised, mille kvadratuur- ja otsetelje reaktantsi suhe Xnq/Xnd ei ületa 1,2.

Generaatori karakteristikud ja ergutussüsteem
Normaalsete karakteristikutega generaatorite täpsustamisel ja esialgsete uuringute põhjal, mis näitasid ainult marginaalset stabiilsust, otsustati stabiilsusvarude parandamiseks kasutada kiireid staatilist ergutusseadet, et saavutada seadmete üldine kõige ökonoomsem paigutus.Staatilise ergutusseadmete optimaalsete omaduste määramiseks viidi läbi üksikasjalikud uuringud, mida käsitleti peatükis 10.

Seismilised kaalutlused
Dehari elektrijaam langeb seismilisse tsooni.Järgmised Dehari hüdrogeneraatori projekti sätted pakuti välja, konsulteerides seadmete tootjatega ja võttes arvesse kohapealseid seismilisi ja geoloogilisi tingimusi ning India valitsuse koostatud Koyna maavärinaekspertide komitee aruannet UNESCO abiga.

Mehaaniline tugevus
Dehari generaatorid peavad olema konstrueeritud nii, et nad taluvad ohutult maksimaalset maavärina kiirendusjõudu nii vertikaalses kui ka horisontaalsuunas, mida Deharis oodatakse masina keskel.

Loomulik sagedus
Masina loomulik sagedus tuleb hoida magnetsagedusest 100 Hz (kaks korda suurem generaatori sagedusest) kaugel (kõrgemal).See loomulik sagedus on maavärina sagedusest kaugel ja seda kontrollitakse piisava marginaali suhtes valdava maavärina sageduse ja pöörleva süsteemi kriitilise kiiruse suhtes.

Generaatori staatori tugi
Generaatori staator ning alumine tõukejõu ja juhtlaagri vundament koosnevad mitmest tallaplaadist.Tallaplaadid seotakse vundamendi külge külgmiselt lisaks tavapärasele vertikaalsuunale vundamendipoltidega.

Juhtlaagri disain
Juhtlaagrid peavad olema segmenttüüpi ja juhtlaagrite osad peavad olema tugevdatud, et taluda täielikku maavärina jõudu.Tootjad soovitasid lisaks siduda ülemine kronstein külgmiselt silindriga (generaatori korpus) terastalade abil.See tähendaks ka seda, et betoontünni tuleks omakorda tugevdada.

Generaatorite vibratsiooni tuvastamine
Turbiinidele ja generaatoritele soovitati paigaldada vibratsiooniandurid või ekstsentrilisusmõõturid, et käivitada seiskamine ja häire juhuks, kui maavärinast tingitud vibratsioon ületab etteantud väärtuse.Seda seadet võib kasutada ka seadme ebatavalise vibratsiooni tuvastamiseks, mis on tingitud turbiini mõjutavatest hüdraulilistest tingimustest.

Mercury kontaktid
Kui kasutatakse elavhõbedakontakte, võib maavärinast tingitud tugev raputamine põhjustada seadme väljalülitamise korral vale väljalülitumise.Seda saab vältida vibratsioonivastase tüüpi elavhõbedalülitite määramisega või vajaduse korral ajareleede lisamisega.

Järeldused
(1) Dehari elektrijaama seadmete ja struktuuride kulude osas saavutati märkimisväärne kokkuhoid, kui võeti kasutusele üksuse suur suurus, pidades silmas võrgu suurust ja selle mõju süsteemi vabale võimsusele.
(2) Generaatorite maksumust vähendati katuskonstruktsiooni kasutuselevõtmisega, mis on nüüd võimalik suurte kiirete hüdrogeneraatorite jaoks tänu suure tõmbetugevusega terase väljatöötamisele rootori velgede stantsimiseks.
(3) Looduslike suure võimsusteguriga generaatorite hankimine pärast üksikasjalikke uuringuid aitas veelgi kulusid kokku hoida.
(4) Generaatori pöörlevate osade tavalist hooratta mõju Dehari sageduse reguleerimisjaamas peeti turbiini regulaatorisüsteemi stabiilsuse tagamiseks piisavaks, kuna süsteem on omavahel ühendatud.
(5) EHV võrke toitavate kauggeneraatorite eriparameetreid elektrilise stabiilsuse tagamiseks saab täita kiire reageerimisega staatiliste ergutussüsteemidega.
(6) Kiiresti toimivad staatilised ergutussüsteemid võivad tagada vajalikud stabiilsusvarud.Sellised süsteemid nõuavad aga tõrkejärgse stabiilsuse saavutamiseks tagasisidesignaalide stabiliseerimist.Tuleks läbi viia üksikasjalikud uuringud.
(7) Pikkade EHV liinidega võrku ühendatud kauggeneraatorite iseeneslikku ergastamist ja pinge ebastabiilsust saab ära hoida masina liinilaadimisvõimsuse suurendamisega negatiivse ergastusega ja/või püsivalt ühendatud EHV šuntreaktorite kasutamisega.
(8) Generaatorite ja nende vundamentide projekteerimisel võib ette näha kaitsemeetmed seismiliste jõudude vastu väikeste kuludega.

Dehari generaatorite peamised parameetrid
Lühise suhe = 1,06
Transient Reactance otsetelg = 0,2
Hooratta efekt = 39,5 x 106 lb ft2
Xnq/Xnd mitte suurem kui = 1,2