اثر چرخ فلایویل ژنراتور و پایداری سیستم گاورنر توربین

اثر چرخ لنگر ژنراتور و پایداری سیستم گاورنر توربین ژنراتور اثر فلایویل و پایداری سیستم گاورنر توربین ژنراتور اثر فلایویل و پایداری توربین سیستم گاورنر ژنراتور اثر فلایویل و پایداری سیستم گاورنر توربین
هیدروژنراتورهای مدرن بزرگ ثابت اینرسی کوچکتری دارند و ممکن است با مشکلاتی در مورد پایداری سیستم حاکم توربین مواجه شوند.این به دلیل رفتار آب توربین است که به دلیل اینرسی آن باعث ایجاد چکش آب در لوله های تحت فشار در هنگام کار با دستگاه های کنترل می شود.این به طور کلی با ثابت های زمانی شتاب هیدرولیکی مشخص می شود.در عملیات ایزوله، هنگامی که فرکانس کل سیستم توسط گاورنر توربین تعیین می شود، چکش آب بر روی سرعت کنترل می شود و ناپایداری به صورت شکار یا نوسان فرکانس ظاهر می شود.برای عملیات به هم پیوسته با یک سیستم بزرگ، فرکانس اساساً توسط سیستم بعدی ثابت نگه داشته می شود.سپس چکش آب بر توان تغذیه شده به سیستم تأثیر می گذارد و مشکل پایداری تنها زمانی ایجاد می شود که توان در یک حلقه بسته کنترل شود، یعنی در مورد آن دسته از ژنراتورهای آبی که در تنظیم فرکانس شرکت می کنند.

پایداری چرخ دنده گاورنر توربین تا حد زیادی تحت تأثیر نسبت ثابت زمانی شتاب مکانیکی ناشی از ثابت زمانی شتاب هیدرولیکی توده های آب و بهره گاورنر است.کاهش نسبت فوق یک اثر بی ثبات کننده دارد و کاهش بهره گاورنر را ضروری می کند که بر تثبیت فرکانس تأثیر منفی می گذارد.بر این اساس، حداقل اثر چرخ طیار برای قطعات چرخان یک واحد آبی ضروری است که معمولاً فقط در ژنراتور قابل ارائه است.یا ثابت زمانی شتاب مکانیکی را می توان با ارائه یک شیر فشار یا مخزن افزایش فشار و غیره کاهش داد، اما عموماً بسیار پرهزینه است.یک معیار تجربی برای توانایی تنظیم سرعت یک واحد تولید برق می‌تواند بر اساس افزایش سرعت واحد باشد که ممکن است بر اساس رد کل بار نامی واحد که به طور مستقل کار می‌کند، صورت گیرد.برای واحدهای قدرتی که در سیستم‌های به هم پیوسته بزرگ کار می‌کنند و به تنظیم فرکانس سیستم نیاز دارند، درصد افزایش سرعت که در بالا محاسبه شد بیش از 45 درصد در نظر گرفته نشد.برای سیستم های کوچکتر افزایش سرعت کمتری ارائه می شود (به فصل 4 مراجعه کنید).

مقطع طولی آبگیر تا نیروگاه دهار
(منبع: مقاله نویسنده – دومین کنگره جهانی، انجمن بین المللی منابع آب 1979) برای نیروگاه دهار، سیستم آب تحت فشار هیدرولیک که ذخیره سازی متعادل کننده را با واحد نیرو متشکل از آبخور، تونل فشار، مخزن سرج دیفرانسیل و پنستوک متصل می کند نشان داده شده است. .محدود کردن حداکثر افزایش فشار در انبارها به 35 درصد، حداکثر افزایش سرعت تخمینی واحد پس از رد بار کامل به حدود 45 درصد با بسته شدن گاورنر رسید.
زمان 9.1 ثانیه در ارتفاع نامی 282 متر (925 فوت) با اثر چرخ فلایویل معمولی قسمت های چرخان ژنراتور (یعنی فقط بر اساس ملاحظات افزایش دما ثابت می شود).در مرحله اول عملیات افزایش سرعت بیش از 43 درصد مشخص شد.بر این اساس در نظر گرفته شد که اثر چرخ فلایویل معمولی برای تنظیم فرکانس سیستم کافی است.

پارامترهای ژنراتور و پایداری الکتریکی
پارامترهای ژنراتور که بر پایداری تأثیر دارند عبارتند از اثر چرخ فلایو، راکتانس گذرا و نسبت اتصال کوتاه.در مرحله اولیه توسعه سیستم EHV 420 کیلوولت مانند دهار، مشکلات پایداری به دلیل سیستم ضعیف، سطح اتصال کوتاه پایین تر، عملکرد در ضریب توان پیشرو و نیاز به صرفه جویی در تامین خروجی های انتقال و اندازه و سایز تثبیت بحرانی می باشد. پارامترهای واحدهای تولیدمطالعات اولیه پایداری گذرا بر روی تحلیلگر شبکه (با استفاده از ولتاژ ثابت پشت راکتانس گذرا) برای سیستم EHV دهار نیز نشان داد که فقط پایداری حاشیه ای حاصل می شود.در مراحل اولیه طراحی نیروگاه دهار، تعیین ژنراتورهای معمولی در نظر گرفته شد
ویژگی ها و دستیابی به الزامات پایداری با بهینه سازی پارامترهای سایر عوامل دخیل به ویژه عوامل سیستم تحریک از نظر اقتصادی جایگزین ارزان تری خواهد بود.در یک مطالعه بر روی سیستم بریتانیا نیز نشان داده شد که تغییر پارامترهای ژنراتور تأثیر نسبتاً کمتری بر حاشیه پایداری دارد.بر این اساس پارامترهای طبیعی ژنراتور همانطور که در پیوست ارائه شده است برای ژنراتور مشخص شد.مطالعات پایداری دقیق انجام شده ارائه شده است

ظرفیت شارژ خط و پایداری ولتاژ
هیدروژنراتورهای واقع در راه دور که برای شارژ خطوط EHV طولانی بدون بار استفاده می شوند که کیلوولت آمپر شارژ آنها بیشتر از ظرفیت شارژ خط ماشین است، ممکن است دستگاه به خود تحریک شود و ولتاژ خارج از کنترل افزایش یابد.شرط خود تحریکی این است که xc < xd که در آن، xc راکتانس بار خازنی و xd راکتانس محور مستقیم سنکرون باشد.ظرفیت مورد نیاز برای شارژ یک خط تخلیه شده 420 کیلوولت E2 /xc تا پانیپات (انتهای دریافت) حدود 150 MVAR در ولتاژ نامی بود.در مرحله دوم که خط دوم 420 کیلوولت با طول معادل نصب می شود، ظرفیت شارژ خط مورد نیاز برای شارژ همزمان هر دو خط تخلیه شده در ولتاژ نامی حدود 300 MVAR خواهد بود.

ظرفیت شارژ خط موجود در ولتاژ نامی ژنراتور دهار طبق اعلام تامین کنندگان تجهیزات به شرح زیر است:
(i) 70 درصد امتیاز MVA، یعنی شارژ خط 121.8 MVAR با حداقل تحریک مثبت 10 درصد امکان پذیر است.
(ii) تا 87 درصد از MVA امتیازی، یعنی ظرفیت شارژ خط 139 MVAR با حداقل تحریک مثبت 1 درصد امکان پذیر است.
(iii) تا 100 درصد از MVAR نامی، یعنی ظرفیت شارژ 173.8 خط را می توان با تقریباً 5 درصد تحریک منفی به دست آورد و حداکثر ظرفیت شارژ خط که می تواند با تحریک منفی 10 درصد به دست آید، 110 درصد از MVA نامی (191 MVAR) است. ) طبق BSS.
(IV) افزایش بیشتر ظرفیت شارژ خط تنها با افزایش اندازه دستگاه امکان پذیر است.در مورد (ii) و (iii) کنترل دستی برانگیختگی امکان پذیر نیست و باید به عملکرد مداوم رگولاتورهای ولتاژ خودکار سریع عمل اتکا کرد.افزایش اندازه دستگاه به منظور افزایش ظرفیت های شارژ خط، نه از نظر اقتصادی امکان پذیر است و نه مطلوب.بر این اساس با در نظر گرفتن شرایط عملیاتی در مرحله اول بهره برداری، تصمیم گرفته شد با ایجاد تحریک منفی روی ژنراتورها، ظرفیت شارژ خط 191 MVAR با ولتاژ نامی برای ژنراتورها در نظر گرفته شود.شرایط عملیاتی بحرانی که باعث ناپایداری ولتاژ می شود نیز ممکن است به دلیل قطع شدن بار در انتهای گیرنده ایجاد شود.این پدیده به دلیل بارگذاری خازنی روی دستگاه رخ می دهد که بیشتر تحت تأثیر افزایش سرعت ژنراتور قرار می گیرد.خود تحریکی و ناپایداری ولتاژ ممکن است رخ دهد اگر.

Xc ≤ n2 (Xq + XT)
در جایی که Xc راکتانس بار خازنی است، Xq راکتانس سنکرون محور مربعی و n حداکثر سرعت نسبی بیش از حد است که در رد بار رخ می دهد.این شرایط در ژنراتور دهار با ارائه یک راکتور شنت 400 کیلوولت EHV (75 مگاولت آمپر) به طور دائم در انتهای دریافت خط طبق مطالعات دقیق انجام شده، رفع شود.

سیم پیچ دمپر
عملکرد اصلی سیم پیچ دمپر ظرفیت آن برای جلوگیری از اضافه ولتاژ بیش از حد در صورت بروز خطاهای خط به خط با بارهای خازنی است و در نتیجه تنش اضافه ولتاژ بر تجهیزات را کاهش می دهد.با در نظر گرفتن موقعیت از راه دور و خطوط انتقال طولانی متصل به هم، سیم‌پیچ‌های دمپر کاملاً متصل با نسبت مربعات و راکتانس‌های محور مستقیم Xnq/Xnd بیش از 1.2 مشخص شد.

ویژگی ژنراتور و سیستم تحریک
ژنراتورهایی با مشخصات نرمال مشخص شده و مطالعات اولیه تنها پایداری حاشیه ای را نشان می دهد، تصمیم گرفته شد که از تجهیزات تحریک استاتیکی با سرعت بالا برای بهبود حاشیه پایداری استفاده شود تا به طور کلی به صرفه ترین آرایش تجهیزات دست یابد.مطالعات دقیق برای تعیین ویژگی های بهینه تجهیزات تحریک استاتیکی انجام شد و در فصل 10 مورد بحث قرار گرفت.

ملاحظات لرزه ای
سقوط نیروگاه دهار در ناحیه لرزه خیزمفاد زیر در طراحی مولد آبی دهار با مشورت سازندگان تجهیزات و با در نظر گرفتن شرایط لرزه ای و زمین شناسی محل و گزارش کمیته کارشناسان زلزله کوینا که توسط دولت هند با کمک یونسکو تشکیل شده است، پیشنهاد شد.

قدرت مکانیکی
ژنراتورهای دهار به گونه ای طراحی شده اند که حداکثر نیروی شتاب زلزله را هم در جهت عمودی و هم در جهت افقی مورد انتظار در دهار که در مرکز دستگاه عمل می کند، تحمل کنند.

فرکانس طبیعی
فرکانس طبیعی دستگاه از فرکانس مغناطیسی 100 هرتز (دو برابر فرکانس ژنراتور) به خوبی (بالاتر) دور نگه داشته شود.این فرکانس طبیعی از فرکانس زلزله فاصله زیادی دارد و از نظر حاشیه کافی در برابر فرکانس غالب زلزله و سرعت بحرانی سیستم چرخش بررسی می شود.

پشتیبانی از استاتور ژنراتور
استاتور ژنراتور و پایه های یاتاقان رانش و راهنما از تعدادی صفحه کف تشکیل شده است.صفحات کف علاوه بر جهت عمودی معمولی توسط پیچ های فونداسیون به صورت جانبی به فونداسیون متصل می شوند.

راهنمای طراحی بلبرینگ
یاتاقان‌های راهنما باید از نوع سگمنتال باشند و قسمت‌های یاتاقان راهنما برای مقاومت در برابر نیروی کامل زلزله تقویت شوند.علاوه بر این، سازندگان توصیه کردند که براکت بالایی را به صورت جانبی با بشکه (محفظه ژنراتور) با استفاده از تیرهای فولادی ببندند.این بدان معناست که بشکه بتنی نیز به نوبه خود باید تقویت شود.

تشخیص ارتعاش ژنراتورها
نصب ارتعاش سنج یا گریز از مرکز بر روی توربین ها و ژنراتورها برای شروع خاموشی و هشدار در مواردی که ارتعاشات ناشی از زلزله از مقدار از پیش تعیین شده بیشتر شود توصیه می شود.این دستگاه همچنین ممکن است در تشخیص هرگونه ارتعاش غیرعادی یک واحد به دلیل شرایط هیدرولیکی موثر بر توربین استفاده شود.

مخاطبین مرکوری
در صورت استفاده از کنتاکت های جیوه، لرزش شدید ناشی از زلزله ممکن است منجر به خاموش شدن کاذب دستگاه شود.از این امر می توان با تعیین کلیدهای جیوه ای نوع ضد لرزش یا در صورت لزوم با افزودن رله های زمان بندی جلوگیری کرد.

نتیجه گیری
(1) صرفه جویی قابل توجهی در هزینه تجهیزات و ساختار نیروگاه دهار با اتخاذ اندازه واحد بزرگ با در نظر گرفتن اندازه شبکه و تأثیر آن بر ظرفیت اضافی سیستم به دست آمد.
(2) هزینه ژنراتورها با اتخاذ طراحی چتر ساخت و ساز کاهش یافت که اکنون برای ژنراتورهای آبی با سرعت بالا به دلیل توسعه فولاد با کشش بالا برای پانچ رینگ روتور امکان پذیر است.
(3) تهیه ژنراتورهای ضریب توان بالا طبیعی پس از مطالعات دقیق منجر به صرفه جویی بیشتر در هزینه شد.
(4) اثر چرخ فلایویل معمولی قطعات دوار ژنراتور در ایستگاه تنظیم فرکانس دهار برای پایداری سیستم گاورنر توربین به دلیل سیستم بزرگ به هم پیوسته کافی در نظر گرفته شد.
(5) پارامترهای ویژه ژنراتورهای راه دور تغذیه کننده شبکه های EHV برای اطمینان از پایداری الکتریکی را می توان توسط سیستم های تحریک استاتیکی پاسخ سریع برآورده کرد.
(6) سیستم‌های تحریک استاتیکی سریع می‌توانند حاشیه‌های پایداری لازم را فراهم کنند.با این حال، چنین سیستم‌هایی برای دستیابی به پایداری پس از خطا به سیگنال‌های بازخورد تثبیت‌کننده نیاز دارند.باید مطالعات دقیق انجام شود.
(7) خود تحریکی و ناپایداری ولتاژ ژنراتورهای راه دور متصل به شبکه توسط خطوط طولانی EHV را می توان با افزایش ظرفیت شارژ خط ماشین با توسل به تحریک منفی و/یا با استفاده از راکتورهای شنت EHV متصل دائمی جلوگیری کرد.
(8) می‌توان در طراحی ژنراتورها و پایه‌های آن تدابیری اتخاذ کرد تا با هزینه‌های اندک، حفاظت در برابر نیروهای لرزه‌ای فراهم شود.

پارامترهای اصلی ژنراتورهای دهار
نسبت اتصال کوتاه = 1.06
محور مستقیم راکتانس گذرا = 0.2
افکت فلایویل = 39.5 x 106 پوند فوت 2
Xnq/Xnd بزرگتر از = 1.2 نیست