Generaattorin vauhtipyörän vaikutus ja turbiinin säätöjärjestelmän vakaus Generaattorin vauhtipyörän vaikutus ja turbiinin säätöjärjestelmän vakaus.
Suurilla nykyaikaisilla vesigeneraattoreilla on pienempi inertiavakio ja ne voivat kohdata ongelmia turbiinin ohjausjärjestelmän vakauden suhteen.Tämä johtuu turbiinin veden käyttäytymisestä, joka inertiansa vuoksi aiheuttaa vesivasaran paineputkissa ohjauslaitteita käytettäessä.Tälle on yleisesti tunnusomaista hydraulisen kiihtyvyyden aikavakiot.Eristetyssä käytössä, kun koko järjestelmän taajuus määräytyy turbiinin nopeudensäätimellä, vesivasara vaikuttaa nopeuden säätöön ja epävakaus ilmenee metsästyksenä tai taajuuden heilahteluna.Yhdistetyssä toiminnassa suuren järjestelmän kanssa jälkimmäinen pitää taajuuden olennaisesti vakiona.Vesivasara vaikuttaa tällöin järjestelmään syötettyyn tehoon ja vakausongelma syntyy vain, kun tehoa ohjataan suljetussa piirissä, eli niissä hydrogeneraattoreissa, jotka osallistuvat taajuuden säätöön.
Turbiinin nopeudensäätimen vaihteiston vakauteen vaikuttaa suuresti vesimassojen hydraulisen kiihtyvyyden aikavakion mekaanisen kiihtyvyyden aikavakion suhde ja nopeudensäätimen vahvistus.Yllä mainitun suhteen pienenemisellä on epävakauttava vaikutus ja se edellyttää ohjaimen vahvistuksen pienentämistä, mikä vaikuttaa haitallisesti taajuuden stabilointiin.Näin ollen tarvitaan pienin mahdollinen vauhtipyörävaikutus vesiyksikön pyöriville osille, joka voidaan normaalisti saada aikaan vain generaattorissa.Vaihtoehtoisesti mekaanista kiihdytysaikavakiota voitaisiin lyhentää varustamalla paineenalennusventtiili tai painesäiliö jne., mutta se on yleensä erittäin kallista.Empiirinen kriteeri vesivoimayksikön nopeudensäätökyvylle voisi perustua yksikön nopeuden nousuun, joka voi tapahtua itsenäisesti toimivan yksikön koko nimelliskuorman hylkäämisen yhteydessä.Suurissa yhteenliitetyissä järjestelmissä toimiville ja järjestelmätaajuutta sääteleville voimayksiköille yllä lasketun prosentuaalisen nopeuden nousuindeksin katsottiin olevan enintään 45 prosenttia.Pienemmille järjestelmille on tarjottava pienempi nopeuden nousu (katso luku 4).
Pituusleikkaus imusta Deharin voimalaitokseen
(Lähde: Tekijän paperi – 2. maailmankongressi, International Water Resources Association 1979) Dehar Power Plantissa näkyy hydraulinen painevesijärjestelmä, joka yhdistää tasapainotusvaraston voimayksikköön, joka koostuu vedenottoaukosta, painetunnelista, differentiaalipainesäiliöstä ja kynästa. .Kynän maksimipaineen nousun rajoittaminen 35 prosenttiin yksikön arvioidusta maksiminopeuden noususta täyskuormituksen hylkäämisen jälkeen saavutettiin noin 45 prosenttiin nopeudensäätimen sulkeutuessa
aika 9,1 sekuntia nimelliskorkeudella 282 m (925 jalkaa) generaattorin pyörivien osien normaalilla vauhtipyörävaikutuksella (eli vain lämpötilan nousuun liittyvien näkökohtien perusteella).Ensimmäisessä käyttövaiheessa nopeuden nousuksi todettiin enintään 43 prosenttia.Näin ollen katsottiin, että normaali vauhtipyörävaikutus on riittävä säätämään järjestelmän taajuutta.
Generaattorin parametrit ja sähköinen vakaus
Generaattorin parametrit, jotka vaikuttavat vakauteen, ovat vauhtipyöräilmiö, transienttireaktanssi ja oikosulkusuhde.420 kV EHV-järjestelmän kehittämisen alkuvaiheessa kuten Deharissa vakausongelmat ovat todennäköisesti kriittisiä johtuen heikosta järjestelmästä, alhaisemmasta oikosulkutasosta, toiminnasta johtavalla tehokertoimella sekä taloudellisuuden tarpeesta siirtopisteiden ja kiinnityskoon ja tuottavien yksiköiden parametrit.Alustavat transienttistabiliteettitutkimukset verkkoanalysaattorilla (käyttämällä vakiojännitettä transienttireaktanssin takana) Dehar EHV -järjestelmälle osoittivat myös, että saavutettaisiin vain marginaalinen vakaus.Deharin voimalaitoksen suunnittelun alkuvaiheessa katsottiin, että generaattorit määriteltiin normaalilla
ominaisuudet ja stabiilisuusvaatimusten saavuttaminen optimoimalla muiden mukana olevien tekijöiden parametrit, erityisesti viritysjärjestelmän parametrit, olisi taloudellisesti halvempi vaihtoehto.British Systemin tutkimuksessa osoitettiin myös, että generaattorin parametrien muuttamisella on verrattain paljon vähemmän vaikutusta vakausmarginaaleihin.Tämän mukaisesti generaattorille määritettiin liitteessä esitetyt normaalit generaattoriparametrit.Yksityiskohtaiset suoritetut stabiliteettitutkimukset esitetään
Linjalatauskapasiteetti ja jännitteen vakaus
Kaukaa sijoitetut vesigeneraattorit, joita käytetään lataamaan pitkiä kuormittamattomia EHV-linjoja, joiden latauskVA on suurempi kuin koneen linjan latauskapasiteetti, kone voi virittyä itsestään ja jännite nousta hallitsemattomasti.Itseherätyksen ehto on, että xc < xd missä xc on kapasitiivinen kuormitusreaktanssi ja xd synkronisen suoran akselin reaktanssi.Yhden yksittäisen 420 kV:n kuormittamattoman linjan E2/xc lataamiseen tarvittava kapasiteetti Panipatille (vastaanottopäähän) oli noin 150 MVARia nimellisjännitteellä.Toisessa vaiheessa, kun asennetaan toinen vastaavanpituinen 420 kV johto, niin molempien kuormittamattomien johtojen samanaikaiseen lataamiseen nimellisjännitteellä tarvittava linjan latauskapasiteetti olisi noin 300 MVARs.
Laitteen toimittajien ilmoittama Dehar-generaattorin nimellisjännitteellä käytettävissä oleva linjan latauskapasiteetti oli seuraava:
(i) 70 prosentin nimellisarvoltaan MVA, eli 121,8 MVAR:n linjalataus on mahdollista vähintään 10 prosentin positiivisella virityksellä.
(ii) Jopa 87 prosenttia nimellisarvoisesta MVA:sta, eli 139 MVAR:n linjan latauskapasiteetti on mahdollista vähintään 1 prosentin positiivisella virityksellä.
(iii) Jopa 100 prosenttia nimellisarvoisesta MVAR:sta, eli 173,8 linjan latauskapasiteetti voidaan saavuttaa noin 5 prosentin negatiivisella herätyksellä ja maksimi linjan latauskapasiteetti, joka voidaan saada 10 prosentin negatiivisella virityksellä, on 110 prosenttia nimellisestä MVA:sta (191 MVAR). ) BSS:n mukaan.
(iv) Linjalatauskapasiteetin lisääminen edelleen on mahdollista vain lisäämällä koneen kokoa.Tapauksissa (ii) ja (iii) virityksen käsiohjaus ei ole mahdollista ja on täysin luotettava nopeatoimisten automaattisten jännitesäätimien jatkuvaan toimintaan.Koneen koon kasvattaminen linjan latauskapasiteetin lisäämiseksi ei ole taloudellisesti mahdollista eikä toivottavaa.Vastaavasti ottaen huomioon toimintaolosuhteet ensimmäisessä käyttövaiheessa päätettiin antaa generaattoreille 191 MVAR:n linjavarauskapasiteetti nimellisjännitteellä aikaansaamalla generaattoreihin negatiivinen viritys.Kriittinen käyttötila, joka aiheuttaa jännitteen epävakautta, voi johtua myös kuorman katkeamisesta vastaanottopäässä.Ilmiö johtuu koneen kapasitiivisesta kuormituksesta, johon generaattorin nopeuden nousu vaikuttaa edelleen haitallisesti.Itseherätystä ja jännitteen epävakautta voi esiintyä, jos.
Xc ≤ n2 (Xq + XT)
Missä Xc on kapasitiivinen kuormitusreaktanssi, Xq on kvadratuuriakselin synkroninen reaktanssi ja n on suurin suhteellinen ylinopeus, joka esiintyy kuorman hylkäämisen yhteydessä.Tämä Dehar-generaattorin ehto ehdotettiin vältettäväksi järjestämällä kiinteästi kytketty 400 kV EHV-shunttireaktori (75 MVA) johdon vastaanottopäähän tehtyjen yksityiskohtaisten tutkimusten mukaisesti.
Vaimentimen käämitys
Vaimentimen käämin päätehtävä on sen kyky estää liialliset ylijännitteet kapasitiivisten kuormien aiheuttamissa linjavioissa, mikä vähentää laitteiston ylijänniterasitusta.Ottaen huomioon syrjäinen sijainti ja pitkät toisiinsa liittävät voimajohdot määriteltiin täysin kytketyt peltikäämit, joiden kvadratuurien ja suoran akselin reaktanssien suhde Xnq/Xnd ei ylitä 1,2.
Generaattorin ominaisuus ja herätejärjestelmä
Generaattorit, joilla on normaalit ominaisuudet, ja kun alustavat tutkimukset ovat osoittaneet vain marginaalista stabiilisuutta, päätettiin käyttää nopeita staattisia virityslaitteita stabiliteettimarginaalin parantamiseksi, jotta saavutettaisiin kokonaistaloudellisin laitteiston järjestely.Yksityiskohtaiset tutkimukset suoritettiin staattisen herätelaitteiston optimaalisten ominaisuuksien määrittämiseksi, ja niitä käsiteltiin luvussa 10.
Seismiset näkökohdat
Deharin voimalaitos putoaa seismiselle vyöhykkeelle.Seuraavia säännöksiä Deharin vesigeneraattorin suunnittelussa ehdotettiin kuullen laitteiden valmistajia ja ottaen huomioon paikan päällä olevat seismiset ja geologiset olosuhteet sekä Intian hallituksen Unescon avustuksella muodostaman Koynan maanjäristysasiantuntijakomitean raportin.
Mekaaninen vahvuus
Dehar-generaattorit on suunniteltu kestämään turvallisesti suurimmat maanjäristyksen kiihtyvyysvoimat sekä pysty- että vaakasuunnassa, joita Deharissa odotetaan koneen keskellä.
Luonnollinen taajuus
Koneen luonnollinen taajuus on pidettävä kaukana (korkeammalla) 100 Hz:n magneettitaajuudesta (kaksi kertaa generaattorin taajuus).Tämä luonnollinen taajuus on kaukana maanjäristystaajuudesta ja tarkistetaan riittävän marginaalin suhteen vallitsevaan maanjäristystaajuuteen ja pyörivän järjestelmän kriittiseen nopeuteen.
Generaattorin staattorin tuki
Generaattorin staattori ja alemmat työntö- ja ohjauslaakeriperustukset käsittävät useita pohjalevyjä.Pohjalevyt kiinnitetään perustukseen sivusuunnassa normaalin pystysuunnan lisäksi perustuspulteilla.
Ohjauslaakerisuunnittelu
Ohjauslaakereiden tulee olla segmenttityyppisiä ja ohjauslaakeriosat vahvistettava kestämään täyden maanjäristysvoiman.Valmistajat suosittelivat lisäksi yläkiinnikkeen sitomista sivusuunnassa piippuun (generaattorikoteloon) teräspalkkien avulla.Tämä merkitsisi myös sitä, että betonipiippua olisi puolestaan vahvistettava.
Generaattorien tärinäntunnistus
Tärinäntunnistimien tai epäkeskisyysmittareiden asentamista turbiineihin ja generaattoreihin suositeltiin asentamaan sammutuksen ja hälytyksen käynnistämiseksi, mikäli maanjäristyksen aiheuttama tärinä ylittää ennalta määrätyn arvon.Tätä laitetta voidaan myös käyttää havaitsemaan turbiiniin vaikuttavista hydraulisista olosuhteista johtuvia yksikön epätavallisia tärinöitä.
Mercury Yhteystiedot
Maanjäristyksen aiheuttama voimakas tärinä saattaa johtaa virheelliseen laukaisuun, joka käynnistää yksikön sammutuksen, jos käytetään elohopeakoskettimia.Tämä voidaan välttää joko määrittämällä tärinänvaimennustyyppiset elohopeakytkimet tai tarvittaessa lisäämällä ajoitusreleitä.
Johtopäätökset
(1) Merkittäviä säästöjä Deharin voimalaitoksen laitteisto- ja rakennekustannuksissa saavutettiin ottamalla käyttöön suuri yksikkökoko, joka otettiin huomioon verkon koko ja sen vaikutus järjestelmän varakapasiteettiin.
(2) Generaattorien kustannuksia alennettiin ottamalla käyttöön sateenvarjorakenne, joka on nyt mahdollista suurille nopeille vesigeneraattoreille, koska roottorin vanteiden lävistyksiä varten on kehitetty erittäin luja teräs.
(3) Luonnollisten suuritehoisten generaattoreiden hankinta yksityiskohtaisten tutkimusten jälkeen johti lisäsäästöihin kustannuksissa.
(4) Generaattorin pyörivien osien normaali vauhtipyörävaikutus Deharin taajuudensäätöasemalla katsottiin riittäväksi turbiinin säätöjärjestelmän vakauden kannalta suuren yhteenkytketyn järjestelmän vuoksi.
(5) EHV-verkkoja syöttävien etägeneraattoreiden erityiset parametrit sähköisen vakauden varmistamiseksi voidaan täyttää nopeavasteisilla staattisilla herätejärjestelmillä.
(6) Nopeasti toimivat staattiset viritysjärjestelmät voivat tarjota tarvittavat vakausmarginaalit.Tällaiset järjestelmät vaativat kuitenkin stabiloivia takaisinkytkentäsignaaleja vian jälkeisen vakauden saavuttamiseksi.Yksityiskohtaiset tutkimukset tulisi tehdä.
(7) Pitkillä EHV-linjoilla verkkoon kytkettyjen etägeneraattoreiden itseherätys ja jännitteen epävakaus voidaan estää lisäämällä koneen linjan latauskapasiteettia turvautumalla negatiiviseen herätteeseen ja/tai käyttämällä pysyvästi kytkettyjä EHV-shunttireaktoreita.
(8) Generaattorien ja niiden perustusten suunnittelussa voidaan varautua seismisten voimien estämiseksi pienin kustannuksin.
Dehar-generaattoreiden pääparametrit
Oikosulkusuhde = 1,06
Transienttireaktanssin suora akseli = 0,2
Vauhtipyöräefekti = 39,5 x 106 lb ft2
Xnq/Xnd ei suurempi kuin = 1,2
Postitusaika: 11.5.2021
