Efecto volante do xerador e estabilidade do sistema gobernador da turbina Efecto volante xerador e estabilidade do sistema gobernador da turbina Efecto volante xerador e estabilidade do sistema gobernador da turbina Efecto volante xerador e estabilidade do sistema gobernador da turbina
Os grandes xeradores hidráulicos modernos teñen unha constante de inercia menor e poden enfrontarse a problemas relacionados coa estabilidade do sistema de goberno da turbina.Isto débese ao comportamento da auga da turbina, que pola súa inercia orixina un golpe de ariete nos tubos de presión cando se accionan os dispositivos de control.Este caracterízase en xeral polas constantes de tempo de aceleración hidráulica.En funcionamento illado, cando a frecuencia de todo o sistema está determinada polo gobernador da turbina, o golpe de ariete afecta a regulación da velocidade e a inestabilidade aparece como unha cacería ou oscilación de frecuencia.Para o funcionamento interconectado cun sistema grande, a frecuencia mantense esencialmente constante polo último.O golpe de ariete efectúa entón a potencia alimentada ao sistema e só xorde o problema de estabilidade cando a potencia se controla en bucle pechado, é dicir, no caso dos hidroxeradores que interveñen na regulación de frecuencia.
A estabilidade da engrenaxe do gobernador da turbina vese moi afectada pola relación da constante de tempo de aceleración mecánica debido á constante de tempo de aceleración hidráulica das masas de auga e pola ganancia do gobernador.A redución da relación anterior ten un efecto desestabilizador e require unha redución da ganancia do gobernador, o que afecta negativamente á estabilización da frecuencia.Polo tanto, é necesario un efecto de volante mínimo para as pezas xiratorias dunha unidade hidráulica que normalmente só se pode proporcionar no xerador.Alternativamente, a constante de tempo de aceleración mecánica podería reducirse mediante a provisión dunha válvula de alivio de presión ou un tanque de sobretensión, etc., pero en xeral é moi custoso.Un criterio empírico para a capacidade de regulación da velocidade dunha unidade hidroxeradora podería basearse no aumento da velocidade da unidade que pode ter lugar no rexeitamento de toda a carga nominal da unidade que funciona de forma independente.Para as unidades de potencia que funcionan en grandes sistemas interconectados e que están obrigados a regular a frecuencia do sistema, considerouse que o índice porcentual de aumento da velocidade calculado anteriormente non supera o 45 por cento.Para sistemas máis pequenos proporciónase un aumento de velocidade menor (consulte o capítulo 4).
Sección lonxitudinal desde a toma ata a central eléctrica de Dehar
(Fonte: Comunicación do autor - 2º Congreso Mundial, Asociación Internacional de Recursos Hídricos 1979) Para a central eléctrica de Dehar, móstrase o sistema de auga a presión hidráulica que conecta o almacenamento de equilibrado coa unidade de potencia que consiste en toma de auga, túnel de presión, tanque de sobretensión diferencial e compuerta. .Limitar o aumento máximo de presión nas compuertas a un 35 por cento, o aumento de velocidade máxima estimado da unidade tras o rexeitamento da carga completa resultou a un 45 por cento cun regulador pechado.
tempo de 9,1 segundos a unha altura nominal de 282 m (925 pés) co efecto do volante normal das partes xiratorias do xerador (é dicir, fixado só por consideracións de aumento da temperatura).Na primeira fase de operación, o aumento da velocidade non superaba o 43 por cento.En consecuencia, considerouse que o efecto do volante normal é adecuado para regular a frecuencia do sistema.
Parámetros do xerador e estabilidade eléctrica
Os parámetros do xerador que inciden na estabilidade son o efecto volante, a reactancia transitoria e a relación de curtocircuíto.Na fase inicial de desenvolvemento do sistema EHV de 420 kV, como en Dehar, os problemas de estabilidade poden ser críticos debido ao sistema débil, o nivel de curtocircuíto máis baixo, o funcionamento co factor de potencia líder e a necesidade de aforrar ao proporcionar saídas de transmisión e fixar o tamaño e parámetros das unidades xeradoras.Os estudos preliminares de estabilidade transitoria no analizador de rede (usando tensión constante detrás da reactancia transitoria) para o sistema Dehar EHV tamén indicaron que só se conseguiría unha estabilidade marxinal.Na fase inicial do deseño da central eléctrica de Dehar considerouse que se especificaban xeradores con normal
As características e a consecución dos requisitos de estabilidade mediante a optimización dos parámetros doutros factores implicados, especialmente os do sistema de excitación, sería unha alternativa económicamente máis económica.Nun estudo do sistema británico tamén se demostrou que os parámetros cambiantes do xerador teñen un efecto comparativamente moito menor sobre as marxes de estabilidade.En consecuencia, especificáronse para o xerador os parámetros normais do xerador indicados no apéndice.Indícanse os estudos detallados de estabilidade realizados
Capacidade de carga da liña e estabilidade da tensión
Os xeradores hidráulicos situados de forma remota que se usan para cargar liñas longas de EHV sen carga cuxa carga en kVA é superior á capacidade de carga da liña da máquina, a máquina pode excitarse e aumentar a tensión fóra do control.A condición para a autoexcitación é que xc < xd onde, xc é a reactancia de carga capacitiva e xd a reactancia do eixe directo síncrono.A capacidade necesaria para cargar unha única liña descargada de 420 kV E2 /xc ata Panipat (extremo receptor) era duns 150 MVAR a tensión nominal.Na segunda etapa, cando se instala unha segunda liña de 420 kV de lonxitude equivalente, a capacidade de carga da liña necesaria para cargar as dúas liñas descargadas simultaneamente a tensión nominal sería duns 300 MVAR.
A capacidade de carga da liña dispoñible coa tensión nominal do xerador Dehar, segundo indicaron os provedores do equipo, foi a seguinte:
(i) MVA nominal do 70 por cento, é dicir, é posible a carga de liña de 121,8 MVAR cunha excitación positiva mínima do 10 por cento.
(ii) Ata o 87 por cento do MVA nominal, é dicir, é posible unha capacidade de carga de liña de 139 MVAR cunha excitación positiva mínima do 1 por cento.
(iii) Ata o 100 por cento do MVAR nominal, é dicir, pódese obter unha capacidade de carga de liña 173,8 con aproximadamente un 5 por cento de excitación negativa e a capacidade máxima de carga de liña que se pode obter cunha excitación negativa do 10 por cento é o 110 por cento do MVA nominal (191 MVAR). ) segundo BSS.
(iv) Un aumento das capacidades de carga da liña só é posible aumentando o tamaño da máquina.No caso de (ii) e (iii) o control manual da excitación non é posible e hai que confiar plenamente no funcionamento continuo dos reguladores automáticos de tensión de acción rápida.Non é económicamente viable nin desexable aumentar o tamaño da máquina co fin de aumentar as capacidades de carga da liña.En consecuencia, tendo en conta as condicións de funcionamento na primeira etapa de operación, decidiuse prever unha capacidade de carga de liña de 191 MVAR a tensión nominal para os xeradores, proporcionando excitación negativa nos xeradores.A condición de funcionamento crítica que causa inestabilidade de tensión tamén pode ser causada pola desconexión da carga no extremo receptor.O fenómeno prodúcese debido á carga capacitiva na máquina, que se ve aínda máis afectada negativamente polo aumento da velocidade do xerador.Pode producirse autoexcitación e inestabilidade de tensión se.
Xc ≤ n2 (Xq + XT)
Onde, Xc é a reactancia de carga capacitiva, Xq é a reactancia síncrona do eixe de cuadratura e n é a velocidade relativa máxima que se produce no rexeitamento da carga.Propúxose obviar esta condición do xerador Dehar mediante a dotación dun reactor de derivación EHV de 400 kV (75 MVA) conectado permanentemente no extremo receptor da liña segundo os estudos detallados realizados.
Enrolamento amortecedor
A función principal dun enrolamento de amortecedor é a súa capacidade para evitar sobretensións excesivas en caso de fallas de liña a liña con cargas capacitivas, reducindo así a tensión de sobretensión no equipo.Tendo en conta a localización remota e as liñas de transmisión longas de interconexión, especificouse os enrolamentos de amortecedor totalmente conectados coa relación de reactancias de cuadratura e eixe directo Xnq/ Xnd que non superase 1,2.
Características do xerador e sistema de excitación
Unha vez especificados xeradores con características normais e os estudos preliminares indicando só unha estabilidade marxinal, decidiuse utilizar equipos de excitación estática de alta velocidade para mellorar as marxes de estabilidade para conseguir a disposición global máis económica dos equipos.Realizáronse estudos detallados para determinar as características óptimas dos equipos de excitación estática e discutíronse no capítulo 10.
Consideracións sísmicas
A central eléctrica de Dehar cae en zona sísmica.As seguintes disposicións no deseño do xerador hidráulico en Dehar propuxéronse en consulta cos fabricantes de equipos e tendo en conta as condicións sísmicas e xeolóxicas do lugar e o informe do Comité de Expertos en Terremotos de Koyna constituído polo Goberno da India coa axuda da UNESCO.
Resistencia mecánica
Os xeradores de Dehar deseñaranse para soportar con seguridade a forza máxima de aceleración do terremoto tanto na dirección vertical como horizontal prevista en Dehar actuando no centro da máquina.
Frecuencia natural
A frecuencia natural da máquina debe manterse lonxe (maior) da frecuencia magnética de 100 Hz (o dobre da frecuencia do xerador).Esta frecuencia natural estará moi afastada da frecuencia do terremoto e comprobarase a marxe adecuada fronte á frecuencia predominante do terremoto e á velocidade crítica do sistema de rotación.
Soporte do estator xerador
O estator do xerador e as bases do rodamento de empuxe e guía inferior comprenden unha serie de placas únicas.As placas únicas estar atadas á cimentación lateralmente ademais da dirección vertical normal mediante parafusos de cimentación.
Guía de deseño de rodamentos
Os rodamentos de guía deben ser de tipo segmentado e as pezas de rodamentos de guía deben estar reforzadas para soportar a forza sísmica total.Ademais, os fabricantes recomendaron amarrar o soporte superior lateralmente co barril (recinto do xerador) por medio de vigas de aceiro.Isto tamén significaría que o barril de formigón á súa vez tería que ser reforzado.
Detección de vibracións de xeradores
Recoméndase a instalación de detectores de vibracións ou medidores de excentricidade en turbinas e xeradores para iniciar a parada e alarma no caso de que as vibracións por terremoto superen un valor predeterminado.Este dispositivo tamén se pode utilizar para detectar calquera vibración inusual dunha unidade debido ás condicións hidráulicas que afectan á turbina.
Contactos de Mercurio
Os fortes sacudidas debido ao terremoto poden provocar un falso disparo ao iniciar a parada dunha unidade se se usan contactos de mercurio.Isto pódese evitar especificando interruptores de mercurio de tipo antivibración ou, se é necesario, engadindo relés de temporización.
Conclusións
(1) Obtivéronse economías substanciais no custo do equipamento e da estrutura da central eléctrica de Dehar mediante a adopción de grandes unidades de tamaño tendo en conta o tamaño da rede e a súa influencia na capacidade de reserva do sistema.
(2) O custo dos xeradores reduciuse ao adoptar un deseño de construción con paraugas, que agora é posible para grandes xeradores hidroeléctricos de alta velocidade debido ao desenvolvemento de aceiro de alta resistencia para a perforación do bordo do rotor.
(3) A adquisición de xeradores naturais de alto factor de potencia despois de estudos detallados deu lugar a un aforro adicional no custo.
(4) O efecto normal do volante das partes xiratorias do xerador na estación de regulación de frecuencia de Dehar considerouse suficiente para a estabilidade do sistema de regulación da turbina debido ao gran sistema interconectado.
(5) Os parámetros especiais dos xeradores remotos que alimentan redes EHV para garantir a estabilidade eléctrica poden cumprirse mediante sistemas de excitación estática de resposta rápida.
(6) Os sistemas de excitación estática de acción rápida poden proporcionar as marxes de estabilidade necesarias.Tales sistemas, porén, requiren sinais de retroalimentación estabilizadores para lograr a estabilidade posterior á falla.Deben realizarse estudos detallados.
(7) A autoexcitación e a inestabilidade de tensión dos xeradores remotos interconectados coa rede mediante liñas longas de EHV pódese evitar aumentando a capacidade de carga da liña da máquina mediante o recurso á excitación negativa e/ou empregando reactores de derivación EHV conectados permanentemente.
(8) No deseño dos xeradores e os seus fundamentos pódense tomar disposicións para proporcionar salvagardas contra forzas sísmicas a custos reducidos.
Principais parámetros dos xeradores Dehar
Relación de curtocircuíto = 1,06
Eixo directo de reactancia transitoria = 0,2
Efecto volante = 39,5 x 106 lb pé2
Xnq/Xnd non maior que = 1,2
Hora de publicación: 11-maio-2021
