જનરેટર ફ્લાયવ્હીલ અસર અને ટર્બાઇન ગવર્નર સિસ્ટમની સ્થિરતા

જનરેટર ફ્લાયવ્હીલ અસર અને ટર્બાઇન ગવર્નર સિસ્ટમની સ્થિરતા જનરેટર ફ્લાયવ્હીલ અસર અને ટર્બાઇન ગવર્નર સિસ્ટમ જનરેટર ફ્લાયવ્હીલ અસર અને સ્થિરતા ટર્બાઇન ગવર્નર સિસ્ટમ જનરેટર ફ્લાયવ્હીલ અસર અને ટર્બાઇન ગવર્નર સિસ્ટમની સ્થિરતા
મોટા આધુનિક હાઇડ્રો જનરેટરમાં નાની જડતા સતત હોય છે અને ટર્બાઇન ગવર્નિંગ સિસ્ટમની સ્થિરતા સંબંધિત સમસ્યાઓનો સામનો કરી શકે છે.આ ટર્બાઇન પાણીની વર્તણૂકને કારણે છે, જે તેની જડતાને કારણે જ્યારે નિયંત્રણ ઉપકરણો ચલાવવામાં આવે છે ત્યારે દબાણયુક્ત પાઈપોમાં પાણીના હથોડાને જન્મ આપે છે.આ સામાન્ય રીતે હાઇડ્રોલિક પ્રવેગક સમય સ્થિરાંકો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.આઇસોલેટેડ ઓપરેશનમાં, જ્યારે સમગ્ર સિસ્ટમની આવર્તન ટર્બાઇન ગવર્નર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે ત્યારે પાણીનો હથોડો ઝડપના સંચાલનને અસર કરે છે અને અસ્થિરતા શિકાર અથવા આવર્તન સ્વિંગિંગ તરીકે દેખાય છે.મોટી સિસ્ટમ સાથે એકબીજા સાથે જોડાયેલા ઓપરેશન માટે આવર્તન અનિવાર્યપણે પછીથી સ્થિર રહે છે.વોટર હેમર પછી સિસ્ટમને આપવામાં આવતી શક્તિને અસર કરે છે અને સ્થિરતાની સમસ્યા ત્યારે જ ઊભી થાય છે જ્યારે પાવરને બંધ લૂપમાં નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે, એટલે કે, તે હાઇડ્રો જનરેટરના કિસ્સામાં જે ફ્રીક્વન્સી રેગ્યુલેશનમાં ભાગ લે છે.

ટર્બાઇન ગવર્નર ગિયરની સ્થિરતા પાણીના જથ્થાના હાઇડ્રોલિક પ્રવેગક સમય સ્થિરતાને કારણે યાંત્રિક પ્રવેગક સમય સ્થિરતાના ગુણોત્તર અને ગવર્નરના લાભ દ્વારા ખૂબ પ્રભાવિત થાય છે.ઉપરોક્ત ગુણોત્તરમાં ઘટાડો અસ્થિર અસર ધરાવે છે અને ગવર્નર ગેઇનમાં ઘટાડો જરૂરી બનાવે છે, જે આવર્તન સ્થિરીકરણને પ્રતિકૂળ અસર કરે છે.તદનુસાર, હાઇડ્રો યુનિટના ફરતા ભાગો માટે લઘુત્તમ ફ્લાયવ્હીલ અસર જરૂરી છે જે સામાન્ય રીતે ફક્ત જનરેટરમાં જ પ્રદાન કરી શકાય છે.વૈકલ્પિક રીતે યાંત્રિક પ્રવેગક સમય સ્થિરતા દબાણ રાહત વાલ્વ અથવા સર્જ ટેન્ક વગેરેની જોગવાઈ દ્વારા ઘટાડી શકાય છે, પરંતુ તે સામાન્ય રીતે ખૂબ ખર્ચાળ હોય છે.હાઇડ્રો જનરેટીંગ યુનિટની ઝડપ નિયમન કરવાની ક્ષમતા માટેનો પ્રયોગમૂલક માપદંડ એકમની ઝડપમાં વધારો પર આધારિત હોઈ શકે છે જે સ્વતંત્ર રીતે કાર્યરત યુનિટના સમગ્ર રેટેડ લોડને નકારવા પર થઈ શકે છે.મોટી ઇન્ટરકનેક્ટેડ સિસ્ટમ્સમાં કાર્યરત પાવર યુનિટ્સ માટે અને જે સિસ્ટમ ફ્રીક્વન્સીને નિયંત્રિત કરવા માટે જરૂરી છે, ઉપર ગણ્યા મુજબ ટકાવારી ઝડપ વધારો ઇન્ડેક્સ 45 ટકાથી વધુ ન હોવાનું માનવામાં આવે છે.નાની સિસ્ટમો માટે નાની ગતિમાં વધારો પ્રદાન કરવામાં આવે છે (પ્રકરણ 4 નો સંદર્ભ લો).

ઇન્ટેકથી દેહર પાવર પ્લાન્ટ સુધીનો રેખાંશ વિભાગ
(સ્રોત: લેખક દ્વારા પેપર - 2જી વર્લ્ડ કોંગ્રેસ, ઇન્ટરનેશનલ વોટર રિસોર્સીસ એસોસિએશન 1979) દેહર પાવર પ્લાન્ટ માટે, પાણીનો વપરાશ, દબાણ ટનલ, ડિફરન્સિયલ સર્જ ટાંકી અને પેનસ્ટોક ધરાવતા પાવર યુનિટ સાથે સંતુલિત સંગ્રહને જોડતી હાઇડ્રોલિક પ્રેશર વોટર સિસ્ટમ બતાવવામાં આવી છે. .પેનસ્ટોક્સમાં મહત્તમ દબાણ વધારાને 35 ટકા સુધી મર્યાદિત કરવાથી સંપૂર્ણ લોડને નકારવા પર એકમની અંદાજિત મહત્તમ ગતિમાં વધારો લગભગ 45 ટકા થઈ ગયો અને ગવર્નર બંધ થયો.
જનરેટરના ફરતા ભાગોની સામાન્ય ફ્લાયવ્હીલ અસર સાથે 282 મીટર (925 ફૂટ) ના રેટેડ હેડ પર 9.1 સેકન્ડનો સમય (એટલે ​​​​કે, માત્ર તાપમાનમાં વધારો ધ્યાનમાં રાખીને નિશ્ચિત).કામગીરીના પ્રથમ તબક્કામાં ઝડપ વધારો 43 ટકાથી વધુ ન હોવાનું જણાયું હતું.તદનુસાર તે ધ્યાનમાં લેવામાં આવ્યું હતું કે સામાન્ય ફ્લાયવ્હીલ અસર સિસ્ટમની આવર્તનને નિયંત્રિત કરવા માટે પર્યાપ્ત છે.

જનરેટરના પરિમાણો અને વિદ્યુત સ્થિરતા
જનરેટરના પરિમાણો જે સ્થિરતા પર અસર કરે છે તે ફ્લાયવ્હીલ અસર, ક્ષણિક પ્રતિક્રિયા અને શોર્ટ સર્કિટ રેશિયો છે.દેહર ખાતે 420 kV EHV સિસ્ટમના વિકાસના પ્રારંભિક તબક્કામાં નબળા સિસ્ટમ, નીચા શોર્ટ સર્કિટ સ્તર, અગ્રણી પાવર ફેક્ટર પર કામગીરી, અને ટ્રાન્સમિશન આઉટલેટ અને ફિક્સિંગ કદ અને ફિક્સિંગ આઉટલેટ્સ પ્રદાન કરવામાં અર્થતંત્રની જરૂરિયાતને કારણે સ્થિરતાની સમસ્યાઓ ગંભીર હોઈ શકે છે. જનરેટીંગ યુનિટના પરિમાણો.દેહર EHV સિસ્ટમ માટે નેટવર્ક વિશ્લેષક (ક્ષણિક પ્રતિક્રિયા પાછળ સતત વોલ્ટેજનો ઉપયોગ કરીને) પર પ્રારંભિક ક્ષણિક સ્થિરતા અભ્યાસોએ પણ સૂચવ્યું કે માત્ર સીમાંત સ્થિરતા પ્રાપ્ત થશે.દેહર પાવર પ્લાન્ટની ડિઝાઇનના પ્રારંભિક તબક્કામાં એવું માનવામાં આવતું હતું કે સામાન્ય સાથે જનરેટરનો ઉલ્લેખ કરવો
ખાસ કરીને ઉત્તેજના પ્રણાલીમાં સામેલ અન્ય પરિબળોના પરિમાણોને ઑપ્ટિમાઇઝ કરીને લાક્ષણિકતાઓ અને સ્થિરતાની જરૂરિયાતો હાંસલ કરવી એ આર્થિક રીતે સસ્તો વિકલ્પ હશે.બ્રિટિશ સિસ્ટમના અભ્યાસમાં એ પણ દર્શાવવામાં આવ્યું હતું કે જનરેટરના પરિમાણો બદલવાની સ્થિરતા માર્જિન પર તુલનાત્મક રીતે ઘણી ઓછી અસર થાય છે.તે મુજબ પરિશિષ્ટમાં આપેલ સામાન્ય જનરેટર પરિમાણો જનરેટર માટે નિર્દિષ્ટ કરવામાં આવ્યા હતા.હાથ ધરવામાં આવેલ વિગતવાર સ્થિરતા અભ્યાસ આપવામાં આવેલ છે

લાઇન ચાર્જિંગ ક્ષમતા અને વોલ્ટેજ સ્થિરતા
દૂરસ્થ સ્થિત હાઇડ્રો જનરેટર લાંબી અનલોડ કરેલી EHV લાઈનોને ચાર્જ કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે જેની ચાર્જિંગ kVA મશીનની લાઇન ચાર્જિંગ ક્ષમતા કરતાં વધુ હોય છે, મશીન સ્વયં ઉત્સાહિત થઈ શકે છે અને વોલ્ટેજ નિયંત્રણની બહાર વધી શકે છે.સ્વ ઉત્તેજના માટેની શરત એ છે કે xc < xd જ્યાં, xc એ કેપેસિટીવ લોડ રિએક્ટન્સ છે અને xd સિંક્રનસ ડાયરેક્ટ એક્સિસ રિએક્ટન્સ છે.પાણીપત (રિસીવિંગ એન્ડ) સુધી એક સિંગલ 420 kV અનલોડેડ લાઇન E2 /xc ચાર્જ કરવા માટે જરૂરી ક્ષમતા રેટેડ વોલ્ટેજ પર લગભગ 150 MVAR હતી.બીજા તબક્કામાં જ્યારે સમકક્ષ લંબાઈની બીજી 420 kV લાઇન ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવે છે, ત્યારે રેટેડ વોલ્ટેજ પર એકસાથે અનલોડ કરેલી બંને લાઇનને ચાર્જ કરવા માટે જરૂરી લાઇન ચાર્જિંગ ક્ષમતા લગભગ 300 MVAR હશે.

દેહર જનરેટરમાંથી રેટેડ વોલ્ટેજ પર ઉપલબ્ધ લાઇન ચાર્જિંગ ક્ષમતા નીચે મુજબ હતી:
(i) 70 ટકા રેટેડ MVA, એટલે કે, 121.8 MVAR લાઇન ચાર્જિંગ ઓછામાં ઓછા 10 ટકાના હકારાત્મક ઉત્તેજના સાથે શક્ય છે.
(ii) રેટેડ MVA ના 87 ટકા સુધી, એટલે કે, 139 MVAR લાઇન ચાર્જિંગ ક્ષમતા ઓછામાં ઓછા 1 ટકાના હકારાત્મક ઉત્તેજના સાથે શક્ય છે.
(iii) રેટેડ MVAR ના 100 ટકા સુધી, એટલે કે, 173.8 લાઇન ચાર્જિંગ ક્ષમતા લગભગ 5 ટકા નકારાત્મક ઉત્તેજના સાથે મેળવી શકાય છે અને મહત્તમ લાઇન ચાર્જિંગ ક્ષમતા કે જે 10 ટકા નકારાત્મક ઉત્તેજના સાથે મેળવી શકાય છે તે રેટેડ MVA (191 MVAR) ના 110 ટકા છે. ) BSS અનુસાર.
(iv)લાઇન ચાર્જિંગ ક્ષમતામાં વધુ વધારો ફક્ત મશીનના કદને વધારીને જ શક્ય છે.(ii) અને (iii) ના કિસ્સામાં ઉત્તેજના પર હાથથી નિયંત્રણ શક્ય નથી અને ઝડપી કાર્યકારી સ્વચાલિત વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટરના સતત સંચાલન પર સંપૂર્ણ નિર્ભરતા રાખવી પડશે.લાઇન ચાર્જિંગ ક્ષમતા વધારવાના હેતુથી મશીનનું કદ વધારવું આર્થિક રીતે શક્ય નથી કે ઇચ્છનીય નથી.તદનુસાર, ઓપરેશનના પ્રથમ તબક્કામાં ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓને ધ્યાનમાં લેતા, જનરેટર પર નકારાત્મક ઉત્તેજના આપીને જનરેટર્સ માટે રેટેડ વોલ્ટેજ પર 191 MVARs ની લાઇન ચાર્જિંગ ક્ષમતા પ્રદાન કરવાનું નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું.ક્રિટિકલ ઓપરેટિંગ કંડીશન જે વોલ્ટેજની અસ્થિરતાનું કારણ બને છે તે પણ રીસીવિંગ છેડે લોડના જોડાણને કારણે થઈ શકે છે.આ ઘટના મશીન પરના કેપેસિટીવ લોડિંગને કારણે થાય છે જે જનરેટરની ઝડપ વધવાથી વધુ પ્રતિકૂળ અસર કરે છે.જો સ્વ ઉત્તેજના અને વોલ્ટેજ અસ્થિરતા આવી શકે છે.

Xc ≤ n2 (Xq + XT)
જ્યાં, Xc એ કેપેસિટીવ લોડ રિએક્ટન્સ છે, Xq એ ચતુર્ભુજ અક્ષ સિંક્રનસ રિએક્ટન્સ છે અને n એ લોડ રિજેક્શન પર થતી મહત્તમ સાપેક્ષ ઓવર સ્પીડ છે.દેહર જનરેટર પરની આ સ્થિતિ 400 kV EHV શંટ રિએક્ટર (75 MVA) લાઇનના પ્રાપ્ત છેડે હાથ ધરવામાં આવેલા વિગતવાર અભ્યાસો અનુસાર પ્રદાન કરીને દૂર કરવાની દરખાસ્ત કરવામાં આવી હતી.

ડેમ્પર વિન્ડિંગ
ડેમ્પર વિન્ડિંગનું મુખ્ય કાર્ય એ કેપેસિટીવ લોડ સાથે લાઇન ટુ લાઇન ફોલ્ટના કિસ્સામાં વધુ પડતા ઓવર-વોલ્ટેજને રોકવાની તેની ક્ષમતા છે, જેનાથી સાધનો પર ઓવર-વોલ્ટેજ તણાવ ઓછો થાય છે.રિમોટ લોકેશન અને લાંબી ઇન્ટરકનેક્ટિંગ ટ્રાન્સમિશન લાઇનને ધ્યાનમાં લેતા, ક્વાડ્રેચર અને ડાયરેક્ટ એક્સિસ રિએક્ટન્સના ગુણોત્તર સાથે સંપૂર્ણ રીતે જોડાયેલ ડેમ્પર વિન્ડિંગ્સ Xnq/ Xnd 1.2 કરતાં વધુ ન હોય તે સ્પષ્ટ કરવામાં આવ્યું હતું.

જનરેટર લાક્ષણિકતા અને ઉત્તેજના સિસ્ટમ
સામાન્ય લાક્ષણિકતાઓવાળા જનરેટર્સનો ઉલ્લેખ કરવામાં આવ્યો છે અને પ્રારંભિક અભ્યાસમાં માત્ર સીમાંત સ્થિરતા દર્શાવવામાં આવી છે, તે નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું કે ઉચ્ચ ગતિના સ્થિર ઉત્તેજના સાધનોનો ઉપયોગ સ્થિરતા માર્જિનને સુધારવા માટે કરવામાં આવશે જેથી કરીને સાધનોની એકંદરે સૌથી વધુ આર્થિક વ્યવસ્થા પ્રાપ્ત કરી શકાય.સ્ટેટિક ઉત્તેજના સાધનોની શ્રેષ્ઠ લાક્ષણિકતાઓ નક્કી કરવા માટે વિગતવાર અભ્યાસ હાથ ધરવામાં આવ્યો હતો અને પ્રકરણ 10 માં ચર્ચા કરવામાં આવી હતી.

સિસ્મિક વિચારણાઓ
દેહર પાવર પ્લાન્ટ સિસ્મિક ઝોનમાં આવે છે.દહેર ખાતે હાઇડ્રો જનરેટર ડિઝાઇનમાં નીચેની જોગવાઈઓ સાધનોના ઉત્પાદકો સાથે પરામર્શ કરીને અને સ્થળ પરની ધરતીકંપની અને ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય પરિસ્થિતિઓને ધ્યાનમાં લઈને અને યુનેસ્કોની મદદથી ભારત સરકાર દ્વારા રચવામાં આવેલી કોયના ભૂકંપ નિષ્ણાત સમિતિના અહેવાલની દરખાસ્ત કરવામાં આવી હતી.

યાંત્રિક શક્તિ
દેહર જનરેટર્સને મશીનના કેન્દ્રમાં કામ કરતા દેહર ખાતે અપેક્ષિત ઊભી અને આડી બંને દિશામાં મહત્તમ ભૂકંપ પ્રવેગક બળનો સુરક્ષિત રીતે સામનો કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે.

કુદરતી આવર્તન
મશીનની કુદરતી આવર્તન 100 Hz (જનરેટર આવર્તન કરતાં બમણી) ની ચુંબકીય આવર્તનથી સારી રીતે દૂર (ઉચ્ચ) રાખવી જોઈએ.આ કુદરતી આવર્તનને ભૂકંપની આવર્તનથી દૂર કરવામાં આવશે અને ભૂકંપની મુખ્ય આવર્તન અને ફરતી પ્રણાલીની જટિલ ગતિ સામે પર્યાપ્ત માર્જિન માટે તપાસવામાં આવશે.

જનરેટર સ્ટેટર સપોર્ટ
જનરેટર સ્ટેટર અને લોઅર થ્રસ્ટ અને ગાઈડ બેરિંગ ફાઉન્ડેશનમાં સંખ્યાબંધ સોલ પ્લેટનો સમાવેશ થાય છે.એકમાત્ર પ્લેટને ફાઉન્ડેશન બોલ્ટ દ્વારા સામાન્ય ઊભી દિશા ઉપરાંત પાયાની બાજુમાં બાંધવામાં આવે છે.

માર્ગદર્શિકા બેરિંગ ડિઝાઇન
ગાઈડ બેરિંગ્સ સેગમેન્ટલ પ્રકારના હોવા જોઈએ અને ગાઈડ બેરિંગ ભાગોને ધરતીકંપના સંપૂર્ણ બળનો સામનો કરવા માટે મજબૂત બનાવવામાં આવશે.ઉત્પાદકોએ વધુમાં સ્ટીલ ગર્ડર્સ દ્વારા બેરલ (જનરેટર એન્ક્લોઝર) સાથે ટોચના કૌંસને બાજુથી બાંધવાની ભલામણ કરી હતી.આનો અર્થ એ પણ થશે કે બદલામાં કોંક્રિટ બેરલને મજબૂત બનાવવી પડશે.

જનરેટરની કંપન શોધ
જો ધરતીકંપના કારણે સ્પંદનો પૂર્વનિર્ધારિત મૂલ્ય કરતાં વધી જાય તો શટડાઉન અને એલાર્મ શરૂ કરવા માટે ટર્બાઇન અને જનરેટર પર વાઇબ્રેશન ડિટેક્ટર્સ અથવા વિષમતા મીટર ઇન્સ્ટોલ કરવાની ભલામણ કરવામાં આવી હતી.આ ઉપકરણનો ઉપયોગ ટર્બાઇનને અસર કરતી હાઇડ્રોલિક પરિસ્થિતિઓને કારણે એકમના કોઈપણ અસામાન્ય સ્પંદનોને શોધવા માટે પણ થઈ શકે છે.

બુધ સંપર્કો
ભૂકંપના કારણે તીવ્ર ધ્રુજારીને કારણે જો પારાના સંપર્કોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે તો એકમને બંધ કરવા માટે ખોટા ટ્રીપિંગમાં પરિણમી શકે છે.આને કાં તો સ્પંદન વિરોધી પ્રકારના મર્ક્યુરી સ્વીચોનો ઉલ્લેખ કરીને અથવા જો જરૂરી જણાય તો ટાઇમિંગ રિલે ઉમેરીને ટાળી શકાય છે.

તારણો
(1) દેહર પાવર પ્લાન્ટમાં સાધનસામગ્રી અને માળખાના ખર્ચમાં નોંધપાત્ર અર્થતંત્રો ગ્રીડના કદ અને સિસ્ટમની ફાજલ ક્ષમતા પર તેના પ્રભાવને ધ્યાનમાં રાખીને મોટા એકમના કદને અપનાવીને મેળવવામાં આવ્યા હતા.
(2) બાંધકામની છત્રી ડિઝાઇન અપનાવીને જનરેટરની કિંમતમાં ઘટાડો કરવામાં આવ્યો હતો જે હવે રોટર રિમ પંચિંગ માટે ઉચ્ચ ટેન્સાઇલ સ્ટીલના વિકાસને કારણે મોટા હાઇ સ્પીડ હાઇડ્રો જનરેટર માટે શક્ય છે.
(3) વિગતવાર અભ્યાસ પછી કુદરતી ઉચ્ચ શક્તિ પરિબળ જનરેટરની પ્રાપ્તિને પરિણામે ખર્ચમાં વધુ બચત થઈ.
(4) દેહર ખાતે ફ્રિક્વન્સી રેગ્યુલેટીંગ સ્ટેશન પર જનરેટરના ફરતા ભાગોની સામાન્ય ફ્લાયવ્હીલ અસર ટર્બાઇન ગવર્નર સિસ્ટમની સ્થિરતા માટે પર્યાપ્ત માનવામાં આવી હતી કારણ કે મોટી આંતરિક રીતે જોડાયેલી સિસ્ટમ છે.
(5) વિદ્યુત સ્થિરતા સુનિશ્ચિત કરવા માટે EHV નેટવર્કને ખવડાવતા રિમોટ જનરેટરના વિશેષ પરિમાણો ઝડપી પ્રતિભાવ સ્થિર ઉત્તેજના પ્રણાલીઓ દ્વારા પૂરી કરી શકાય છે.
(6) ઝડપી અભિનય કરતી સ્થિર ઉત્તેજના પ્રણાલીઓ જરૂરી સ્થિરતા માર્જિન પ્રદાન કરી શકે છે.જો કે, આવી સિસ્ટમોને ફોલ્ટ પછીની સ્થિરતા હાંસલ કરવા માટે ફીડ બેક સિગ્નલોને સ્થિર કરવાની જરૂર છે.વિગતવાર અભ્યાસ હાથ ધરવા જોઈએ.
(7) લાંબી EHV લાઈનો દ્વારા ગ્રીડ સાથે એકબીજા સાથે જોડાયેલા રિમોટ જનરેટરની સ્વ-ઉત્તેજના અને વોલ્ટેજની અસ્થિરતાને નકારાત્મક ઉત્તેજનાનો આશરો લઈને અને/અથવા કાયમી રીતે જોડાયેલા EHV શંટ રિએક્ટરનો ઉપયોગ કરીને મશીનની લાઈન ચાર્જિંગ ક્ષમતા વધારીને અટકાવી શકાય છે.
(8) નાના ખર્ચે સિસ્મિક બળો સામે રક્ષણ પૂરું પાડવા માટે જનરેટર્સ અને તેના પાયાની ડિઝાઇનમાં જોગવાઈઓ કરી શકાય છે.

દેહર જનરેટરના મુખ્ય પરિમાણો
શોર્ટ સર્કિટ રેશિયો = 1.06
ક્ષણિક પ્રતિક્રિયા ડાયરેક્ટ એક્સિસ = 0.2
ફ્લાયવ્હીલ ઇફેક્ટ = 39.5 x 106 lb ft2
Xnq/Xnd = 1.2 કરતા વધારે નહીં