Ефект на замаец на генератор и стабилност на системски гувернер на турбина Ефект на замаец на генератор и стабилност на системски гувернер на турбина.
Големите модерни хидрогенератори имаат помала константа на инерција и може да се соочат со проблеми во врска со стабилноста на системот за управување со турбините.Ова се должи на однесувањето на водата во турбината, која поради нејзината инерција предизвикува воден чекан во цевките под притисок кога се ракуваат со контролните уреди.Ова генерално се карактеризира со временски константи за хидрауличко забрзување.При изолирана работа, кога фреквенцијата на целиот систем е одредена од гувернерот на турбината, водениот чекан влијае на регулирањето на брзината и нестабилноста се појавува како лов или фреквентно замавнување.За меѓусебно поврзано работење со голем систем, фреквенцијата во суштина се одржува константна од страна на подоцнежните.Водениот чекан потоа влијае на моќноста што се внесува во системот и проблемот со стабилноста се јавува само кога моќноста се контролира во затворена јамка, т.е. во случај на оние хидрогенератори кои учествуваат во регулацијата на фреквенцијата.
Стабилноста на менувачот на турбината е во голема мера под влијание на односот на временската константа на механичкото забрзување поради временската константа на хидрауличкото забрзување на водните маси и од засилувањето на гувернерот.Намалувањето на горенаведениот сооднос има дестабилизирачки ефект и бара намалување на засилувањето на гувернерот, што негативно влијае на стабилизацијата на фреквенцијата.Според тоа, неопходен е минимален ефект на замаец за ротирачки делови на хидро единица, кој вообичаено може да се обезбеди само во генераторот.Алтернативно, временската константа на механичкото забрзување може да се намали со обезбедување вентил за ослободување притисок или резервоар за пренапони итн., но генерално е многу скапо.Емпириски критериуми за способноста за регулирање на брзината на хидрогенераторската единица може да се заснова на порастот на брзината на единицата што може да се случи на отфрлање на целото номинално оптоварување на единицата што работи независно.За енергетските единици кои работат во големи меѓусебно поврзани системи и од кои се бара да ја регулираат фреквенцијата на системот, процентуалниот индекс на пораст на брзината како што е пресметан погоре се сметаше дека не надминува 45 проценти.За помали системи се обезбедува помал пораст на брзината (Погледнете во Поглавје 4).
Надолжен дел од зафат до електрана Дехар
(Извор: Труд од авторот – 2-ри светски конгрес, Меѓународна асоцијација за водни ресурси 1979 година) За електраната Дехар, прикажан е системот за вода под хидрауличен притисок што го поврзува складиштето за балансирање со енергетската единица која се состои од довод на вода, тунел под притисок, резервоар за диференцијален пренапон и централа .Ограничувањето на максималниот пораст на притисокот во жиците на 35 проценти, проценетиот максимален пораст на брзината на единицата при отфрлање на целосното оптоварување е постигнат на околу 45 проценти со затворање на гувернерот
време од 9,1 секунди при номинална висина од 282 m (925 стапки) со нормален ефект на замаецот на ротирачките делови на генераторот (т.е. фиксиран само за размислувањата за зголемување на температурата).Во првата фаза од работењето беше откриено дека зголемувањето на брзината не е повеќе од 43 проценти.Соодветно се сметаше дека нормалниот ефект на замаецот е соодветен за регулирање на фреквенцијата на системот.
Параметри на генератор и електрична стабилност
Параметрите на генераторот кои имаат влијание врз стабилноста се ефектот на замаецот, минливата реактанса и односот на краток спој.Во почетната фаза на развојот на 420 kV EHV системот како во Дехар, проблемите со стабилноста може да бидат критични поради слабиот систем, пониското ниво на краток спој, работата на водечки фактор на моќност и потребата за економичност во обезбедувањето на преносни излези и фиксирање на големината и параметри на производните единици.Прелиминарните студии за транзиторна стабилност на мрежниот анализатор (со користење на постојан напон зад минлива реактанса) за системот Dehar EHV, исто така, покажаа дека ќе се добие само маргинална стабилност.Во раната фаза на проектирање на електраната Дехар се сметаше дека се специфицираат генераторите со нормални
карактеристиките и постигнувањето на барањата за стабилност преку оптимизирање на параметрите на другите фактори кои се вклучени, особено оние на системот за возбудување би била економски поевтина алтернатива.Во една студија на Британскиот систем, исто така, се покажа дека менувањето на параметрите на генераторот имаат релативно многу помал ефект врз маргините на стабилност.Според тоа, нормалните параметри на генераторот како што се дадени во додатокот беа наведени за генераторот.Дадени се деталните спроведени студии за стабилност
Капацитет за полнење на линијата и стабилност на напонот
Далечински лоцирани хидрогенератори кои се користат за полнење долги неоптоварени EHV линии чие полнење kVA е повеќе од капацитетот за полнење на линијата на машината, машината може да се возбуди самостојно и да се зголеми напонот надвор од контрола.Условот за самовозбудување е xc < xd каде што xc е капацитивна реактанса на оптоварување и xd синхроната реактанса на директна оска.Капацитетот потребен за полнење на една единствена 420 kV истоварена линија E2 /xc до Panipat (крај на прием) беше околу 150 MVARs при номинален напон.Во втората фаза кога е инсталирана втора линија од 420 kV со еквивалентна должина, капацитетот за полнење на линијата потребен за полнење на двете истоварени водови истовремено со номинален напон би бил околу 300 MVARs.
Капацитетот за полнење на линијата достапен на номинален напон од генераторот Дехар, како што беше интимиран од добавувачите на опремата, беше како што следува:
(i) 70 проценти номинална MVA, т.е. 121,8 MVAR линија за полнење е можно со минимално позитивно возбудување од 10 проценти.
(ii) До 87 проценти од номиналната MVA, т.е., 139 MVAR капацитет за полнење на линијата е можен со минимално позитивно возбудување од 1 процент.
(iii) До 100 проценти од номиналниот MVAR, т.е., 173,8 линиски капацитет за полнење може да се добие со приближно 5 проценти негативно возбудување, а максималниот капацитет за полнење на линијата што може да се добие со негативно возбудување од 10 проценти е 110 проценти од номиналната MVA (191 MVAR ) според BSS.
(iv) Понатамошно зголемување на капацитетите за полнење на линијата е можно само со зголемување на големината на машината.Во случај на (ii) и (iii) рачната контрола на возбудата не е можна и треба целосно да се потпреме на континуираното работење на брзи автоматски регулатори на напон.Ниту е економски изводливо, ниту пожелно да се зголеми големината на машината заради зголемување на капацитетите за полнење на линијата.Соодветно, земајќи ги предвид работните услови во првата фаза од работењето, беше одлучено да се обезбеди капацитет за полнење на линијата од 191 MVAR со номинален напон за генераторите со обезбедување негативно возбудување на генераторите.Критична работна состојба која предизвикува нестабилност на напонот може да биде предизвикана и од исклучувањето на оптоварувањето на приемниот крај.Феноменот се јавува поради капацитивното оптоварување на машината на што дополнително влијае негативно зголемувањето на брзината на генераторот.Може да дојде до самовозбудување и нестабилност на напонот ако.
Xc ≤ n2 (Xq + XT)
Каде што Xc е капацитивна реактанса на оптоварување, Xq е синхрона реактанса на квадратурната оска и n е максималната релативна брзина што се јавува при отфрлање на оптоварувањето.Оваа состојба на генераторот Дехар беше предложено да се отстрани со обезбедување на трајно приклучен 400 kV EHV шант реактор (75 MVA) на приемниот крај на линијата според извршените детални студии.
Намотување на амортизерите
Основната функција на намотката на амортизерот е нејзиниот капацитет да спречи прекумерни пренапони во случај на дефекти од линија до линија со капацитивни оптоварувања, со што се намалува пренапонот на опремата.Земајќи ја предвид оддалечената локација и долгите меѓусебно поврзувачки далноводи, беа специфицирани целосно поврзани намотки на амортизерите со односот на квадратурата и реактансите на директната оска Xnq/Xnd што не надминува 1,2.
Систем за карактеристики и возбудување на генератор
Генераторите со нормални карактеристики беа специфицирани и прелиминарните студии покажаа само маргинална стабилност, беше одлучено да се користи опрема за статичко возбудување со голема брзина за подобрување на маргините на стабилност за да се постигне севкупно најекономично распоредување на опремата.Беа спроведени детални студии за да се утврдат оптималните карактеристики на опремата за статичко возбудување и дискутирани во поглавје 10.
Сеизмички размислувања
Електраната Дехар падна во сеизмичка зона.Следниве одредби во дизајнот на хидрогенераторот во Дехар беа предложени во консултација со производителите на опрема и земајќи ги предвид сеизмичките и геолошките услови на локацијата и извештајот на Комитетот за експерти за земјотреси во Којна, формиран од Владата на Индија со помош на УНЕСКО.
Механичка јачина
Генераторите на Дехар се дизајнирани за безбедно да ја издржат максималната сила на забрзување на земјотресот и во вертикална и хоризонтална насока што се очекува во Дехар што дејствува во центарот на машината.
Природна фреквенција
Природната фреквенција на машината да се држи далеку (повисока) од магнетната фреквенција од 100 Hz (двојно од фреквенцијата на генераторот).Оваа природна фреквенција ќе биде далеку од фреквенцијата на земјотресот и ќе биде проверена за соодветна маргина во однос на доминантната фреквенција на земјотресот и критичната брзина на ротирачкиот систем.
Поддршка на статорот на генераторот
Статорот на генераторот и темелите на лежиштето на долниот потисок и водич опфаќаат голем број на ѓон плочи.Плочите на ѓонот се врзуваат за основата странично како додаток на нормалната вертикална насока со завртки за основата.
Дизајн на лежиште за водич
Водечките лежишта да бидат од сегментален тип, а деловите на носечките лежишта да се зајакнат за да издржат целосна земјотресна сила.Дополнително, производителите препорачаа горниот држач да се врзе странично со цевката (оградата на генераторот) со помош на челични носачи.Ова исто така би значело дека бетонското буре за возврат ќе треба да се зајакне.
Детекција на вибрации на генератори
Се препорачува да се инсталираат детектори за вибрации или мерачи на ексцентричност на турбини и генератори за иницирање исклучување и аларм во случај вибрациите од земјотрес да ја надминат однапред одредената вредност.Овој уред може да се користи и за откривање на какви било невообичаени вибрации на единицата поради хидраулични услови кои влијаат на турбината.
Меркур Контакти
Силно тресење поради земјотрес може да резултира со лажно исклучување за иницирање на исклучување на единицата доколку се користат живи контакти.Ова може да се избегне со назначување на живи прекинувачи од типот на анти-вибрации или ако е потребно со додавање релеи за тајминг.
Заклучоци
(1) Значителни економии во трошоците за опремата и структурата во електраната Дехар беа постигнати со усвојување на големи димензии на единицата имајќи ја предвид големината на мрежата и нејзиното влијание врз слободниот капацитет на системот.
(2) Цената на генераторите беше намалена со усвојување чадор дизајн на конструкција, кој сега е возможен за големите хидрогенератори со голема брзина поради развојот на челик со висок затегнување за пробивање на рабовите на роторот.
(3) Набавката на природни генератори со висок фактор на моќност по детални студии резултираше со дополнителни заштеди во трошоците.
(4) Нормалниот ефект на замаецот на ротирачките делови на генераторот на станицата за регулација на фреквенцијата во Дехар се сметаше за доволен за стабилност на системот за гувернер на турбината поради големиот меѓусебно поврзан систем.
(5) Специјалните параметри на далечинските генератори кои ги напојуваат EHV мрежите за да се обезбеди електрична стабилност може да се исполнат со статички возбудувачки системи со брз одговор.
(6) Системите за статичко возбудување со брзо дејство може да ги обезбедат потребните маргини на стабилност.Таквите системи, сепак, бараат стабилизирачки повратни сигнали за постигнување стабилност по дефектот.Треба да се спроведат детални студии.
(7) Самовозбудувањето и нестабилноста на напонот на далечинските генератори меѓусебно поврзани со мрежата со долги EHV линии може да се спречат со зголемување на капацитетот за полнење на линијата на машината со прибегнување кон негативно возбудување и/или со употреба на трајно поврзани EHV шант реактори.
(8) Во дизајнот на генераторите и неговите основи може да се донесат одредби за обезбедување заштита од сеизмички сили по мали трошоци.
Главни параметри на генераторите на Дехар
Сооднос на краток спој = 1,06
Преодна реактанса Директна оска = 0,2
Ефект на замаец = 39,5 x 106 lb ft2
Xnq/Xnd не поголем од = 1,2
Време на објавување: мај-11-2021 година
