जनरेटर फ्लायव्हील प्रभाव आणि टर्बाइन गव्हर्नर सिस्टमची स्थिरता

जनरेटर फ्लायव्हील इफेक्ट आणि टर्बाइन गव्हर्नर सिस्टमची स्थिरता जनरेटर फ्लायव्हील इफेक्ट आणि टर्बाइन गव्हर्नर सिस्टमची स्थिरता जनरेटर फ्लायव्हील इफेक्ट आणि टर्बाइन गव्हर्नर सिस्टमची स्थिरता जनरेटर फ्लायव्हील इफेक्ट आणि टर्बाइन गव्हर्नर सिस्टमची स्थिरता
मोठ्या आधुनिक हायड्रो जनरेटरमध्ये लहान जडत्व स्थिर असते आणि त्यांना टर्बाइन गव्हर्निंग सिस्टमच्या स्थिरतेबद्दल समस्या येऊ शकतात.हे टर्बाइनच्या पाण्याच्या वर्तनामुळे आहे, जे त्याच्या जडत्वामुळे जेव्हा नियंत्रण उपकरणे चालविली जातात तेव्हा दाब पाईप्समध्ये पाण्याचा हातोडा तयार होतो.हे सर्वसाधारणपणे हायड्रॉलिक प्रवेग वेळ स्थिरांकांद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे.वेगळ्या ऑपरेशनमध्ये, जेव्हा संपूर्ण प्रणालीची वारंवारता टर्बाइन गव्हर्नरद्वारे निर्धारित केली जाते तेव्हा पाण्याचा हातोडा वेग नियंत्रित करण्यावर परिणाम करतो आणि अस्थिरता शिकार किंवा वारंवारता स्विंगिंग म्हणून दिसून येते.मोठ्या प्रणालीसह परस्परसंबंधित ऑपरेशनसाठी वारंवारता अनिवार्यपणे नंतर स्थिर ठेवली जाते.वॉटर हॅमर नंतर सिस्टीमला पुरवलेल्या पॉवरवर परिणाम करते आणि स्थिरतेची समस्या तेव्हाच उद्भवते जेव्हा पॉवर बंद लूपमध्ये नियंत्रित केली जाते, म्हणजे, हायड्रो जनरेटरच्या बाबतीत जे वारंवारता नियमनमध्ये भाग घेतात.

टर्बाइन गव्हर्नर गियरच्या स्थिरतेवर पाण्याच्या जनतेच्या हायड्रॉलिक प्रवेग वेळेच्या स्थिरतेमुळे आणि गव्हर्नरच्या लाभामुळे यांत्रिक प्रवेग वेळेच्या स्थिरतेच्या गुणोत्तराने मोठ्या प्रमाणात प्रभावित होते.वरील गुणोत्तर कमी केल्याने एक अस्थिर परिणाम होतो आणि गव्हर्नर गेन कमी करणे आवश्यक आहे, ज्यामुळे वारंवारता स्थिरीकरणावर प्रतिकूल परिणाम होतो.त्यानुसार हायड्रो युनिटच्या फिरत्या भागांसाठी किमान फ्लायव्हील प्रभाव आवश्यक आहे जो सामान्यतः फक्त जनरेटरमध्ये प्रदान केला जाऊ शकतो.प्रेशर रिलीफ व्हॉल्व्ह किंवा सर्ज टँक इ.च्या तरतुदीद्वारे वैकल्पिकरित्या यांत्रिक प्रवेग वेळ स्थिरता कमी केली जाऊ शकते, परंतु ते सामान्यतः खूप महाग असते.हायड्रो जनरेटिंग युनिटच्या वेगाचे नियमन करण्याच्या क्षमतेसाठी एक प्रायोगिक निकष युनिटच्या गती वाढीवर आधारित असू शकतो जो स्वतंत्रपणे कार्यरत युनिटच्या संपूर्ण रेटेड लोड नाकारण्यावर होऊ शकतो.मोठ्या आंतरकनेक्टेड सिस्टममध्ये कार्यरत असलेल्या आणि सिस्टम फ्रिक्वेंसी नियंत्रित करण्यासाठी आवश्यक असलेल्या पॉवर युनिट्ससाठी, वर मोजल्याप्रमाणे टक्केवारी गती वाढीचा निर्देशांक 45 टक्क्यांपेक्षा जास्त नसावा असे मानले गेले.लहान प्रणालींसाठी लहान गती वाढ प्रदान केली जाईल (धडा 4 पहा).

इनटेक ते देहर पॉवर प्लांट पर्यंत रेखांशाचा विभाग
(स्रोत: लेखकाचा पेपर – 2nd वर्ल्ड काँग्रेस, इंटरनॅशनल वॉटर रिसोर्सेस असोसिएशन 1979) देहर पॉवर प्लांटसाठी, पाण्याचे सेवन, दाब बोगदा, डिफरेंशियल सर्ज टँक आणि पेनस्टॉक असलेल्या पॉवर युनिटसह बॅलेंसिंग स्टोरेजला जोडणारी हायड्रोलिक प्रेशर वॉटर सिस्टम दर्शविली आहे. .पेनस्टॉकमधील कमाल दाब वाढ 35 टक्क्यांपर्यंत मर्यादित केल्याने संपूर्ण भार नाकारल्यानंतर युनिटची अंदाजे कमाल गती वाढ सुमारे 45 टक्के झाली आणि गव्हर्नर बंद झाला.
जनरेटरच्या फिरणाऱ्या भागांच्या सामान्य फ्लायव्हील इफेक्टसह 282 मीटर (925 फूट) रेट केलेल्या डोक्यावर 9.1 सेकंदांचा वेळ (म्हणजे, केवळ तापमान वाढ लक्षात घेऊन निश्चित).ऑपरेशनच्या पहिल्या टप्प्यात गती वाढ 43 टक्क्यांपेक्षा जास्त नसल्याचे आढळून आले.त्यानुसार असे मानले गेले की सामान्य फ्लायव्हील प्रभाव प्रणालीच्या वारंवारतेचे नियमन करण्यासाठी पुरेसा आहे.

जनरेटर पॅरामीटर्स आणि इलेक्ट्रिकल स्थिरता
स्थिरतेवर परिणाम करणारे जनरेटर पॅरामीटर्स म्हणजे फ्लायव्हील प्रभाव, क्षणिक प्रतिक्रिया आणि शॉर्ट सर्किट प्रमाण.देहर येथे 420 केव्ही EHV प्रणालीच्या विकासाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात कमकुवत प्रणाली, कमी शॉर्ट सर्किट पातळी, आघाडीच्या पॉवर फॅक्टरवर ऑपरेशन आणि ट्रान्समिशन आउटलेट आणि आकार निश्चित करण्यासाठी अर्थव्यवस्थेची आवश्यकता यामुळे स्थिरतेच्या समस्या गंभीर आहेत. जनरेटिंग युनिट्सचे पॅरामीटर्स.देहर EHV प्रणालीसाठी नेटवर्क विश्लेषक (ट्रान्झियंट रिअॅक्टन्सच्या मागे स्थिर व्होल्टेज वापरणे) वर प्राथमिक क्षणिक स्थिरता अभ्यासाने देखील सूचित केले की केवळ किरकोळ स्थिरता प्राप्त होईल.देहर पॉवर प्लांटच्या डिझाईनच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात असे मानले गेले की सामान्य जनरेटर निर्दिष्ट करणे
विशेषत: उत्तेजित व्यवस्थेतील इतर घटकांचे पॅरामीटर्स ऑप्टिमाइझ करून वैशिष्ट्ये आणि स्थिरतेची आवश्यकता साध्य करणे आर्थिकदृष्ट्या स्वस्त पर्याय असेल.ब्रिटीश प्रणालीच्या अभ्यासात असेही दिसून आले आहे की बदलत्या जनरेटर पॅरामीटर्सचा स्थिरता मार्जिनवर तुलनेने कमी प्रभाव पडतो.त्यानुसार परिशिष्टात दिलेले सामान्य जनरेटर पॅरामीटर्स जनरेटरसाठी निर्दिष्ट केले होते.केलेले तपशीलवार स्थिरता अभ्यास दिले आहेत

लाइन चार्जिंग क्षमता आणि व्होल्टेज स्थिरता
दूरस्थपणे स्थित हायड्रो जनरेटर लांब अनलोड केलेल्या EHV लाईन्स चार्ज करण्यासाठी वापरले जातात ज्यांचे चार्जिंग kVA मशीनच्या लाईन चार्जिंग क्षमतेपेक्षा जास्त आहे, मशीन स्वतः उत्साहित होऊ शकते आणि व्होल्टेज नियंत्रणाबाहेर जाऊ शकते.स्वयं उत्तेजित होण्याची अट अशी आहे की xc < xd जेथे, xc कॅपेसिटिव्ह लोड अभिक्रिया आहे आणि xd समकालिक थेट अक्ष अभिक्रिया आहे.एक सिंगल 420 kV अनलोड केलेली लाईन E2 /xc पानिपत (रिसीव्हिंग एंड) पर्यंत चार्ज करण्यासाठी आवश्यक क्षमता रेट व्होल्टेजवर सुमारे 150 MVAR होती.दुसऱ्या टप्प्यात समतुल्य लांबीची दुसरी 420 kV लाईन स्थापित केल्यावर, रेट केलेल्या व्होल्टेजवर एकाच वेळी दोन्ही अनलोड केलेल्या लाईन चार्ज करण्यासाठी आवश्यक लाइन चार्जिंग क्षमता सुमारे 300 MVAR असेल.

उपकरणांच्या पुरवठादारांनी सूचित केल्यानुसार देहर जनरेटरकडून रेट केलेल्या व्होल्टेजवर उपलब्ध लाइन चार्जिंग क्षमता खालीलप्रमाणे होती:
(i) 70 टक्के रेट केलेले MVA, म्हणजे 121.8 MVAR लाईन चार्जिंग 10 टक्के किमान सकारात्मक उत्तेजनासह शक्य आहे.
(ii) रेट केलेल्या MVA च्या 87 टक्के पर्यंत, म्हणजे 139 MVAR लाइन चार्जिंग क्षमता 1 टक्के किमान सकारात्मक उत्तेजनासह शक्य आहे.
(iii) रेट केलेल्या MVAR च्या 100 टक्क्यांपर्यंत, म्हणजे, 173.8 लाइन चार्जिंग क्षमता अंदाजे 5 टक्के नकारात्मक उत्तेजनासह मिळवता येते आणि 10 टक्के नकारात्मक उत्तेजनासह मिळवता येणारी कमाल लाइन चार्जिंग क्षमता रेट केलेल्या MVA (191 MVAR) च्या 110 टक्के आहे ) BSS नुसार.
(iv) लाइन चार्जिंग क्षमतेत आणखी वाढ केवळ मशीनचा आकार वाढवून शक्य आहे.(ii) आणि (iii) च्या बाबतीत उत्तेजनावर हाताने नियंत्रण करणे शक्य नाही आणि त्वरीत कार्य करणार्‍या स्वयंचलित व्होल्टेज रेग्युलेटरच्या सतत ऑपरेशनवर पूर्ण अवलंबून असणे आवश्यक आहे.लाइन चार्जिंग क्षमता वाढवण्याच्या उद्देशाने मशीनचा आकार वाढवणे आर्थिकदृष्ट्या व्यवहार्य किंवा इष्ट नाही.त्यानुसार ऑपरेशनच्या पहिल्या टप्प्यात ऑपरेटिंग परिस्थिती विचारात घेऊन जनरेटरवर नकारात्मक उत्तेजन देऊन जनरेटरसाठी रेट केलेल्या व्होल्टेजवर 191 MVAR ची लाइन चार्जिंग क्षमता प्रदान करण्याचा निर्णय घेण्यात आला.व्होल्टेज अस्थिरता निर्माण करणारी गंभीर ऑपरेटिंग स्थिती देखील प्राप्तकर्त्याच्या टोकावरील लोड डिस्कनेक्शनमुळे होऊ शकते.मशीनवरील कॅपेसिटिव्ह लोडिंगमुळे ही घटना घडते ज्याचा पुढे जनरेटरच्या वेग वाढण्यामुळे प्रतिकूल परिणाम होतो.जर स्वत: ची उत्तेजना आणि व्होल्टेज अस्थिरता उद्भवू शकते.

Xc ≤ n2 (Xq + XT)
जेथे, Xc कॅपेसिटिव्ह लोड रिअॅक्टन्स आहे, Xq हा चतुर्भुज अक्ष समकालिक अभिक्रिया आहे आणि n हा लोड रिजेक्शनवर होणारा कमाल सापेक्ष ओव्हर स्पीड आहे.देहर जनरेटरवरील ही स्थिती कायमस्वरूपी जोडलेली 400 kV EHV शंट रिअॅक्टर (75 MVA) लाईनच्या शेवटच्या टोकाला प्रदान करून दूर करण्याचा प्रस्ताव होता.

डँपर वळण
डॅम्पर वाइंडिंगचे मुख्य कार्य म्हणजे कॅपेसिटिव्ह लोडसह लाइन टू लाइन फॉल्ट्सच्या प्रसंगी जास्त ओव्हर-व्होल्टेज टाळण्यासाठी त्याची क्षमता, ज्यामुळे उपकरणावरील ओव्हर-व्होल्टेजचा ताण कमी होतो.रिमोट लोकेशन आणि लांब इंटरकनेक्टिंग ट्रान्समिशन लाईन्स विचारात घेऊन क्वाड्रॅचर आणि डायरेक्ट एक्सिस रिअॅक्टन्सेसच्या गुणोत्तरासह पूर्णपणे जोडलेल्या डॅम्पर विंडिंग्स Xnq/ Xnd 1.2 पेक्षा जास्त नसल्याचा उल्लेख केला गेला.

जनरेटर वैशिष्ट्यपूर्ण आणि उत्तेजना प्रणाली
सामान्य वैशिष्ट्यांसह जनरेटर निर्दिष्ट केले गेले आहेत आणि प्राथमिक अभ्यासात केवळ किरकोळ स्थिरता दर्शविल्यानंतर, स्थिरता मार्जिन सुधारण्यासाठी हाय स्पीड स्टॅटिक एक्झिटेशन उपकरणे वापरण्याचा निर्णय घेण्यात आला जेणेकरून उपकरणांची एकंदर सर्वात किफायतशीर व्यवस्था साध्य करता येईल.स्थिर उत्तेजित उपकरणांची इष्टतम वैशिष्ट्ये निर्धारित करण्यासाठी तपशीलवार अभ्यास केला गेला आणि धडा 10 मध्ये चर्चा केली गेली.

भूकंपाचा विचार
देहर पॉवर प्लांट हा भूकंपप्रवण क्षेत्रात येतो.देहर येथील हायड्रो जनरेटरच्या रचनेतील खालील तरतुदी उपकरणांच्या उत्पादकांशी सल्लामसलत करून आणि भूकंपीय आणि भूगर्भीय परिस्थिती विचारात घेऊन भारत सरकारने युनेस्कोच्या मदतीने स्थापन केलेल्या कोयना भूकंप तज्ञ समितीच्या अहवालात प्रस्तावित करण्यात आल्या होत्या.

यांत्रिक शक्ती
देहर जनरेटर यंत्राच्या केंद्रस्थानी असलेल्या देहर येथे अपेक्षित असलेल्या उभ्या आणि आडव्या दोन्ही दिशेने जास्तीत जास्त भूकंप प्रवेग शक्ती सुरक्षितपणे सहन करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत.

नैसर्गिक वारंवारता
मशीनची नैसर्गिक वारंवारता 100 Hz च्या चुंबकीय वारंवारता (जनरेटर वारंवारता दुप्पट) पासून दूर (उच्च) ठेवावी.ही नैसर्गिक वारंवारता भूकंपाच्या वारंवारतेपासून दूर केली जाईल आणि भूकंपाची प्रमुख वारंवारता आणि फिरणाऱ्या प्रणालीच्या गंभीर गतीच्या तुलनेत पुरेसे फरक तपासले जाईल.

जनरेटर स्टेटर समर्थन
जनरेटर स्टेटर आणि लोअर थ्रस्ट आणि गाईड बेअरिंग फाउंडेशनमध्ये अनेक सोल प्लेट्स असतात.फाऊंडेशन बोल्टद्वारे सामान्य उभ्या दिशेच्या व्यतिरिक्त एकमेव प्लेट्स फाउंडेशनला बाजूने बांधल्या जातात.

मार्गदर्शक बेअरिंग डिझाइन
गाईड बेअरिंग हे सेगमेंटल प्रकारचे असावेत आणि गाईड बेअरिंगचे भाग पूर्ण भूकंप शक्तीला तोंड देण्यासाठी मजबूत करावेत.उत्पादकांनी पुढे स्टील गर्डरच्या सहाय्याने वरच्या कंसाला बॅरल (जनरेटर संलग्नक) सह पार्श्वभागी बांधण्याची शिफारस केली.याचा अर्थ असा देखील होईल की काँक्रीट बॅरल मजबूत करणे आवश्यक आहे.

जनरेटरचे कंपन शोधणे
भूकंपामुळे होणारी कंपने पूर्वनिर्धारित मूल्यापेक्षा जास्त झाल्यास शटडाउन आणि अलार्म सुरू करण्यासाठी टर्बाइन आणि जनरेटरवर कंपन शोधक किंवा विक्षिप्तता मीटर स्थापित करण्याची शिफारस करण्यात आली होती.टर्बाइनवर परिणाम करणाऱ्या हायड्रॉलिक परिस्थितीमुळे युनिटची कोणतीही असामान्य कंपने शोधण्यासाठी देखील हे उपकरण वापरले जाऊ शकते.

बुध संपर्क
भूकंपामुळे तीव्र हादरे पारा संपर्क वापरल्यास युनिट बंद करण्यासाठी खोटे ट्रिपिंग होऊ शकते.हे एकतर अँटी-व्हायब्रेशन प्रकार पारा स्विच निर्दिष्ट करून किंवा आवश्यक असल्यास वेळ रिले जोडून टाळले जाऊ शकते.

निष्कर्ष
(1) देहर पॉवर प्लांटमधील उपकरणे आणि संरचनेच्या किमतीत भरीव अर्थव्यवस्था ग्रीडचा आकार आणि प्रणालीच्या अतिरिक्त क्षमतेवर त्याचा प्रभाव लक्षात घेऊन मोठ्या युनिट आकाराचा अवलंब करून प्राप्त झाली.
(२) रोटर रिम पंचिंगसाठी उच्च तन्य स्टीलच्या विकासामुळे मोठ्या हायस्पीड हायड्रो जनरेटरसाठी बांधकामाच्या छत्री डिझाइनचा अवलंब करून जनरेटरची किंमत कमी केली गेली.
(३) तपशीलवार अभ्यासानंतर नैसर्गिक उच्च उर्जा घटक जनरेटर खरेदी केल्यामुळे खर्चात आणखी बचत झाली.
(4) देहर येथील फ्रिक्वेंसी रेग्युलेटिंग स्टेशनवर जनरेटरच्या फिरणाऱ्या भागांचा सामान्य फ्लायव्हील प्रभाव मोठ्या आंतरकनेक्टेड सिस्टममुळे टर्बाइन गव्हर्नर सिस्टमच्या स्थिरतेसाठी पुरेसा मानला गेला.
(5) विद्युत स्थिरता सुनिश्चित करण्यासाठी EHV नेटवर्कला फीड करणार्‍या रिमोट जनरेटरचे विशेष मापदंड जलद प्रतिसाद स्थिर उत्तेजना प्रणालीद्वारे पूर्ण केले जाऊ शकतात.
(६) जलद कार्य करणारी स्थिर उत्तेजना प्रणाली आवश्यक स्थिरता मार्जिन प्रदान करू शकते.तथापि, अशा प्रणालींना, पोस्ट फॉल्ट स्थिरता प्राप्त करण्यासाठी फीड बॅक सिग्नल स्थिर करणे आवश्यक आहे.तपशीलवार अभ्यास केला पाहिजे.
(७) लांब EHV लाईन्सने ग्रिडशी एकमेकांशी जोडलेल्या रिमोट जनरेटरची स्व-उत्तेजना आणि व्होल्टेज अस्थिरता नकारात्मक उत्तेजनाचा अवलंब करून आणि/किंवा कायमस्वरूपी कनेक्ट केलेल्या EHV शंट अणुभट्ट्या वापरून मशीनची लाइन चार्जिंग क्षमता वाढवून रोखली जाऊ शकते.
(8) जनरेटरच्या डिझाइनमध्ये आणि त्याच्या पायामध्ये भूकंपाच्या शक्तींपासून कमी खर्चात संरक्षण प्रदान करण्यासाठी तरतुदी केल्या जाऊ शकतात.

देहर जनरेटरचे मुख्य पॅरामीटर्स
शॉर्ट सर्किट रेशो = 1.06
क्षणिक अभिक्रिया थेट अक्ष = 0.2
फ्लायव्हील इफेक्ट = 39.5 x 106 lb ft2
Xnq/Xnd = 1.2 पेक्षा जास्त नाही