Kesan Roda Gila Penjana dan Kestabilan Sistem Gabenor Turbin

Kesan Roda Gila Penjana dan Kestabilan Sistem Gabenor turbinKesan Roda Gila Generator dan Kestabilan Sistem Gabenor turbinKesan Roda Gila Generator dan Kestabilan Sistem Gabenor turbinGenerator Kesan Roda Gila dan Kestabilan Sistem Gabenor turbin
Penjana hidro moden yang besar mempunyai pemalar inersia yang lebih kecil dan mungkin menghadapi masalah berkaitan kestabilan sistem tadbir turbin.Ini disebabkan oleh kelakuan air turbin, yang kerana inersianya menimbulkan tukul air dalam paip tekanan apabila peranti kawalan dikendalikan.Ini secara umum dicirikan oleh pemalar masa pecutan hidraulik.Dalam operasi terpencil, apabila kekerapan keseluruhan sistem ditentukan oleh gabenor turbin, tukul air menjejaskan kawalan kelajuan dan ketidakstabilan muncul sebagai pemburuan atau ayunan frekuensi.Untuk operasi yang saling berkaitan dengan sistem yang besar, frekuensi pada asasnya dipegang tetap pada masa yang akan datang.Tukul air kemudian memberi kesan kepada kuasa yang disalurkan kepada sistem dan masalah kestabilan hanya timbul apabila kuasa dikawal dalam gelung tertutup, iaitu, dalam kes penjana hidro yang mengambil bahagian dalam peraturan frekuensi.

Kestabilan gear gabenor turbin sangat dipengaruhi oleh nisbah pemalar masa pecutan mekanikal disebabkan oleh pemalar masa pecutan hidraulik jisim air dan oleh keuntungan gabenor.Pengurangan nisbah di atas mempunyai kesan ketidakstabilan dan memerlukan pengurangan keuntungan gabenor, yang memberi kesan buruk kepada penstabilan frekuensi.Oleh itu, kesan roda tenaga minimum untuk bahagian berputar unit hidro adalah perlu yang biasanya hanya boleh disediakan dalam penjana.Sebagai alternatif, pemalar masa pecutan mekanikal boleh dikurangkan dengan penyediaan injap pelega tekanan atau tangki lonjakan, dsb., tetapi ia secara amnya sangat mahal.Kriteria empirikal untuk keupayaan mengawal kelajuan unit penjana hidro boleh berdasarkan peningkatan kelajuan unit yang mungkin berlaku pada penolakan keseluruhan beban undian unit yang beroperasi secara bebas.Bagi unit kuasa yang beroperasi dalam sistem saling bersambung yang besar dan yang diperlukan untuk mengawal kekerapan sistem, peratusan indeks kenaikan kelajuan seperti yang dikira di atas dianggap tidak melebihi 45 peratus.Untuk sistem yang lebih kecil, kenaikan kelajuan yang lebih kecil disediakan (Rujuk Bab 4).

Bahagian membujur dari masuk ke Loji Janakuasa Dehar
(Sumber: Paper by Author – 2nd world Congress, International Water Resources Association 1979) Bagi Dehar Power Plant, sistem air tekanan hidraulik yang menghubungkan storan pengimbangan dengan unit kuasa yang terdiri daripada pengambilan air, terowong tekanan, tangki lonjakan pembezaan dan penstock ditunjukkan. .Mengehadkan kenaikan tekanan maksimum dalam stok pen kepada 35 peratus anggaran kenaikan kelajuan maksimum unit apabila beban penuh ditolak kepada kira-kira 45 peratus dengan penutupan gabenor
masa 9.1 saat pada kepala undian 282 m (925 kaki) dengan kesan roda tenaga biasa bahagian berputar penjana (iaitu, ditetapkan pada pertimbangan kenaikan suhu sahaja).Pada peringkat pertama operasi, peningkatan kelajuan didapati tidak melebihi 43 peratus.Ia sewajarnya dianggap bahawa kesan roda tenaga biasa adalah memadai untuk mengawal frekuensi sistem.

Parameter Penjana dan Kestabilan Elektrik
Parameter penjana yang mempunyai kaitan dengan kestabilan ialah kesan roda tenaga, reaktans sementara dan nisbah litar pintas.Pada peringkat awal pembangunan sistem EHV 420 kV pada Dehar, masalah kestabilan boleh menjadi kritikal kerana sistem yang lemah, tahap litar pintas yang lebih rendah, operasi pada faktor kuasa utama, dan keperluan untuk ekonomi dalam menyediakan saluran keluar penghantaran dan saiz penetapan dan parameter unit penjanaan.Kajian kestabilan sementara awal pada penganalisis rangkaian (menggunakan voltan malar di sebalik reaktans sementara) untuk sistem Dehar EHV juga menunjukkan bahawa hanya kestabilan marginal akan diperolehi.Pada peringkat awal reka bentuk Loji Janakuasa Dehar ia dianggap bahawa menentukan penjana dengan normal
ciri-ciri dan mencapai keperluan kestabilan dengan mengoptimumkan parameter faktor lain yang terlibat terutamanya sistem pengujaan akan menjadi alternatif yang lebih murah dari segi ekonomi.Dalam kajian Sistem British juga menunjukkan bahawa perubahan parameter penjana mempunyai kesan yang lebih sedikit pada margin kestabilan.Oleh itu, parameter penjana biasa seperti yang diberikan dalam lampiran ditentukan untuk penjana.Kajian kestabilan terperinci yang dijalankan diberikan

Kapasiti Pengecasan Talian dan Kestabilan Voltan
Penjana hidro terletak jauh digunakan untuk mengecas talian EHV yang tidak dimuatkan lama yang pengecasannya kVA lebih daripada kapasiti pengecasan talian mesin, mesin mungkin teruja sendiri dan voltan meningkat di luar kawalan.Syarat untuk pengujaan sendiri ialah xc < xd di mana, xc ialah reaktans beban kapasitif dan xd reaktans paksi langsung segerak.Kapasiti yang diperlukan untuk mengecas satu talian tanpa muatan 420 kV tunggal E2 /xc sehingga Panipat (hujung penerimaan) adalah kira-kira 150 MVAR pada voltan terkadar.Pada peringkat kedua apabila talian 420 kV kedua yang setara panjang dipasang, kapasiti pengecasan talian yang diperlukan untuk mengecas kedua-dua talian yang tidak dimuatkan secara serentak pada voltan terkadar ialah kira-kira 300 MVAR.

Kapasiti pengecasan talian yang tersedia pada voltan terkadar daripada penjana Dehar seperti yang dimaklumkan oleh pembekal peralatan adalah seperti berikut:
(i) 70 peratus berkadar MVA, iaitu, pengecasan talian 121.8 MVAR boleh dilakukan dengan pengujaan positif minimum sebanyak 10 peratus.
(ii)Sehingga 87 peratus MVA berkadar, iaitu, kapasiti pengecasan talian MVAR 139 boleh dilakukan dengan pengujaan positif minimum sebanyak 1 peratus.
(iii)Sehingga 100 peratus MVAR berkadar, iaitu, kapasiti pengecasan talian 173.8 boleh diperolehi dengan lebih kurang 5 peratus pengujaan negatif dan kapasiti pengecasan talian maksimum yang boleh diperolehi dengan pengujaan negatif sebanyak 10 peratus ialah 110 peratus daripada pengujaan negatif (191 MVAR). ) mengikut BSS.
(iv)Peningkatan lagi dalam kapasiti pengecasan talian hanya boleh dilakukan dengan meningkatkan saiz mesin.Dalam kes (ii) dan (iii) kawalan tangan terhadap pengujaan tidak dapat dilakukan dan pergantungan penuh perlu diletakkan pada operasi berterusan pengawal selia voltan automatik bertindak pantas.Ia tidak boleh dilaksanakan secara ekonomi atau tidak wajar untuk meningkatkan saiz mesin untuk tujuan meningkatkan kapasiti pengecasan talian.Sehubungan itu dengan mengambil kira keadaan operasi pada peringkat pertama operasi, ia telah memutuskan untuk menyediakan kapasiti pengecasan talian sebanyak 191 MVAR pada voltan terkadar untuk penjana dengan memberikan pengujaan negatif pada penjana.Keadaan operasi kritikal yang menyebabkan ketidakstabilan voltan juga mungkin disebabkan oleh terputusnya sambungan beban pada hujung penerima.Fenomena ini berlaku disebabkan oleh beban kapasitif pada mesin yang terus terjejas oleh peningkatan kelajuan penjana.Pengujaan sendiri dan ketidakstabilan voltan mungkin berlaku jika.

Xc ≤ n2 (Xq + XT)
Di mana, Xc ialah reaktans beban kapasitif, Xq ialah reaktans segerak paksi kuadratur dan n ialah relatif maksimum berbanding kelajuan yang berlaku pada penolakan beban.Keadaan pada penjana Dehar ini dicadangkan untuk dielakkan dengan menyediakan reaktor shunt EHV 400 kV yang disambungkan secara kekal (75 MVA) pada hujung penerima talian seperti kajian terperinci yang dijalankan.

Penggulungan peredam
Fungsi utama belitan peredam ialah kapasitinya untuk mengelakkan lebihan voltan yang berlebihan sekiranya berlaku kerosakan talian ke talian dengan beban kapasitif, dengan itu mengurangkan tegasan lebihan voltan pada peralatan.Mengambil kira lokasi terpencil dan talian penghantaran yang saling bersambung panjang belitan peredam bersambung sepenuhnya dengan nisbah kuadratur dan reaktans paksi langsung Xnq/ Xnd tidak melebihi 1.2 telah ditentukan.

Ciri Penjana dan Sistem Pengujaan
Penjana dengan ciri-ciri biasa telah ditentukan dan kajian awal hanya menunjukkan kestabilan kecil, telah diputuskan bahawa peralatan pengujaan statik berkelajuan tinggi digunakan untuk meningkatkan margin kestabilan supaya mencapai susunan peralatan yang paling menjimatkan secara keseluruhan.Kajian terperinci telah dijalankan untuk menentukan ciri optimum peralatan pengujaan statik dan dibincangkan dalam bab 10.

Pertimbangan Seismik
Loji Janakuasa Dehar jatuh dalam zon seismik.Berikutan peruntukan dalam reka bentuk penjana hidro di Dehar telah dicadangkan melalui perundingan dengan pengeluar peralatan dan mengambil kira keadaan seismik dan geologi di tapak dan laporan Jawatankuasa Pakar Gempa Bumi Koyna yang ditubuhkan oleh Kerajaan India dengan bantuan UNESCO.

Kekuatan Mekanikal
Penjana Dehar direka bentuk untuk menahan dengan selamat daya pecutan gempa bumi maksimum dalam arah menegak dan mendatar yang dijangkakan di Dehar yang bertindak di tengah mesin.

Kekerapan Semulajadi
Kekerapan semula jadi mesin dijauhkan (lebih tinggi) daripada frekuensi magnetik 100 Hz (dua kali ganda frekuensi penjana).Kekerapan semula jadi ini akan jauh dari frekuensi gempa dan diperiksa untuk margin yang mencukupi terhadap frekuensi utama gempa bumi dan kelajuan kritikal sistem berputar.

Sokongan stator penjana
Pemegun penjana dan asas tujahan bawah serta galas panduan terdiri daripada beberapa plat tunggal.Plat tunggal diikat pada asas secara sisi sebagai tambahan kepada arah menegak biasa oleh bolt asas.

Reka Bentuk Galas Panduan
Galas panduan hendaklah daripada jenis segmen dan bahagian galas panduan dikuatkan untuk menahan daya gempa penuh.Pengilang selanjutnya mengesyorkan untuk mengikat pendakap atas secara sisi dengan tong (kepungan penjana) dengan menggunakan galang keluli.Ini juga bermakna tong konkrit pula perlu diperkukuh.

Pengesanan Getaran Penjana
Pemasangan pengesan getaran atau meter kesipian pada turbin dan penjana disyorkan untuk dipasang untuk memulakan penutupan dan penggera sekiranya getaran akibat gempa bumi melebihi nilai yang telah ditetapkan.Peranti ini juga boleh digunakan dalam mengesan sebarang getaran luar biasa unit disebabkan oleh keadaan hidraulik yang menjejaskan turbin.

Kenalan Mercury
Gegaran teruk akibat gempa bumi boleh mengakibatkan tersandung palsu untuk memulakan penutupan unit jika sesentuh merkuri digunakan.Ini boleh dielakkan sama ada dengan menentukan suis merkuri jenis anti-getaran atau jika didapati perlu dengan menambah geganti pemasaan.

Kesimpulan
(1) Ekonomi yang besar dalam kos peralatan dan struktur di Loji Janakuasa Dehar diperoleh dengan menggunakan saiz unit yang besar mengikut saiz paparan grid dan pengaruhnya terhadap kapasiti ganti sistem.
(2) Kos penjana telah dikurangkan dengan mengguna pakai reka bentuk pembinaan payung yang kini mungkin untuk penjana hidro berkelajuan tinggi yang besar disebabkan oleh pembangunan keluli tegangan tinggi untuk tebukan rim rotor.
(3) Perolehan penjana faktor kuasa tinggi semula jadi selepas kajian terperinci menghasilkan penjimatan lagi dalam kos.
(4) Kesan roda tenaga biasa bahagian berputar penjana di stesen pengawal selia frekuensi di Dehar dianggap mencukupi untuk kestabilan sistem gabenor turbin kerana sistem saling bersambung yang besar.
(5) Parameter khas penjana jauh yang menyuap rangkaian EHV untuk memastikan kestabilan elektrik dapat dipenuhi oleh sistem pengujaan statik tindak balas pantas.
(6) Sistem pengujaan statik bertindak pantas boleh memberikan margin kestabilan yang diperlukan.Sistem sedemikian, bagaimanapun, memerlukan penstabilan isyarat suapan balik untuk mencapai kestabilan selepas kerosakan.Kajian terperinci perlu dijalankan.
(7) Pengujaan sendiri dan ketidakstabilan voltan penjana jauh yang saling bersambung dengan grid oleh talian EHV yang panjang boleh dihalang dengan meningkatkan kapasiti pengecasan talian mesin dengan menggunakan pengujaan negatif dan/atau dengan menggunakan reaktor shunt EHV yang disambungkan secara kekal.
(8) Peruntukan boleh dibuat dalam reka bentuk penjana dan asasnya untuk menyediakan perlindungan terhadap daya seismik pada kos yang kecil.

Parameter Utama Penjana Dehar
Nisbah Litar Pendek = 1.06
Paksi Langsung Reaktans Transient = 0.2
Kesan Roda Terbang = 39.5 x 106 lb ft2
Xnq/Xnd tidak lebih daripada = 1.2