Generator Svinghjulseffekt og stabilitet av turbinregulatorsystemGenerator Svinghjuleffekt og stabilitet til turbinregulatorsystemGenerator Svinghjulseffekt og stabilitet til turbinregulatorsystemGenerator Svinghjulseffekt og stabilitet til turbinregulatorsystem
Store moderne hydrogeneratorer har mindre treghetskonstant og kan møte problemer med stabiliteten til turbinstyringssystemet.Dette skyldes oppførselen til turbinvannet, som på grunn av sin treghet gir opphav til vannslag i trykkrør når kontrollanordninger betjenes.Dette er generelt preget av de hydrauliske akselerasjonstidskonstantene.I isolert drift, når frekvensen til hele systemet bestemmes av turbinregulatoren, påvirker vannhammeren hastighetsreguleringen og ustabilitet vises som jakt eller frekvenssvingning.For sammenkoblet drift med et stort system holdes frekvensen i hovedsak konstant av den senere.Vannhammeren påvirker da kraften som tilføres systemet og stabilitetsproblemet oppstår først når strømmen styres i en lukket sløyfe, dvs. i tilfellet med de hydrogeneratorene som deltar i frekvensreguleringen.
Stabiliteten til turbinregulatorgir er sterkt påvirket av forholdet mellom den mekaniske akselerasjonstidskonstanten på grunn av den hydrauliske akselerasjonstidskonstanten til vannmassene og av regulatorens forsterkning.En reduksjon av forholdet ovenfor har en destabiliserende effekt og nødvendiggjør en reduksjon av regulatorforsterkningen, noe som påvirker frekvensstabiliseringen negativt.Følgelig er det nødvendig med en minimal svinghjulseffekt for roterende deler av en hydroenhet som normalt bare kan tilveiebringes i generatoren.Alternativt kan den mekaniske akselerasjonstidskonstanten reduseres ved å tilveiebringe en trykkavlastningsventil eller en overspenningstank, etc., men det er generelt svært kostbart.Et empirisk kriterium for hastighetsreguleringsevnen til en hydrogenererende enhet kan være basert på hastighetsøkningen til enheten som kan finne sted ved avvisning av hele den nominelle lasten til enheten som opererer uavhengig.For kraftenhetene som opererer i store sammenkoblede systemer og som kreves for å regulere systemfrekvensen, ble den prosentvise hastighetsøkningsindeksen som beregnet ovenfor ansett å ikke overstige 45 prosent.For mindre systemer gis mindre hastighetsøkning (se kapittel 4).
Lengdesnitt fra inntak til Dehar kraftverk
(Kilde: Paper by Author – 2nd world Congress, International Water Resources Association 1979) For Dehar Power Plant vises det hydrauliske trykkvannsystemet som forbinder balanselageret med kraftenheten bestående av vanninntak, trykktunnel, differensialoverspenningstank og penstock. .Begrensning av den maksimale trykkøkningen i pennestokkene til 35 prosent, beregnet den estimerte maksimale hastighetsøkningen til enheten ved avvisning av full last til omtrent 45 prosent med en regulator stengt
tid på 9,1 sekunder ved nominell fallhøyde på 282 m (925 fot) med normal svinghjulseffekt til de roterende delene av generatoren (dvs. kun fiksert på hensyn til temperaturøkning).I den første driftsfasen ble hastighetsøkningen ikke mer enn 43 prosent.Det ble derfor vurdert at normal svinghjulseffekt er tilstrekkelig for å regulere frekvensen til systemet.
Generatorparametere og elektrisk stabilitet
Generatorparametrene som har betydning for stabiliteten er svinghjulseffekten, transientreaktansen og kortslutningsforholdet.I det innledende utviklingsstadiet av 420 kV EHV-system som ved Dehar kan problemer med stabilitet være kritiske på grunn av svakt system, lavere kortslutningsnivå, drift med ledende effektfaktor og behov for økonomi i å skaffe overføringsuttak og fikseringsstørrelse og parametere for genererende enheter.Foreløpige studier av transientstabilitet på nettverksanalysator (ved bruk av konstant spenning bak transientreaktans) for Dehar EHV-systemet indikerte også at bare marginal stabilitet ville oppnås.I det tidlige stadiet av utformingen av Dehar kraftverk ble det vurdert å spesifisere generatorer med normal
egenskaper og å oppnå krav til stabilitet ved å optimalisere parametere for andre involverte faktorer, spesielt de for eksitasjonssystemet, ville være et økonomisk billigere alternativ.I en studie av det britiske systemet ble det også vist at endring av generatorparametere har relativt mye mindre effekt på stabilitetsmarginene.Følgelig ble normale generatorparametere som gitt i vedlegget spesifisert for generatoren.De detaljerte stabilitetsstudiene som er utført er gitt
Linjeladekapasitet og spenningsstabilitet
Fjernt plasserte hydrogeneratorer som brukes til å lade lange ubelastede EHV-linjer hvis lade-kVA er mer enn linjeladekapasiteten til maskinen, kan maskinen bli selvbegeistret og spenningen stige utenfor kontroll.Betingelsen for selveksitasjon er at xc < xd hvor, xc er kapasitiv lastreaktans og xd den synkrone direkte aksereaktansen.Kapasiteten som kreves for å lade én enkelt 420 kV ubelastet linje E2 /xc opp til Panipat (mottaker) var ca. 150 MVARs ved merkespenning.I andre trinn, når en andre 420 kV-linje med tilsvarende lengde er installert, vil linjeladekapasiteten som kreves for å lade begge de ubelastede linjene samtidig ved nominell spenning være omtrent 300 MVARs.
Linjeladekapasiteten tilgjengelig ved nominell spenning fra Dehar-generatoren som antydet av leverandørene av utstyret var som følger:
(i)70 prosent vurdert MVA, dvs. 121,8 MVAR linjelading er mulig med en minimum positiv eksitasjon på 10 prosent.
(ii) Opptil 87 prosent av nominell MVA, dvs. 139 MVAR linjeladekapasitet er mulig med en minimum positiv eksitasjon på 1 prosent.
(iii)Opptil 100 prosent av nominell MVAR, dvs. 173,8 linjeladekapasitet kan oppnås med omtrent 5 prosent negativ magnetisering og maksimal linjeladekapasitet som kan oppnås med negativ eksitasjon på 10 prosent er 110 prosent av nominell MVA (191 MVAR) ) ifølge BSS.
(iv) Ytterligere økning i linjeladekapasiteten er bare mulig ved å øke størrelsen på maskinen.I tilfellet (ii) og (iii) er håndkontroll av eksitasjon ikke mulig, og full tillit må settes til kontinuerlig drift av hurtigvirkende automatiske spenningsregulatorer.Det er verken økonomisk gjennomførbart eller ønskelig å øke størrelsen på maskinen med det formål å øke linjeladekapasiteten.Følgelig, tatt i betraktning driftsforholdene i den første driftsfasen, ble det besluttet å sørge for en linjeladekapasitet på 191 MVAR ved nominell spenning for generatorene ved å gi negativ magnetisering på generatorene.Kritiske driftsforhold som forårsaker spenningsustabilitet kan også være forårsaket av frakobling av lasten ved mottakerenden.Fenomenet oppstår på grunn av kapasitiv belastning på maskinen som er ytterligere negativt påvirket av hastighetsøkningen til generatoren.Selveksitasjon og spenningsustabilitet kan oppstå hvis.
Xc ≤ n2 (Xq + XT)
Hvor Xc er kapasitiv lastreaktans, Xq er kvadraturaksens synkronreaktans og n er den maksimale relative overhastigheten som oppstår ved lastavvisning.Denne tilstanden på Dehar-generatoren ble foreslått unngått ved å sørge for en permanent tilkoblet 400 kV EHV-shuntreaktor (75 MVA) ved mottakerenden av linjen i henhold til detaljerte studier utført.
Spjeldvikling
Hovedfunksjonen til en spjeldvikling er dens kapasitet til å forhindre for høye overspenninger i tilfelle linje-til-linje-feil med kapasitive belastninger, og dermed redusere overspenningsbelastning på utstyret.Med hensyn til fjernplassering og lange sammenkoblede overføringslinjer ble det spesifisert fullt tilkoblede spjeldviklinger med forholdet mellom kvadratur og direkte aksereaktanser Xnq/Xnd som ikke oversteg 1,2.
Generatorkarakteristikk og eksitasjonssystem
Generatorer med normale egenskaper etter å ha blitt spesifisert og foreløpige studier som kun har indikert marginal stabilitet, ble det bestemt at høyhastighets statisk eksiteringsutstyr ble brukt for å forbedre stabilitetsmarginene for å oppnå den mest økonomiske ordningen av utstyr.Detaljerte studier ble utført for å bestemme optimale egenskaper for det statiske eksitasjonsutstyret og diskutert i kapittel 10.
Seismiske betraktninger
Dehar kraftverk faller i seismisk sone.Følgende bestemmelser i hydrogeneratordesignet i Dehar ble foreslått i samråd med produsentene av utstyr og under hensyntagen til de seismiske og geologiske forholdene på stedet og rapporten fra Koyna Earthquake Experts Committee dannet av Indias regjering med hjelp av UNESCO.
Mekanisk styrke
Dehar-generatorer er designet for å tåle den maksimale jordskjelvakselerasjonskraften både i vertikal og horisontal retning som forventes ved Dehar som virker i midten av maskinen.
Naturlig frekvens
Maskinens naturlige frekvens holdes godt unna (høyere) fra den magnetiske frekvensen på 100 Hz (to ganger generatorens frekvens).Denne naturlige frekvensen vil være langt unna jordskjelvfrekvensen og kontrolleres for tilstrekkelig margin mot den dominerende jordskjelvfrekvensen og kritisk hastighet til roterende system.
Generator stator støtte
Generatorstatoren og nedre trykk- og styrelagerfundamenter består av en rekke såleplater.Såleplatene bindes til fundament sideveis i tillegg til normal vertikal retning med fundamentbolter.
Styrelagerdesign
Styrelagre skal være av segmentert type og styrelagerdelene forsterkes for å tåle full jordskjelvkraft.Produsenter anbefalte videre å binde opp toppbraketten sideveis med tønnen (generatorkapslingen) ved hjelp av stålbjelker.Dette ville også bety at betongtønnen i sin tur måtte forsterkes.
Vibrasjonsdeteksjon av generatorer
Installasjon av vibrasjonsdetektorer eller eksentrisitetsmålere på turbiner og generatorer ble anbefalt å bli installert for å starte nedstengning og alarm i tilfelle vibrasjonene på grunn av jordskjelv overstiger en forhåndsbestemt verdi.Denne enheten kan også brukes til å oppdage uvanlige vibrasjoner i en enhet på grunn av hydrauliske forhold som påvirker turbinen.
Mercury-kontakter
Kraftig risting på grunn av jordskjelv kan føre til falsk utløsning for å starte nedstenging av en enhet hvis kvikksølvkontakter brukes.Dette kan unngås ved enten å spesifisere antivibrasjonstype kvikksølvbrytere eller hvis det er nødvendig ved å legge til tidsreléer.
Konklusjoner
(1) Betydelige økonomier i kostnadene for utstyr og struktur ved Dehar kraftverk ble oppnådd ved å ta i bruk store enhetsstørrelser med tanke på størrelsen på nettet og dets innflytelse på systemets reservekapasitet.
(2) Kostnadene for generatorer ble redusert ved å ta i bruk paraplydesign av konstruksjon som nå er mulig for store høyhastighets hydrogeneratorer på grunn av utviklingen av stål med høy strekkfasthet for rotorfelgstansing.
(3) Anskaffelse av naturlige generatorer med høy effektfaktor etter detaljerte studier resulterte i ytterligere kostnadsbesparelser.
(4) Normal svinghjulseffekt av de roterende delene av generatoren ved frekvensreguleringsstasjonen i Dehar ble ansett som tilstrekkelig for stabilitet av turbinregulatorsystemet på grunn av det store sammenkoblede systemet.
(5) Spesielle parametere for eksterne generatorer som mater EHV-nettverk for å sikre elektrisk stabilitet kan oppfylles av statiske eksiteringssystemer med rask respons.
(6) Hurtigvirkende statiske eksitasjonssystemer kan gi nødvendige stabilitetsmarginer.Slike systemer krever imidlertid stabiliserende tilbakekoblingssignaler for å oppnå stabilitet etter feil.Det bør gjennomføres detaljerte studier.
(7) Selveksitasjon og spenningsustabilitet til fjerngeneratorer koblet sammen med nettet ved hjelp av lange EHV-linjer kan forhindres ved å øke maskinens linjeladekapasitet ved å ty til negativ eksitasjon og/eller ved å bruke permanent tilkoblede EHV-shuntreaktorer.
(8) Det kan tas forholdsregler i utformingen av generatorer og dens fundamenter for å gi sikring mot seismiske krefter til små kostnader.
Hovedparametre for Dehar-generatorer
Kortslutningsforhold = 1,06
Transient reaktans direkte akse = 0,2
Svinghjulseffekt = 39,5 x 106 lb ft2
Xnq/Xnd ikke større enn = 1,2
Innleggstid: 11. mai 2021
