Ефекат замајца генератора и стабилност система регулатора турбине

Ефекат замајца генератора и стабилност система гувернера турбине Ефекат замајца генератора и стабилност система регулатора турбине Ефекат замајца генератора и стабилност система регулатора турбине Ефекат замајца генератора и стабилност система регулатора турбине
Велики савремени хидрогенератори имају мању константу инерције и могу се суочити са проблемима који се тичу стабилности система управљања турбином.То је због понашања воде у турбини, која због своје инерције изазива водени удар у потисним цевима када раде контролни уређаји.Ово се генерално карактерише временским константама хидрауличког убрзања.У изолованом раду, када фреквенцију целог система одређује турбински регулатор, водени чекић утиче на регулисање брзине и нестабилност се јавља као лов или љуљање фреквенције.За међусобно повезане операције са великим системом фреквенција се у суштини одржава константном помоћу каснијег.Водени чекић тада утиче на снагу која се доводи у систем и проблем стабилности настаје само када се снага контролише у затвореној петљи, односно у случају оних хидрогенератора који учествују у регулацији фреквенције.

​На стабилност зупчаника турбинског регулатора у великој мери утиче однос временске константе механичког убрзања због временске константе хидрауличког убрзања водених маса и појачања регулатора.Смањење горњег односа има дестабилизујући ефекат и захтева смањење појачања гувернера, што негативно утиче на стабилизацију фреквенције.Сходно томе, неопходан је минимални ефекат замајца за ротирајуће делове хидро јединице који се нормално може обезбедити само у генератору.Алтернативно, временска константа механичког убрзања може се смањити обезбеђивањем вентила за смањење притиска или пренапонског резервоара, итд., али је генерално веома скупо.Емпиријски критеријуми за способност регулације брзине хидрогенеративне јединице могу се заснивати на порасту брзине јединице који се може десити одбацивањем целокупног називног оптерећења јединице која ради независно.За енергетске јединице које раде у великим међусобно повезаним системима и које су потребне да регулишу системску фреквенцију, процентуални индекс повећања брзине као што је израчунат горе сматра се да не прелази 45 процената.За мање системе предвиђено је мање повећање брзине (погледајте Поглавље 4).

Уздужни пресек од уноса до електране Дехар
(Извор: Реферат аутора – 2. светски конгрес, Међународно удружење за водене ресурсе 1979.) За електрану Дехар, приказан је хидраулични систем воде под притиском који повезује балансно складиште са агрегатом који се састоји од уноса воде, тунела под притиском, диференцијалног пренапонског резервоара и цевовода .Ограничавање максималног пораста притиска у цевоводима на 35 процената, процењени максимални пораст брзине јединице након одбијања пуног оптерећења разрађен је на око 45 процената са затварањем регулатора
време од 9,1 секунде при номиналној висини од 282 м (925 фт) са нормалним ефектом замајца ротирајућих делова генератора (тј. фиксирано само на основу пораста температуре).У првој фази рада утврђено је да пораст брзине није већи од 43 одсто.Сходно томе, сматрало се да је нормалан ефекат замајца адекватан за регулисање фреквенције система.

Параметри генератора и електрична стабилност
Параметри генератора који утичу на стабилност су ефекат замајца, пролазна реактанса и однос кратког споја.У почетној фази развоја 420 кВ ЕХВ система као у Дехару, проблеми стабилности могу бити критични због слабог система, нижег нивоа кратког споја, рада на водећем фактору снаге и потребе за економичношћу у обезбеђивању излаза за пренос и фиксирању величине и параметри производних јединица.Прелиминарне студије пролазне стабилности на мрежном анализатору (користећи константни напон иза транзијентне реактансе) за Дехар ЕХВ систем су такође показале да ће се постићи само маргинална стабилност.У раној фази пројектовања електране Дехар сматрало се да специфицирање генератора са нормалним
карактеристике и постизање захтева стабилности оптимизацијом параметара других фактора који су укључени посебно оних система побуде била би економски јефтинија алтернатива.У студији Британског система такође је показано да промене параметара генератора имају релативно много мањи утицај на маргине стабилности.Сходно томе, за генератор су специфицирани нормални параметри генератора који су дати у додатку.Дате су детаљне студије стабилности које су спроведене

Капацитет пуњења линије и стабилност напона
Удаљено лоцирани хидрогенератори који се користе за пуњење дуго неоптерећених ЕХВ водова чија је кВА пуњења већа од капацитета пуњења у линији машине, машина може постати самопобуђена и напон порасте ван контроле.Услов за самопобуду је да је кц < кд где је кц реактанца капацитивног оптерећења, а кд реактанца синхроне директне осе.Капацитет потребан за пуњење једног 420 кВ неоптерећеног вода Е2 /кц до Панипата (пријемни крај) био је око 150 МВАР на називном напону.У другој фази када је инсталиран други 420 кВ вод еквивалентне дужине, капацитет пуњења линије потребан за пуњење оба неоптерећена вода истовремено на називном напону био би око 300 МВАРс.

Капацитет пуњења линије доступан на називном напону од Дехар генератора, како су навели добављачи опреме, био је следећи:
(и) 70 процената номиналног МВА, односно, 121,8 МВАР линијско пуњење је могуће са минималним позитивним побуђивањем од 10 процената.
(ии) До 87 процената номиналног МВА, односно капацитета пуњења линије од 139 МВАР могуће је са минималним позитивним побуђивањем од 1 проценат.
(иии) До 100 процената номиналног МВАР-а, тј. капацитета пуњења линије 173,8 може се добити са приближно 5 процената негативне побуде, а максимални капацитет пуњења линије који се може добити са негативном побудом од 10 процената је 110 процената номиналног МВА (191 МВАР ) према БСС.
(ив) Даље повећање капацитета за пуњење линија могуће је само повећањем величине машине.У случају (ии) и (иии) ручна контрола побуде није могућа и мора се у потпуности ослонити на континуирани рад аутоматских регулатора напона брзог дејства.Није ни економски изводљиво ни пожељно повећавати величину машине у циљу повећања капацитета за пуњење линија.Сходно томе, имајући у виду услове рада у првој фази рада, одлучено је да се за генераторе обезбеди линијски капацитет пуњења од 191 МВАР при називном напону обезбеђивањем негативне побуде на генераторима.Критично радно стање које узрокује нестабилност напона такође може бити узроковано искључењем оптерећења на пријемном крају.Феномен се јавља услед капацитивног оптерећења машине на које даље негативно утиче пораст брзине генератора.Може доћи до самоузбуде и нестабилности напона ако.

Ксц ≤ н2 (Кск + КСТ)
Где је Ксц реактанца капацитивног оптерећења, Кск је синхрона реактанца на квадратурној оси, а н је максимална релативна брзина која се јавља при одбијању оптерећења.Предложено је да се овај услов на Дехаровом генератору избегне обезбеђивањем трајно повезаног 400 кВ ЕХВ шантног реактора (75 МВА) на пријемном крају линије према спроведеним детаљним студијама.

Намотај амортизера
Основна функција намотаја пригушивача је његов капацитет да спречи прекомерне пренапоне у случају кварова од линије до линије са капацитивним оптерећењима, чиме се смањује пренапонско оптерећење на опреми.Узимајући у обзир удаљену локацију и дуге међусобне далеководе, одређен је потпуно спојени пригушни намотај са односом квадратурне и директне осне реактансе Кснк/ Кснд не већим од 1,2.

Карактеристике генератора и систем побуде
Пошто су генератори са нормалним карактеристикама специфицирани и прелиминарне студије су показале само маргиналну стабилност, одлучено је да се опрема за статичку побуду велике брзине користи за побољшање маргина стабилности како би се постигао укупан најекономичнији распоред опреме.Детаљне студије су спроведене да би се утврдиле оптималне карактеристике опреме за статичку побуду и о њима се говорило у поглављу 10.

Сеизмичка разматрања
Електрана Дехар пада у сеизмичку зону.Следеће одредбе у пројекту хидрогенератора у Дехару су предложене у консултацији са произвођачима опреме и узимајући у обзир сеизмичке и геолошке услове на локацији и извештај Комитета стручњака за земљотресе Коина који је формирала Влада Индије уз помоћ УНЕСЦО-а.

Механичка чврстоћа
Дехар генератори су пројектовани да безбедно издрже максималну силу убрзања земљотреса иу вертикалном иу хоризонталном смеру која се очекује у Дехару који делује у центру машине.

Природна фреквенција
Природна фреквенција машине треба да буде далеко (већа) од магнетне фреквенције од 100 Хз (двоструко од фреквенције генератора).Ова природна фреквенција ће бити удаљена од фреквенције земљотреса и биће проверена да ли има адекватну маргину у односу на доминантну фреквенцију земљотреса и критичну брзину ротационог система.

Подршка статора генератора
Статор генератора и доњи потисни и водећи лежајни темељи се састоје од више плоча ђона.Плоче ђона се бочно везују за темељ поред нормалног вертикалног правца помоћу темељних вијака.

Дизајн лежајева водича
Лежајеви водичи да буду сегментног типа и да делови лежаја вођице буду ојачани да издрже пуну силу земљотреса.Произвођачи су даље препоручили да се горњи носач бочно веже за цев (кућиште генератора) помоћу челичних носача.То би такође значило да би бетонско буре заузврат требало да буде ојачано.

Детекција вибрација генератора
Препоручено је инсталирање детектора вибрација или мерача ексцентрицитета на турбинама и генераторима за иницирање искључења и аларма у случају да вибрације услед земљотреса пређу унапред одређену вредност.Овај уређај се такође може користити за откривање било каквих необичних вибрација јединице услед хидрауличких услова који утичу на турбину.

Мерцури Цонтацтс
Јако подрхтавање услед земљотреса може довести до лажног окидања за покретање искључивања јединице ако се користе живини контакти.Ово се може избећи или специфицирањем живиних прекидача типа анти-вибрације или ако је потребно додавањем временских релеја.

Закључци
(1) Значајне уштеде у трошковима опреме и структуре у електрани Дехар постигнуте су усвајањем велике величине јединице имајући у виду величину мреже и њен утицај на резервни капацитет система.
(2) Трошкови генератора су смањени усвајањем кровног дизајна конструкције који је сада могућ за велике хидрогенераторе велике брзине због развоја челика високе чврстоће за пробијање обода ротора.
(3) Набавка природних генератора високог фактора снаге након детаљних студија резултирала је даљом уштедом у трошковима.
(4) Нормалан ефекат замајца ротирајућих делова генератора на станици за регулацију фреквенције у Дехару сматран је довољним за стабилност турбинског регулатора због великог међусобно повезаног система.
(5) Специјални параметри даљинских генератора који напајају ЕХВ мреже за обезбеђивање електричне стабилности могу се задовољити помоћу статичких система побуде са брзим одзивом.
(6) Брзо делујући статички системи побуде могу да обезбеде неопходне маргине стабилности.Такви системи, међутим, захтевају стабилизацију повратних сигнала за постизање стабилности после грешке.Требало би спровести детаљне студије.
(7) Самопобуда и нестабилност напона удаљених генератора који су међусобно повезани са мрежом дугим ЕХВ водовима могу се спречити повећањем капацитета напајања машине прибегавањем негативној побуди и/или употребом трајно повезаних ЕХВ шант реактора.
(8) У пројектовању генератора и његових темеља могу се предвидјети одредбе које ће осигурати заштиту од сеизмичких сила уз мале трошкове.

Главни параметри Дехар генератора
Однос кратког споја = 1,06
Транзијентна реактанса Директна ос = 0,2
Ефекат замајца = 39,5 к 106 лб фт2
Кснк/Кснд не веће од = 1,2