Generator Flywheel Effect at Stability ng Turbine Governor System

Generator Flywheel Effect at Stability ng turbine Governor SystemGenerator Flywheel Effect at Stability ng turbine Governor SystemGenerator Flywheel Effect at Stability ng turbine Governor SystemGenerator Flywheel Effect at Stability ng turbine Governor System
Ang malalaking modernong hydro generator ay may mas maliit na inertia constant at maaaring humarap sa mga problema tungkol sa katatagan ng turbine governing system.Ito ay dahil sa pag-uugali ng turbine water, na dahil sa pagkawalang-galaw nito ay nagbibigay ng water hammer sa mga pressure pipe kapag pinapatakbo ang mga control device.Ito ay sa pangkalahatan ay nailalarawan sa pamamagitan ng haydroliko acceleration time constants.Sa hiwalay na operasyon, kapag ang dalas ng buong sistema ay tinutukoy ng turbine governor ang water hammer ay nakakaapekto sa bilis na namamahala at ang kawalang-tatag ay lumilitaw bilang pangangaso o frequency swinging.Para sa interconnected na operasyon sa isang malaking sistema ang dalas ay mahalagang gaganapin pare-pareho sa pamamagitan ng mamaya.Ang martilyo ng tubig pagkatapos ay nakakaapekto sa kapangyarihan na ipinadala sa system at ang problema sa katatagan ay lumitaw lamang kapag ang kapangyarihan ay kinokontrol sa isang closed loop, ibig sabihin, sa kaso ng mga hydro generator na nakikibahagi sa regulasyon ng dalas.

Ang katatagan ng turbine governor gear ay lubhang naaapektuhan ng ratio ng mechanical acceleration time constant dahil sa hydraulic acceleration time constant ng water mass at ng gain ng gobernador.Ang pagbabawas ng ratio sa itaas ay may destabilizing effect at nangangailangan ng pagbabawas ng governor gain, na negatibong nakakaapekto sa frequency stabilization.Alinsunod dito, ang isang minimum na epekto ng flywheel para sa mga umiikot na bahagi ng isang hydro unit ay kinakailangan na karaniwang maaari lamang ibigay sa generator.Bilang kahalili, ang mechanical acceleration time constant ay maaaring mabawasan sa pamamagitan ng pagbibigay ng pressure relief valve o surge tank, atbp., ngunit ito ay karaniwang napakamahal.Ang isang empirical na pamantayan para sa kakayahan sa pag-regulate ng bilis ng isang hydro generating unit ay maaaring batay sa bilis ng pagtaas ng yunit na maaaring maganap sa pagtanggi ng buong na-rate na load ng unit na gumagana nang nakapag-iisa.Para sa mga power unit na tumatakbo sa malalaking interconnected system at kung saan ay kinakailangan upang ayusin ang dalas ng system, ang porsyento ng pagtaas ng index ng bilis na nakalkula sa itaas ay itinuturing na hindi lalampas sa 45 porsyento.Para sa mas maliliit na sistema, ibibigay ang mas maliit na pagtaas ng bilis (Sumangguni sa Kabanata 4).

Pahaba na seksyon mula sa paggamit hanggang sa Dehar Power Plant
(Source: Paper by Author – 2nd world Congress, International Water Resources Association 1979) Para sa Dehar Power Plant, ipinapakita ang hydraulic pressure water system na nagkokonekta sa balancing storage sa power unit na binubuo ng water intake, pressure tunnel, differential surge tank at penstock. .Nililimitahan ang pinakamataas na pagtaas ng presyon sa mga penstock sa 35 porsiyento ang tinantyang pinakamataas na bilis ng pagtaas ng yunit kapag tinanggihan ang buong pagkarga ay nagtrabaho sa humigit-kumulang 45 porsiyento sa pagsasara ng gobernador.
oras na 9.1 segundo sa rated head na 282 m (925 ft) na may normal na epekto ng flywheel ng mga umiikot na bahagi ng generator (ibig sabihin, naayos sa mga pagsasaalang-alang lamang sa pagtaas ng temperatura).Sa unang yugto ng operasyon ang pagtaas ng bilis ay natagpuan na hindi hihigit sa 43 porsyento.Naaayon na isinasaalang-alang na ang normal na epekto ng flywheel ay sapat para sa pag-regulate ng dalas ng system.

Mga Parameter ng Generator at Katatagan ng Elektrisidad
Ang mga parameter ng generator na may kinalaman sa katatagan ay ang epekto ng flywheel, lumilipas na reactance at short circuit ratio.Sa unang yugto ng pag-unlad ng 420 kV EHV system sa Dehar, ang mga problema sa katatagan ay maaaring maging kritikal dahil sa mahinang sistema, mas mababang antas ng short circuit, operasyon sa nangungunang power factor, at pangangailangan para sa ekonomiya sa pagbibigay ng mga outlet ng transmission at pag-aayos ng laki at mga parameter ng pagbuo ng mga yunit.Ang paunang pag-aaral ng transient stability sa network analyzer (gamit ang pare-parehong boltahe sa likod ng transient reactance) para sa Dehar EHV system ay nagpahiwatig din na marginal stability lamang ang makukuha.Sa maagang yugto ng disenyo ng Dehar Power Plant ay itinuturing na ang pagtukoy ng mga generator na may normal
Ang mga katangian at pagkamit ng mga kinakailangan ng katatagan sa pamamagitan ng pag-optimize ng mga parameter ng iba pang mga salik na kasangkot lalo na sa mga sistema ng paggulo ay magiging mas murang alternatibo.Sa isang pag-aaral ng British System din, ipinakita na ang pagbabago ng mga parameter ng generator ay may medyo kaunting epekto sa mga margin ng katatagan.Alinsunod dito, ang mga normal na parameter ng generator tulad ng ibinigay sa apendiks ay tinukoy para sa generator.Ang mga detalyadong pag-aaral ng katatagan na isinagawa ay ibinigay

Kapasidad ng Line Charging at Katatagan ng Boltahe
Malayuhang matatagpuan ang mga hydro generator na ginagamit upang singilin ang matagal nang di-load na mga linya ng EHV na ang pagcha-charge ng kVA ay higit sa kapasidad ng pag-charge ng linya ng makina, ang makina ay maaaring maging self excited at ang boltahe ay tumaas nang hindi makontrol.Ang kondisyon para sa self excitation ay ang xc < xd kung saan, xc ay capacitive load reactance at xd ang synchronous direct axis reactance.Ang kapasidad na kinakailangan para sa pag-charge ng isang solong 420 kV unloaded line E2 /xc hanggang Panipat (receiving end) ay humigit-kumulang 150 MVAR sa rated boltahe.Sa ikalawang yugto kapag ang pangalawang 420 kV na linya ng katumbas na haba ay na-install, ang line charging capacity na kinakailangan upang singilin ang parehong mga di-load na linya nang sabay-sabay sa rated boltahe ay magiging mga 300 MVAR.

Ang line charging capacity na available sa rate na boltahe mula sa Dehar generator gaya ng sinabi ng mga supplier ng kagamitan ay ang mga sumusunod:
(i)70 porsyento na may rating na MVA, ibig sabihin, 121.8 MVAR line charging ay posible na may minimum na positibong paggulo na 10 porsyento.
(ii)Hanggang 87 porsiyento ng na-rate na MVA, ibig sabihin, 139 MVAR line charging capacity ay posible na may minimum na positibong paggulo na 1 porsiyento.
(iii)Hanggang sa 100 porsyento ng rated MVAR, ibig sabihin, 173.8 line charging capacity ang maaaring makuha na may humigit-kumulang 5 percent negative excitation at maximum line charging capacity na maaaring makuha sa negative excitation na 10 percent ay 110 percent ng rated MVA (191 MVAR ) ayon sa BSS.
(iv) Ang karagdagang pagtaas sa mga kapasidad sa pag-charge ng linya ay posible lamang sa pamamagitan ng pagpapalaki ng laki ng makina.Sa kaso ng (ii) at (iii) ang kontrol ng kamay sa paggulo ay hindi posible at ang buong pag-asa ay kailangang ilagay sa tuluy-tuloy na operasyon ng mabilis na kumikilos na mga awtomatikong regulator ng boltahe.Ito ay hindi matipid o kanais-nais na dagdagan ang laki ng makina para sa layunin ng pagtaas ng mga kapasidad ng pagsingil ng linya.Alinsunod dito, isinasaalang-alang ang mga kondisyon ng pagpapatakbo sa unang yugto ng operasyon, napagpasyahan na magbigay ng kapasidad sa pagsingil ng linya na 191 MVAR sa rate na boltahe para sa mga generator sa pamamagitan ng pagbibigay ng negatibong paggulo sa mga generator.Ang kritikal na kondisyon ng pagpapatakbo na nagdudulot ng kawalang-tatag ng boltahe ay maaari ding sanhi ng pagkadiskonekta ng load sa dulo ng pagtanggap.Ang kababalaghan ay nangyayari dahil sa capacitive loading sa makina na higit na apektado ng bilis ng pagtaas ng generator.Maaaring mangyari ang self excitation at boltahe kung.

Xc ≤ n2 (Xq + XT)
Kung saan, ang Xc ay capacitive load reactance, Xq ay quadrature axis synchronous reactance at n ay ang pinakamataas na kamag-anak sa bilis na nagaganap sa pagtanggi sa pagkarga.Ang kundisyong ito sa Dehar generator ay iminungkahi na maalis sa pamamagitan ng pagbibigay ng permanenteng konektadong 400 kV EHV shunt reactor (75 MVA) sa tatanggap na dulo ng linya ayon sa mga detalyadong pag-aaral na isinagawa.

Damper winding
Ang pangunahing pag-andar ng damper winding ay ang kapasidad nito na pigilan ang labis na sobrang boltahe kung sakaling magkaroon ng line to line fault na may mga capacitive load, at sa gayon ay binabawasan ang sobrang boltahe na stress sa kagamitan.Isinasaalang-alang ang malayong lokasyon at mahabang interconnecting transmission lines na ganap na konektado sa damper windings na may ratio ng quadrature at direct axis reactances Xnq/ Xnd na hindi hihigit sa 1.2 ay tinukoy.

Katangian ng Generator at Sistema ng Excitation
Ang mga generator na may mga normal na katangian ay natukoy at ang mga paunang pag-aaral ay nagpahiwatig lamang ng marginal na katatagan, napagpasyahan na ang mataas na bilis ng static excitation na kagamitan ay gagamitin upang mapabuti ang mga margin ng katatagan upang makamit ang pangkalahatang pinaka-ekonomikong pag-aayos ng mga kagamitan.Ang mga detalyadong pag-aaral ay isinagawa upang matukoy ang mga pinakamabuting katangian ng static na kagamitan sa paggulo at tinalakay sa kabanata 10.

Mga Pagsasaalang-alang ng Seismic
Bumagsak ang Dehar Power Plant sa seismic zone.Ang pagsunod sa mga probisyon sa disenyo ng hydro generator sa Dehar ay iminungkahi sa konsultasyon sa mga tagagawa ng kagamitan at isinasaalang-alang ang seismic at geological na kondisyon sa site at ang ulat ng Koyna Earthquake Experts Committee na binuo ng Gobyerno ng India sa tulong ng UNESCO.

Lakas ng Mekanikal
Ang mga generator ng Dehar ay idinisenyo upang ligtas na makayanan ang maximum na puwersa ng pagpabilis ng lindol sa patayo at pahalang na direksyon na inaasahan sa Dehar na kumikilos sa gitna ng makina.

Natural na Dalas
Ang natural na dalas ng makina ay maiingatan (mas mataas) mula sa magnetic frequency na 100 Hz (dalawang beses sa dalas ng generator).Ang likas na dalas na ito ay malayong malayo sa dalas ng lindol at susuriin para sa sapat na margin laban sa nangingibabaw na dalas ng lindol at kritikal na bilis ng umiikot na sistema.

Suporta ng generator stator
Ang generator stator at lower thrust at guide bearing foundations ay binubuo ng ilang sole plates.Ang mga nag-iisang plato ay itali sa pundasyon sa gilid bilang karagdagan sa normal na patayong direksyon sa pamamagitan ng mga bolt ng pundasyon.

Guide Bearing Design
Ang guide bearings ay segmental type at ang guide bearing parts ay palakasin upang makayanan ang buong lakas ng lindol.Inirerekomenda pa ng mga tagagawa na itali ang tuktok na bracket sa gilid ng bariles (generator enclosure) sa pamamagitan ng mga steel girder.Nangangahulugan din ito na ang kongkretong bariles ay kailangang palakasin.

Vibration Detection ng mga Generator
Ang pag-install ng mga vibration detector o eccentricity meter sa mga turbine at generator ay inirerekomenda na mai-install para sa pagsisimula ng shutdown at alarma kung sakaling ang mga vibrations dahil sa lindol ay lumampas sa isang paunang natukoy na halaga.Ang device na ito ay maaari ding gamitin sa pag-detect ng anumang hindi pangkaraniwang vibrations ng isang unit dahil sa hydraulic condition na nakakaapekto sa turbine.

Mga Contact ng Mercury
Ang matinding pagyanig dahil sa lindol ay maaaring magresulta sa maling tripping para sa pagsisimula ng pagsasara ng isang yunit kung ang mga contact ng mercury ay ginamit.Ito ay maiiwasan sa pamamagitan ng alinman sa pagtukoy ng mga anti-vibration type na mercury switch o kung kailangan sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga timing relay.

Mga konklusyon
(1) Nakuha ang malalaking ekonomiya sa halaga ng kagamitan at istraktura sa Dehar Power Plant sa pamamagitan ng pagpapatibay ng malalaking sukat ng unit na pinapanatili ang laki ng view ng grid at ang impluwensya nito sa kapasidad ng ekstrang sistema.
(2) Nabawasan ang halaga ng mga generator sa pamamagitan ng paggamit ng payong na disenyo ng konstruksiyon na posible na ngayon para sa malalaking high speed hydro generator dahil sa pagbuo ng high tensile steel para sa rotor rim punchings.
(3) Ang pagkuha ng natural na high power factor generators pagkatapos ng detalyadong pag-aaral ay nagresulta sa karagdagang pagtitipid sa gastos.
(4) Ang normal na epekto ng flywheel ng mga umiikot na bahagi ng generator sa frequency regulating station sa Dehar ay itinuturing na sapat para sa katatagan ng turbine governor system dahil sa malaking interconnected system.
(5) Mga espesyal na parameter ng mga remote generator na nagpapakain sa mga EHV network para sa pagtiyak ng katatagan ng kuryente ay matutugunan ng mabilis na pagtugon ng mga static excitation system.
(6) Ang mabilis na kumikilos na mga static excitation system ay maaaring magbigay ng kinakailangang stability margin.Gayunpaman, ang mga ganitong sistema ay nangangailangan ng pag-stabilize ng mga signal ng feed back para makamit ang post fault stability.Ang mga detalyadong pag-aaral ay dapat isagawa.
(7) Ang self-excitation at kawalang-tatag ng boltahe ng mga malalayong generator na magkakaugnay sa grid sa pamamagitan ng mahahabang linya ng EHV ay mapipigilan sa pamamagitan ng pagtaas ng kapasidad sa pag-charge ng linya ng makina sa pamamagitan ng paggamit sa negatibong paggulo at/o sa pamamagitan ng paggamit ng mga permanenteng konektadong EHV shunt reactor.
(8) Maaaring gumawa ng mga probisyon sa disenyo ng mga generator at mga pundasyon nito upang magbigay ng mga pananggalang laban sa mga puwersa ng seismic sa maliit na halaga.

Pangunahing Parameter ng Dehar Generators
Maikling Circuit Ratio = 1.06
Lumilipas na Reactance Direct Axis = 0.2
Flywheel Effect = 39.5 x 106 lb ft2
Xnq/Xnd hindi hihigit sa = 1.2