Jeneratör Volan Etkisi ve Türbin Kontrol Sisteminin Kararlılığı Jeneratör Volan Etkisi ve Türbin Kontrol Sisteminin Kararlılığı Jeneratör Volan Etkisi ve Türbin Kontrol Sisteminin Kararlılığı Jeneratör Volan Etkisi ve Türbin Kontrol Sisteminin Kararlılığı
Büyük modern hidro jeneratörler daha küçük atalet sabitine sahiptir ve türbin yönetim sisteminin kararlılığı ile ilgili sorunlarla karşılaşabilir.Bunun nedeni türbin suyunun, ataleti nedeniyle kontrol cihazları çalıştırıldığında basınçlı borularda su darbesine neden olan davranışıdır.Bu genellikle hidrolik hızlanma zaman sabitleri ile karakterize edilir.İzole işletimde, tüm sistemin frekansı türbin regülatörü tarafından belirlendiğinde, su darbesi hız kontrolünü etkiler ve kararsızlık avlanma veya frekans sallanması olarak ortaya çıkar.Büyük bir sistemle birbirine bağlı çalışma için, frekans esasen sonraki sistem tarafından sabit tutulur.Su darbesi daha sonra sisteme beslenen gücü etkiler ve kararlılık sorunu yalnızca güç kapalı bir döngüde kontrol edildiğinde, yani frekans düzenlemesinde yer alan hidro jeneratörler durumunda ortaya çıkar.
Türbin regülatör dişlisinin kararlılığı, su kütlelerinin hidrolik hızlanma zaman sabiti nedeniyle mekanik hızlanma zaman sabitinin oranından ve regülatörün kazancından büyük ölçüde etkilenir.Yukarıdaki oranın azaltılması, istikrarsızlaştırıcı bir etkiye sahiptir ve frekans stabilizasyonunu olumsuz etkileyen regülatör kazancının azaltılmasını gerektirir.Buna göre, normalde sadece jeneratörde sağlanabilen bir hidro ünitenin dönen parçaları için minimum bir volan etkisi gereklidir.Alternatif olarak, mekanik hızlanma zaman sabiti, bir basınç tahliye valfi veya bir dengeleme tankı vb. temin edilerek azaltılabilir, ancak genellikle çok maliyetlidir.Bir hidro üretim ünitesinin hız düzenleme kabiliyeti için ampirik bir kriter, bağımsız çalışan ünitenin tüm nominal yükünün reddedilmesine bağlı olarak meydana gelebilecek ünitenin hız artışına dayanabilir.Birbirine bağlı büyük sistemlerde çalışan ve sistem frekansını düzenlemek için gerekli olan güç üniteleri için yukarıda hesaplanan yüzde hız artış endeksinin yüzde 45'i geçmemesi kabul edildi.Daha küçük sistemler için daha küçük hız artışı sağlanır (Bkz. Bölüm 4).
Alımdan Dehar Santrali'ne kadar boyuna kesit
(Kaynak: Yazar Makalesi – 2. Dünya Kongresi, Uluslararası Su Kaynakları Birliği 1979) Dehar Santrali için, dengeleme deposunu su alma, basınç tüneli, diferansiyel dengeleme tankı ve cebri borudan oluşan güç ünitesine bağlayan hidrolik basınçlı su sistemi gösterilmektedir. .Cebri borulardaki maksimum basınç artışının yüzde 35 ile sınırlandırılması, tam yükün reddedilmesi üzerine ünitenin tahmini maksimum hız artışı, bir regülatörün kapanmasıyla yaklaşık yüzde 45'e çıkarıldı.
282 m (925 ft) nominal yükseklikte, jeneratörün dönen parçalarının normal volan etkisi ile 9,1 saniyelik süre (yani, yalnızca sıcaklık artışı hususlarında sabittir).Operasyonun ilk aşamasında hız artışının yüzde 43'ten fazla olmadığı tespit edildi.Buna göre, sistemin frekansını düzenlemek için normal volan etkisinin yeterli olduğu düşünülmüştür.
Jeneratör Parametreleri ve Elektriksel Stabilite
Kararlılık üzerinde etkisi olan jeneratör parametreleri volan etkisi, geçici reaktans ve kısa devre oranıdır.Dehar'da olduğu gibi 420 kV EHV sisteminin geliştirilmesinin ilk aşamasında, zayıf sistem, daha düşük kısa devre seviyesi, önde gelen güç faktöründe çalışma ve iletim çıkışları ve sabitleme boyutu sağlamada ekonomi ihtiyacı nedeniyle kararlılık sorunları kritik olabilir. üretim birimlerinin parametreleri.Dehar EHV sistemi için ağ analizörü (geçici reaktansın arkasında sabit voltaj kullanılarak) üzerinde ön geçici rejim kararlılığı çalışmaları da yalnızca marjinal kararlılığın elde edileceğini gösterdi.Dehar Santrali'nin tasarımının ilk aşamasında, normal jeneratörlerle jeneratörlerin belirlenmesi düşünülmüştü.
Özellikle uyarma sistemi ile ilgili diğer faktörlerin parametrelerini optimize ederek stabilite gereksinimlerinin elde edilmesi ve karakteristiklerin elde edilmesi ekonomik olarak daha ucuz bir alternatif olacaktır.İngiliz Sisteminin bir çalışmasında da, jeneratör parametrelerinin değiştirilmesinin stabilite marjları üzerinde nispeten daha az etkiye sahip olduğu gösterilmiştir.Buna göre jeneratör için ekte verilen normal jeneratör parametreleri belirtilmiştir.Yapılan detaylı stabilite çalışmaları verilmiştir.
Hat Şarj Kapasitesi ve Gerilim Kararlılığı
Şarj kVA'sı makinenin hat şarj kapasitesinden daha fazla olan uzun yüksüz EHV hatlarını şarj etmek için kullanılan uzak konumlu hidro jeneratörler, makine kendi kendine uyarılabilir ve voltaj kontrolden çıkabilir.Kendinden uyarılma koşulu, xc < xd'dir, burada, xc kapasitif yük reaktansıdır ve xd, senkron doğrudan eksen reaktansıdır.Tek bir 420 kV yüksüz E2 /xc hattını Panipat'a (alıcı uç) kadar şarj etmek için gereken kapasite, nominal voltajda yaklaşık 150 MVAR idi.İkinci aşamada, 420 kV eşdeğer uzunlukta ikinci bir hat kurulduğunda, yüksüz her iki hattı aynı anda nominal voltajda şarj etmek için gereken hat şarj kapasitesi yaklaşık 300 MVAR olacaktır.
Ekipman tedarikçileri tarafından belirtildiği gibi, Dehar jeneratöründen nominal voltajda mevcut olan hat şarj kapasitesi aşağıdaki gibidir:
(i) Yüzde 70 nominal MVA, yani minimum yüzde 10 pozitif uyarma ile 121.8 MVAR hat şarjı mümkündür.
(ii) Anma MVA'nın yüzde 87'sine kadar, yani 139 MVAR hat şarj kapasitesi, minimum yüzde 1 pozitif uyarma ile mümkündür.
(iii) Nominal MVAR'ın yüzde 100'üne kadar, yani yaklaşık yüzde 5 negatif uyarma ile 173.8 hat şarj kapasitesi elde edilebilir ve yüzde 10 negatif uyarma ile elde edilebilecek maksimum hat şarj kapasitesi, nominal MVA'nın yüzde 110'udur (191 MVAR ) BSS'ye göre.
(iv) Hat şarj kapasitelerinde daha fazla artış ancak makinenin boyutunun büyütülmesiyle mümkündür.(ii) ve (iii) durumunda, uyarımın elle kontrolü mümkün değildir ve hızlı hareket eden otomatik voltaj regülatörlerinin sürekli çalışmasına tam olarak güvenilmelidir.Hat dolum kapasitelerini artırmak amacıyla makinenin boyutunu artırmak ne ekonomik olarak mümkün ne de arzu edilir.Buna göre, işletmeye ilk etapta işletme koşulları dikkate alınarak, jeneratörler üzerinde negatif uyarma sağlanarak, jeneratörler için nominal gerilimde 191 MVAR hat şarj kapasitesi sağlanmasına karar verilmiştir.Gerilim kararsızlığına neden olan kritik çalışma koşulu, alıcı uçtaki yükün bağlantısının kesilmesinden de kaynaklanabilir.Bu fenomen, jeneratörün hız artışından daha fazla olumsuz etkilenen makinedeki kapasitif yükleme nedeniyle oluşur.Kendinden uyarılma ve voltaj kararsızlığı meydana gelebilir.
Xc ≤ n2 (Xq + XT)
Burada, Xc kapasitif yük reaktansı, Xq karesel eksen senkron reaktansı ve n, yük reddinde meydana gelen maksimum bağıl aşırı hızdır.Dehar jeneratörü üzerindeki bu durumun, yapılan detaylı araştırmalara göre hattın alıcı ucunda kalıcı olarak bağlı 400 kV EHV şönt reaktör (75 MVA) sağlanarak ortadan kaldırılması önerilmiştir.
amortisör sargısı
Bir damper sargısının temel işlevi, kapasitif yüklerle hatlar arası arızalar durumunda aşırı aşırı voltajları önleme ve böylece ekipman üzerindeki aşırı voltaj stresini azaltma kapasitesidir.Uzak konum ve uzun ara bağlantı iletim hatları dikkate alınarak, tam bağlı damper sargıları, karesel ve doğrudan eksen reaktans oranı Xnq/ Xnd 1.2'yi geçmeyecek şekilde belirlendi.
Jeneratör Karakteristiği ve Uyarma Sistemi
Normal özelliklere sahip jeneratörler belirlenmiş ve ön çalışmalar sadece marjinal stabiliteyi göstermiş, ekipmanın genel olarak en ekonomik şekilde düzenlenmesini sağlamak için stabilite marjlarını iyileştirmek için yüksek hızlı statik uyarı ekipmanının kullanılmasına karar verilmiştir.Statik uyarma ekipmanının optimum özelliklerini belirlemek için detaylı çalışmalar yapılmış ve bölüm 10'da tartışılmıştır.
Sismik Hususlar
Dehar Santrali deprem bölgesine düşüyor.Dehar'daki hidrojeneratör tasarımında aşağıdaki hükümler, ekipman üreticileri ile istişare edilerek ve sahadaki sismik ve jeolojik koşullar ve UNESCO'nun yardımıyla Hindistan Hükümeti tarafından oluşturulan Koyna Deprem Uzmanları Komitesi'nin raporu dikkate alınarak önerilmiştir.
Mekanik Mukavemet
Dehar jeneratörleri, makinenin merkezinde hareket eden Dehar'da beklenen hem dikey hem de yatay yönde maksimum deprem ivme kuvvetine güvenle dayanacak şekilde tasarlanacaktır.
Doğal frekans
Makinenin doğal frekansı, 100 Hz (jeneratör frekansının iki katı) manyetik frekansından oldukça uzakta (yüksek) tutulmalıdır.Bu doğal frekans, deprem frekansından çok uzakta olacak ve baskın deprem frekansına ve dönen sistemin kritik hızına karşı yeterli marj için kontrol edilecektir.
Jeneratör stator desteği
Jeneratör statörü ve alt baskı ve kılavuz yatak temelleri, bir dizi taban plakası içerir.Taban plakaları, temel cıvataları ile normal dikey yöne ek olarak temele yanal olarak bağlanır.
Kılavuz Rulman Tasarımı
Kılavuz yataklar segmental tipte olacak ve kılavuz yatak parçaları tam deprem kuvvetine dayanacak şekilde güçlendirilecektir.Üreticiler ayrıca üst braketi çelik kirişler aracılığıyla namlu (jeneratör muhafazası) ile yanal olarak bağlamayı tavsiye etti.Bu aynı zamanda beton namlunun da güçlendirilmesi gerektiği anlamına gelir.
Jeneratörlerin Titreşim Algılama
Depremden kaynaklanan titreşimlerin önceden belirlenmiş bir değeri aşması durumunda, kapatma ve alarmı başlatmak için türbin ve jeneratörlere titreşim dedektörü veya eksantriklik ölçer takılması önerildi.Bu cihaz, türbini etkileyen hidrolik koşullar nedeniyle bir ünitenin olağandışı titreşimlerini algılamak için de kullanılabilir.
Cıva Kontakları
Cıva kontakları kullanılıyorsa, deprem nedeniyle şiddetli sarsıntı, ünitenin kapatılmasını başlatmak için yanlış açmaya neden olabilir.Bu, titreşim önleyici tip cıva anahtarları belirlenerek veya gerekli görüldüğünde zamanlama röleleri eklenerek önlenebilir.
Sonuçlar
(1) Dehar Santrali'ndeki ekipman ve yapı maliyetlerinde önemli tasarruflar, şebekenin boyutu ve sistem yedek kapasitesi üzerindeki etkisi göz önünde bulundurularak büyük birim boyutunun benimsenmesiyle elde edildi.
(2) Jeneratörlerin maliyeti, rotor jant zımbalamaları için yüksek gerilimli çeliğin geliştirilmesi nedeniyle büyük yüksek hızlı hidro jeneratörler için artık mümkün olan şemsiye yapı tasarımının benimsenmesiyle düşürüldü.
(3) Doğal yüksek güç faktörlü jeneratörlerin detaylı çalışmalardan sonra satın alınması, maliyette daha fazla tasarruf sağladı.
(4) Dehar'daki frekans düzenleme istasyonunda jeneratörün dönen parçalarının normal volan etkisi, birbirine bağlı büyük sistem nedeniyle türbin regülatör sisteminin kararlılığı için yeterli kabul edildi.
(5) Elektriksel stabiliteyi sağlamak için EHV şebekelerini besleyen uzak jeneratörlerin özel parametreleri, hızlı tepki veren statik uyarı sistemleri ile karşılanabilir.
(6) Hızlı hareket eden statik uyarı sistemleri, gerekli stabilite marjlarını sağlayabilir.Bununla birlikte, bu tür sistemler, arıza sonrası kararlılığı elde etmek için stabilize edici geri besleme sinyallerini gerektirir.Detaylı çalışmalar yapılmalıdır.
(7) Şebekeye uzun EHV hatları ile bağlanan uzak jeneratörlerin kendi kendine uyarılması ve voltaj kararsızlığı, makinenin hat şarj kapasitesini negatif uyarmaya başvurarak ve/veya kalıcı olarak bağlı EHV şönt reaktörleri kullanarak artırarak önlenebilir.
(8) Jeneratörlerin ve temellerinin tasarımında, küçük maliyetlerle sismik kuvvetlere karşı koruma sağlamak için hükümler konulabilir.
Dehar Jeneratörlerinin Ana Parametreleri
Kısa Devre Oranı = 1.06
Geçici Reaktans Doğrudan Eksen = 0,2
Volan Etkisi = 39,5 x 106 lb ft2
Xnq/Xnd = 1.2'den büyük değil
Gönderim zamanı: 11 Mayıs-2021
