Generator vliegwieleffek en stabiliteit van turbine-reguleerderstelselGenerator vliegwieleffek en stabiliteit van turbine-reguleerderstelselGenerator vliegwieleffek en stabiliteit van turbine-reguleerderstelselGenerator vliegwieleffek en stabiliteit van turbine-reguleerderstelsel
Groot moderne hidro-kragopwekkers het 'n kleiner traagheidskonstante en kan probleme ondervind rakende die stabiliteit van die turbine-beheerstelsel. Dit is as gevolg van die gedrag van die turbinewater, wat as gevolg van sy traagheid aanleiding gee tot waterhamer in drukpype wanneer beheertoestelle bedryf word. Dit word oor die algemeen gekenmerk deur die hidrouliese versnellingstydkonstantes. In geïsoleerde werking, wanneer die frekwensie van die hele stelsel deur die turbine-reguleerder bepaal word, beïnvloed die waterhamer die spoedregulering en onstabiliteit verskyn as jag of frekwensie-swaai. Vir onderling gekoppelde werking met 'n groot stelsel word die frekwensie in wese konstant gehou deur laasgenoemde. Die waterhamer beïnvloed dan die krag wat na die stelsel gevoer word en die stabiliteitsprobleem ontstaan slegs wanneer die krag in 'n geslote lus beheer word, d.w.s. in die geval van daardie hidro-kragopwekkers wat deelneem aan frekwensieregulering.
Die stabiliteit van die turbine-reguleerderrat word grootliks beïnvloed deur die verhouding van die meganiese versnellingstydkonstante as gevolg van die hidrouliese versnellingstydkonstante van die watermassas en deur die wins van die reguleerder. 'n Vermindering van die bogenoemde verhouding het 'n destabiliserende effek en noodsaak 'n vermindering van die reguleerderwins, wat die frekwensiestabilisering nadelig beïnvloed. Gevolglik is 'n minimum vliegwieleffek vir roterende dele van 'n hidro-eenheid nodig wat normaalweg slegs in die kragopwekker voorsien kan word. Alternatiewelik kan die meganiese versnellingstydkonstante verminder word deur die voorsiening van 'n drukontlasklep of 'n stoottenk, ens., maar dit is oor die algemeen baie duur. 'n Empiriese kriterium vir die spoedreguleringsvermoë van 'n hidro-opwekkingseenheid kan gebaseer wees op die spoedstyging van die eenheid wat kan plaasvind met die verwerping van die hele nominale las van die eenheid wat onafhanklik werk. Vir die krageenhede wat in groot onderling gekoppelde stelsels werk en wat nodig is om stelselfrekwensie te reguleer, is die persentasie spoedstygingsindeks soos hierbo bereken, beskou as nie meer as 45 persent nie. Vir kleiner stelsels kan 'n kleiner spoedstyging voorsien word (Verwys na Hoofstuk 4).
Longitudinale deursnee vanaf inlaat na Dehar-kragsentrale
(Bron: Artikel deur Outeur – 2de Wêreldkongres, Internasionale Waterhulpbronvereniging 1979) Vir die Dehar-kragsentrale word die hidrouliese drukwaterstelsel getoon wat die balanseringsberging met die krageenheid verbind, bestaande uit waterinlaat, druktonnel, differensiële stroomtenk en sluis. Deur die maksimum drukstyging in die sluisgate tot 35 persent te beperk, word die beraamde maksimum spoedstyging van die eenheid by verwerping van volle lading uitgewerk tot ongeveer 45 persent met 'n reguleerder wat sluit.
tyd van 9.1 sekondes teen 'n nominale kop van 282 m (925 vt) met die normale vliegwieleffek van die roterende dele van die kragopwekker (d.w.s. vasgestel op grond van temperatuurstygingsoorwegings). In die eerste fase van werking is gevind dat die spoedstyging nie meer as 43 persent was nie. Daar is gevolglik oorweeg dat die normale vliegwieleffek voldoende is vir die regulering van die frekwensie van die stelsel.
Generatorparameters en elektriese stabiliteit
Die generatorparameters wat 'n invloed op stabiliteit het, is die vliegwieleffek, oorgangsreaktansie en kortsluitverhouding. In die aanvanklike stadium van ontwikkeling van die 420 kV EHV-stelsel soos by Dehar, is stabiliteitsprobleme geneig om krities te wees as gevolg van die swak stelsel, laer kortsluitvlak, werking teen die voorste arbeidsfaktor, en die behoefte aan ekonomie in die voorsiening van transmissie-uitlaatpunte en die vasstelling van die grootte en parameters van opwekkingseenhede. Voorlopige oorgangsstabiliteitsstudies op die netwerkontleder (met behulp van konstante spanning agter oorgangsreaktansie) vir die Dehar EHV-stelsel het ook aangedui dat slegs marginale stabiliteit verkry sou word. In die vroeë stadium van ontwerp van die Dehar-kragsentrale is oorweeg dat die spesifisering van generators met normale ...
Die optimalisering van parameters van ander betrokke faktore, veral dié van die opwekkingstelsel, en die bereiking van stabiliteitsvereistes deur die optimalisering van parameters van ander faktore, veral dié van die opwekkingstelsel, sou 'n ekonomies goedkoper alternatief wees. In 'n studie van die Britse Stelsel is ook getoon dat die verandering van generatorparameters vergelykend baie minder effek op die stabiliteitsmarges het. Gevolglik is normale generatorparameters, soos in die bylaag gegee, vir die generator gespesifiseer. Die gedetailleerde stabiliteitsstudies wat uitgevoer is, word gegee.
Lynlaaikapasiteit en spanningsstabiliteit
Afstand-geplaasde hidro-kragopwekkers wat gebruik word om lang, ongelaaide EHV-lyne te laai waarvan die laai kVA meer is as die lynlaaikapasiteit van die masjien. Die masjien kan self-opgewek word en die spanning buite beheer styg. Die voorwaarde vir self-opwekking is dat xc < xd waar xc die kapasitiewe lasreaktansie is en xd die sinchrone direkte-as-reaktansie. Die kapasiteit wat benodig word om een enkele 420 kV ongelaaide lyn E2 /xc tot by Panipat (ontvangskant) te laai, was ongeveer 150 MVAR's teen nominale spanning. In die tweede fase, wanneer 'n tweede 420 kV-lyn van ekwivalente lengte geïnstalleer word, sal die lynlaaikapasiteit wat benodig word om beide ongelaaide lyne gelyktydig teen nominale spanning te laai, ongeveer 300 MVAR's wees.
Die lynlaaikapasiteit beskikbaar teen nominale spanning van die Dehar-kragopwekker soos aangedui deur verskaffers van die toerusting, was soos volg:
(i) 70 persent gegradeerde MVA, d.w.s. 121.8 MVAR lynlading is moontlik met 'n minimum positiewe opwekking van 10 persent.
(ii) Tot 87 persent van gegradeerde MVA, d.w.s. 139 MVAR lynlaaikapasiteit is moontlik met 'n minimum positiewe opwekking van 1 persent.
(iii) Tot 100 persent van die gegradeerde MVAR, d.w.s. 173.8 lynlaaikapasiteit kan verkry word met ongeveer 5 persent negatiewe opwekking en die maksimum lynlaaikapasiteit wat verkry kan word met 'n negatiewe opwekking van 10 persent is 110 persent van die gegradeerde MVA (191 MVAR) volgens BSS.
(iv) Verdere toename in lynlaaikapasiteite is slegs moontlik deur die grootte van die masjien te vergroot. In die geval van (ii) en (iii) is handbeheer van opwekking nie moontlik nie en moet ten volle staatgemaak word op die deurlopende werking van vinnigwerkende outomatiese spanningsreguleerders. Dit is nie ekonomies haalbaar of wenslik om die grootte van die masjien te vergroot met die doel om die lynlaaikapasiteite te verhoog nie. Gevolglik, met inagneming van die bedryfstoestande in die eerste fase van die werking, is besluit om voorsiening te maak vir 'n lynlaaikapasiteit van 191 MVAR's teen nominale spanning vir die kragopwekkers deur negatiewe opwekking op die kragopwekkers te verskaf. Kritieke bedryfstoestande wat spanningsonstabiliteit veroorsaak, kan ook veroorsaak word deur die ontkoppeling van die las aan die ontvangkant. Die verskynsel vind plaas as gevolg van kapasitiewe belasting op die masjien wat verder nadelig beïnvloed word deur die spoedstyging van die kragopwekker. Selfopwekking en spanningsonstabiliteit kan voorkom as.
Xc ≤ n² (Xq + XT)
Waar Xc die kapasitiewe lasreaktansie is, Xq die kwadratuur-as sinchrone reaktansie is en n die maksimum relatiewe oorspoed is wat voorkom by lasverwerping. Daar is voorgestel dat hierdie toestand op die Dehar-generator vermy word deur 'n permanent gekoppelde 400 kV EHV-shuntreaktor (75 MVA) aan die ontvangkant van die lyn te voorsien volgens gedetailleerde studies wat uitgevoer is.
Demperwikkeling
Die hooffunksie van 'n demperwikkeling is die vermoë om oormatige oorspannings te voorkom in die geval van lyn-tot-lyn foute met kapasitiewe laste, waardeur oorspanningspanning op die toerusting verminder word. Met inagneming van afgeleë ligging en lang onderling gekoppelde transmissielyne, is volledig gekoppelde demperwikkelings met die verhouding van kwadratuur- en direkte-as-reaktansies Xnq/Xnd wat nie 1.2 oorskry nie, gespesifiseer.
Generator-eienskappe en opwekkingstelsel
Aangesien kragopwekkers met normale eienskappe gespesifiseer is en voorlopige studies slegs marginale stabiliteit aangedui het, is daar besluit dat hoëspoed-statiese opwekkingstoerusting gebruik moet word om stabiliteitsmarges te verbeter om die mees ekonomiese rangskikking van die toerusting te verkry. Gedetailleerde studies is uitgevoer om die optimale eienskappe van die statiese opwekkingstoerusting te bepaal en word in hoofstuk 10 bespreek.
Seismiese oorwegings
Dehar-kragsentrale val in seismiese sone. Die volgende bepalings in die ontwerp van die hidro-opwekker by Dehar is voorgestel in oorleg met die vervaardigers van toerusting en met inagneming van die seismiese en geologiese toestande op die terrein en die verslag van die Koyna-aardbewingkundigeskomitee wat deur die regering van Indië met die hulp van UNESCO saamgestel is.
Meganiese Sterkte
Dehar-kragopwekkers moet ontwerp word om die maksimum aardbewingversnellingskrag, beide in die vertikale en horisontale rigting, wat by Dehar in die middel van die masjien verwag word, veilig te weerstaan.
Natuurlike Frekwensie
Die natuurlike frekwensie van die masjien moet ver weg (hoër) gehou word van die magnetiese frekwensie van 100 Hz (twee keer die generatorfrekwensie). Hierdie natuurlike frekwensie sal ver verwyderd wees van die aardbewingsfrekwensie en gekontroleer word vir voldoende marge teen die oorheersende aardbewingsfrekwensie en kritieke spoed van die roterende stelsel.
Generator stator ondersteuning
Die generator se stator en onderste stoot- en geleidingslaerfondamente bestaan uit 'n aantal soolplate. Die soolplate word lateraal, benewens die normale vertikale rigting, deur middel van fondamentboute aan die fondament vasgemaak.
Gidslagerontwerp
Geleiderslaers moet van segmenttipe wees en die geleierlaerdele moet versterk word om volle aardbewingskrag te weerstaan. Vervaardigers het verder aanbeveel om die boonste hakie lateraal met die loop (kragopwekkeromhulsel) vas te maak deur middel van staalbalke. Dit sou ook beteken dat die betonloop op sy beurt versterk sal moet word.
Vibrasiedeteksie van Generators
Dit word aanbeveel dat vibrasiedetektors of eksentrisiteitsmeters op turbines en kragopwekkers geïnstalleer word om afskakeling en alarm te aktiveer indien die vibrasies as gevolg van aardbewings 'n voorafbepaalde waarde oorskry. Hierdie toestel kan ook gebruik word om enige ongewone vibrasies van 'n eenheid op te spoor as gevolg van hidrouliese toestande wat die turbine beïnvloed.
Mercury Kontakte
Erge skudding as gevolg van aardbewings kan lei tot valse uitskakeling vir die inisieer van afskakeling van 'n eenheid indien kwikkontakte gebruik word. Dit kan vermy word deur óf anti-vibrasie tipe kwikskakelaars te spesifiseer óf indien nodig deur tydrelais by te voeg.
Gevolgtrekkings
(1) Aansienlike besparings in die koste van toerusting en struktuur by die Dehar-kragsentrale is verkry deur groot eenheidsgroottes aan te neem, met inagneming van die grootte van die netwerk en die invloed daarvan op die stelsel se spaarkapasiteit.
(2) Die koste van kragopwekkers is verminder deur die aanvaarding van 'n sambreelontwerp van konstruksie wat nou moontlik is vir groot hoëspoed-hidrokragopwekkers as gevolg van die ontwikkeling van hoëtreksterkte staal vir rotorrandponsings.
(3) Die verkryging van natuurlike hoë-drywingsfaktor-kragopwekkers na gedetailleerde studies het verdere kostebesparings tot gevolg gehad.
(4) Normale vliegwieleffek van die roterende dele van die generator by die frekwensieregulerende stasie by Dehar is as voldoende beskou vir die stabiliteit van die turbine-reguleerderstelsel as gevolg van die groot onderling gekoppelde stelsel.
(5) Spesiale parameters van afstandgenerators wat EHV-netwerke voed om elektriese stabiliteit te verseker, kan deur vinnige statiese opwekkingstelsels nagekom word.
(6) Vinnigwerkende statiese opwekkingstelsels kan die nodige stabiliteitsmarges bied. Sulke stelsels benodig egter stabiliserende terugvoerseine om stabiliteit na foute te bereik. Gedetailleerde studies moet uitgevoer word.
(7) Selfopwekking en spanningsonstabiliteit van afgeleë kragopwekkers wat deur lang EHV-lyne met die netwerk verbind is, kan voorkom word deur die lynlaaikapasiteit van die masjien te verhoog deur negatiewe opwekking te gebruik en/of deur permanent gekoppelde EHV-shuntreaktore te gebruik.
(8) Voorsienings kan in die ontwerp van kragopwekkers en die fondamente daarvan gemaak word om teen lae koste beskerming teen seismiese kragte te bied.
Hoofparameters van Dehar-kragopwekkers
Kortsluitingsverhouding = 1.06
Oorgangsreaktansie Direkte As = 0.2
Vliegwieleffek = 39.5 x 106 lb ft2
Xnq/Xnd nie groter as = 1.2 nie
Plasingstyd: 11 Mei 2021
