Riviere in die natuur het almal 'n sekere helling. Water vloei langs die rivierbedding onder die werking van swaartekrag. Water op hoë hoogtes bevat oorvloedige potensiële energie. Met behulp van hidrouliese strukture en elektromeganiese toerusting kan die energie van water omgeskakel word in elektriese energie, dit wil sê, hidrokragopwekking. Die beginsel van hidrokragopwekking is ons elektromagnetiese induksie, dit wil sê, wanneer 'n geleier die magnetiese vloedlyne in 'n magnetiese veld sny, sal dit stroom genereer. Onder hulle word die "beweging" van die geleier in die magnetiese veld bewerkstellig deur die watervloei wat die turbine tref om waterenergie in rotasiemeganiese energie om te skakel; en die magnetiese veld word amper altyd gevorm deur die opwekkingsstroom wat gegenereer word deur die opwekkingstelsel wat deur die generator se rotorwikkeling vloei, dit wil sê, die magnetisme word deur elektrisiteit opgewek.
1. Wat is die opwekkingstelsel? Om die energie-omskakeling te bewerkstellig, benodig die sinchrone generator 'n GS-magneetveld, en die GS-stroom wat hierdie magneetveld genereer, word die opwekkingsstroom van die generator genoem. Oor die algemeen word die proses om 'n magneetveld in die generatorrotor volgens die beginsel van elektromagnetiese induksie te vorm, opwekking genoem. Die opwekkingstelsel verwys na die toerusting wat opwekkingsstroom vir die sinchrone generator verskaf. Dit is 'n belangrike deel van die sinchrone generator. Dit bestaan oor die algemeen uit twee hoofdele: die opwekkingskrageenheid en die opwekkingsreguleerder. Die opwekkingskrageenheid verskaf opwekkingsstroom aan die sinchrone generatorrotor, en die opwekkingsreguleerder beheer die uitset van die opwekkingskrageenheid volgens die insetsein en die gegewe reguleringskriteria.
2. Funksie van die opwekkingstelsel Die opwekkingstelsel het die volgende hooffunksies: (1) Onder normale bedryfstoestande verskaf dit die generator se opwekkingstroom en pas die opwekkingstroom aan volgens die gegewe wet volgens die generator se terminaalspanning en lastoestande om spanningsstabiliteit te handhaaf. Waarom kan spanningsstabiliteit gehandhaaf word deur die opwekkingstroom aan te pas? Daar is 'n benaderde verband tussen die geïnduseerde potensiaal (d.w.s. geenlaspotensiaal) Ed van die generator se statorwikkeling, die terminaalspanning Ug, die reaktiewe lasstroom Ir van die generator en die longitudinale sinchrone reaktansie Xd:
Die geïnduseerde potensiaal Ed is eweredig aan die magnetiese vloed, en die magnetiese vloed hang af van die grootte van die opwekkingstroom. Wanneer die opwekkingstroom onveranderd bly, bly die magnetiese vloed en die geïnduseerde potensiaal Ed onveranderd. Uit die bogenoemde formule kan gesien word dat die terminaalspanning van die generator sal afneem met die toename van die reaktiewe stroom. Om egter aan die gebruiker se vereistes vir kragkwaliteit te voldoen, moet die terminaalspanning van die generator basies onveranderd bly. Dit is duidelik dat die manier om hierdie vereiste te bereik, is om die opwekkingstroom van die generator aan te pas soos die reaktiewe stroom Ir verander (dit wil sê, die las verander). (2) Volgens die lastoestande word die opwekkingstroom volgens 'n gegewe reël aangepas om die reaktiewe krag aan te pas. Waarom is dit nodig om reaktiewe krag aan te pas? Baie elektriese toerusting werk gebaseer op die beginsel van elektromagnetiese induksie, soos transformators, motors, sweismasjiene, ens. Hulle maak almal staat op die vestiging van 'n wisselende magnetiese veld om energie om te skakel en oor te dra. Die elektriese krag wat benodig word om 'n wisselende magnetiese veld en geïnduseerde magnetiese vloed te vestig, word reaktiewe krag genoem. Alle elektriese toerusting met elektromagnetiese spoele verbruik reaktiewe krag om 'n magnetiese veld te vestig. Sonder reaktiewe krag sal die motor nie draai nie, die transformator sal nie die spanning kan transformeer nie, en baie elektriese toerusting sal nie werk nie. Daarom is reaktiewe krag geensins nuttelose krag nie. Onder normale omstandighede verkry elektriese toerusting nie net aktiewe krag van die kragopwekker nie, maar moet dit ook reaktiewe krag van die kragopwekker verkry. As die reaktiewe krag in die kragnetwerk skaars is, sal die elektriese toerusting nie genoeg reaktiewe krag hê om 'n normale elektromagnetiese veld te vestig nie. Dan kan hierdie elektriese toerusting nie die nominale werking handhaaf nie, en die terminaalspanning van die elektriese toerusting sal daal, wat die normale werking van die elektriese toerusting beïnvloed. Daarom is dit nodig om die reaktiewe krag aan te pas volgens die werklike las, en die reaktiewe kraglewering deur die kragopwekker hou verband met die grootte van die opwekkingsstroom. Die spesifieke beginsel sal nie hier uitgebrei word nie. (3) Wanneer 'n kortsluitingongeluk in die kragstelsel plaasvind of ander redes veroorsaak dat die kragopwekker se terminaalspanning ernstig daal, kan die kragopwekker met geweld opgewek word om die dinamiese stabiliteitslimiet van die kragstelsel en die akkuraatheid van die relaisbeskermingsaksie te verbeter. (4) Wanneer die oorspanning van die kragopwekker voorkom as gevolg van skielike lasafskeiding en ander redes, kan die kragopwekker gedemagnetiseer word om die oormatige toename in die kragopwekker se terminaalspanning te beperk. (5) Verbeter die statiese stabiliteit van die kragstelsel. (6) Wanneer 'n fase-tot-fase kortsluiting binne die kragopwekker en op sy looddrade voorkom, of die kragopwekker se terminaalspanning te hoog is, word demagnetisering vinnig uitgevoer om die uitbreiding van die ongeluk te beperk. (7) Die reaktiewe krag van die parallelle kragopwekkers kan redelik versprei word.
3. Klassifikasie van opwekkingstelsels Volgens die manier waarop die generator die opwekkingsstroom verkry (dit wil sê die toevoermetode van die opwekkingskragbron), kan die opwekkingstelsel verdeel word in eksterne opwekking en self-opwekking: die opwekkingsstroom wat van ander kragbronne verkry word, word eksterne opwekking genoem; die opwekkingsstroom wat van die generator self verkry word, word self-opwekking genoem. Volgens die gelykrigtingsmetode kan dit verdeel word in roterende opwekking en statiese opwekking. Die statiese opwekkingstelsel het nie 'n spesiale opwekkingsmasjien nie. As dit die opwekkingskrag van die generator self verkry, word dit self-opwekking statiese opwekking genoem. Self-opwekking statiese opwekking kan verdeel word in selfparallelle opwekking en self-saamgestelde opwekking.
Die mees algemeen gebruikte opwekkingsmetode is selfparallelle opwekkings-statiese opwekking, soos in die figuur hieronder getoon. Dit verkry die opwekkingskrag deur die gelykrigtertransformator wat aan die generator se uitlaat gekoppel is, en verskaf die generator se opwekkingsstroom na gelykrigting.
Bedradingsdiagram van selfparallelle opwekking statiese gelykrigter opwekkingstelsel
Die selfparallelle opwekkings-statiese opwekkingstelsel bestaan hoofsaaklik uit die volgende dele: opwekkingstransformator, gelykrigter, demagnetiseringstoestel, reguleringsbeheerder en oorspanningsbeskermingstoestel. Hierdie vyf dele voltooi onderskeidelik die volgende funksies:
(1) Opwekkingstransformator: Verminder die spanning aan die masjienkant tot 'n spanning wat ooreenstem met die gelykrigter.
(2) Gelykrigter: Dit is die kernkomponent van die hele stelsel. 'n Driefase-volledig beheerde brugkring word dikwels gebruik om die omskakelingstaak van WS na GS te voltooi.
(3) Demagnetiseringstoestel: Die demagnetiseringstoestel bestaan uit twee dele, naamlik die demagnetiseringskakelaar en die demagnetiseringsweerstand. Hierdie toestel is verantwoordelik vir die vinnige demagnetisering van die eenheid in die geval van 'n ongeluk.
(4) Reguleringsbeheerder: Die beheertoestel van die opwekkingstelsel verander die opwekkingsstroom deur die geleidingshoek van die tiristor van die gelykrigtertoestel te beheer om die effek van die regulering van die reaktiewe krag en spanning van die generator te bereik.
(5) Oorspanningsbeskerming: Wanneer die generatorrotorkring 'n oorspanning het, word die kring aangeskakel om die oorspanningsenergie te verbruik, die oorspanningswaarde te beperk en die generatorrotorwikkeling en die gekoppelde toerusting daarvan te beskerm.
Die voordele van die selfparallelle opwekkings-statiese opwekkingstelsel is: eenvoudige struktuur, minder toerusting, lae belegging en minder onderhoud. Die nadeel is dat wanneer die generator of stelsel kortgesluit word, die opwekkingsstroom sal verdwyn of aansienlik sal daal, terwyl die opwekkingsstroom op hierdie tydstip aansienlik verhoog moet word (d.w.s. geforseerde opwekking). Aangesien moderne groot eenhede egter meestal geslote busstawe gebruik, en hoëspanningsnetwerke oor die algemeen toegerus is met vinnige beskerming en hoë betroubaarheid, neem die aantal eenhede wat hierdie opwekkingsmetode gebruik, toe, en dit is ook die opwekkingsmetode wat deur regulasies en spesifikasies aanbeveel word. 4. Elektriese rem van die eenheid Wanneer die eenheid afgelaai en afgeskakel word, word 'n deel van die meganiese energie gestoor as gevolg van die groot rotasietraagheid van die rotor. Hierdie deel van die energie kan slegs heeltemal gestop word nadat dit omgeskakel is in wrywingshitte-energie van die druklager, geleidingslaer en lug. Aangesien die wrywingsverlies van die lug eweredig is aan die kwadraat van die lineêre snelheid van die omtrek, daal die rotorspoed aanvanklik baie vinnig, en dan sal dit vir 'n lang tyd teen 'n lae spoed luier. Wanneer die eenheid vir 'n lang tyd teen 'n lae spoed loop, kan die drukbus uitbrand omdat die oliefilm tussen die spieëlplaat onder die drukkop en die laerbus nie gevestig kan word nie. Om hierdie rede, tydens die afskakelproses, wanneer die spoed van die eenheid tot 'n sekere gespesifiseerde waarde daal, moet die eenheid se remstelsel in gebruik geneem word. Die eenheid se rem word verdeel in elektriese rem, meganiese rem en gekombineerde rem. Elektriese rem is om die driefase-generator se stator by die masjien-uitlaat te kortsluit nadat die generator ontkoppel en gedemagnetiseer is, en te wag totdat die eenheid se spoed tot ongeveer 50% tot 60% van die nominale spoed daal. Deur 'n reeks logiese bewerkings word die remkrag voorsien, en die opwekkingsreguleerder skakel oor na die elektriese remmodus om opwekkingsstroom by die generator se rotorwikkeling te voeg. Omdat die generator roteer, veroorsaak die stator 'n kortsluitstroom onder die werking van die rotor se magnetiese veld. Die elektromagnetiese wringkrag wat gegenereer word, is net teenoor die traagheidsrigting van die rotor, wat 'n remrol speel. In die proses om elektriese rem te verwesenlik, moet die remkragtoevoer ekstern voorsien word, wat nou verwant is aan die hoofstroombaanstruktuur van die opwekkingstelsel. Verskeie maniere om die elektriese remopwekkingskragtoevoer te verkry, word in die figuur hieronder getoon.
Verskeie maniere om die elektriese rem-opwekkingskragtoevoer te verkry
In die eerste manier is die opwekkingstoestel 'n selfparallelle opwekkingsbedradingmetode. Wanneer die masjienkant kortgesluit word, het die opwekkingstransformator geen kragtoevoer nie. Die remkragtoevoer kom van 'n toegewyde remtransformator, en die remtransformator is aan die krag van die aanleg gekoppel. Soos hierbo genoem, gebruik die meeste hidrokragprojekte 'n selfparallelle opwekkings-statiese gelykrigter-opwekkingstelsel, en dit is meer ekonomies om 'n gelykrigterbrug vir die opwekkingstelsel en die elektriese remstelsel te gebruik. Daarom is hierdie metode om die elektriese rem-opwekkingskragtoevoer te verkry meer algemeen. Die elektriese remwerkvloei van hierdie metode is soos volg:
(1) Die eenheid se uitlaatstroombreker word oopgemaak en die stelsel word ontkoppel.
(2) Die rotorwikkeling word gedemagnetiseer.
(3) Die kragskakelaar aan die sekondêre kant van die opwekkingstransformator word oopgemaak.
(4) Die eenheid se elektriese remkortsluitskakelaar is gesluit.
(5) Die kragskakelaar aan die sekondêre kant van die elektriese remtransformator is gesluit.
(6) Die gelykrigterbrug-tiristor word geaktiveer om te gelei, en die eenheid gaan in die elektriese remtoestand.
(7) Wanneer die spoed van die eenheid nul is, word die elektriese rem vrygestel (indien gekombineerde rem gebruik word, word meganiese rem toegepas wanneer die spoed 5% tot 10% van die nominale spoed bereik). 5. Intelligente opwekkingstelsel Intelligente hidrokragsentrale verwys na 'n hidrokragsentrale of hidrokragstasiegroep met inligtingdigitalisering, kommunikasienetwerke, geïntegreerde standaardisering, besigheidsinteraksie, bedryfsoptimalisering en intelligente besluitneming. Intelligente hidrokragsentrales word vertikaal verdeel in proseslaag, eenheidslaag en stasiebeheerlaag, met behulp van 'n 3-laag 2-netwerkstruktuur van proseslaagnetwerk (GOOSE-netwerk, SV-netwerk) en stasiebeheerlaagnetwerk (MMS-netwerk). Intelligente hidrokragsentrales moet deur intelligente toerusting ondersteun word. As die kernbeheerstelsel van die hidroturbine-kragopwekkerstel, speel die tegnologiese ontwikkeling van die opwekkingstelsel 'n belangrike ondersteunende rol in die konstruksie van intelligente hidrokragsentrales.
In intelligente hidrokragsentrales, benewens die voltooiing van basiese take soos die aan- en afskakeling van die turbine-generatorstel, die verhoging en verlaging van reaktiewe krag, en noodafsluiting, moet die opwekkingstelsel ook in staat wees om aan die IEC61850-datamodellering- en kommunikasiefunksies te voldoen, en kommunikasie met die stasiebeheerlaagnetwerk (MMS-netwerk) en die proseslaagnetwerk (GOOSE-netwerk en SV-netwerk) te ondersteun. Die opwekkingstelseltoestel is op die eenheidslaag van die intelligente hidrokragstasiestelselstruktuur gerangskik, en die samesmeltingseenheid, intelligente terminaal, hulpbeheereenheid en ander toestelle of intelligente toerusting is op die proseslaag gerangskik. Die stelselstruktuur word in die figuur hieronder getoon.
Intelligente opwekkingstelsel
Die gasheerrekenaar van die stasiebeheerlaag van die intelligente waterkragaanleg voldoen aan die vereistes van die IEC61850-kommunikasiestandaard en stuur die sein van die opwekkingstelsel na die gasheerrekenaar van die moniteringstelsel via die MMS-netwerk. Die intelligente opwekkingstelsel moet in staat wees om met die GOOSE-netwerk en SV-netwerkskakelaars te koppel om data by die proseslaag in te samel. Die proseslaag vereis dat die data wat deur CT, PT en plaaslike komponente uitgevoer word, almal in digitale vorm is. CT en PT word aan die saamsmelteenheid gekoppel (elektroniese transformators word deur optiese kabels gekoppel, en elektromagnetiese transformators word deur kabels gekoppel). Nadat die stroom- en spanningsdata gedigitaliseer is, word hulle via optiese kabels aan die SV-netwerkskakelaar gekoppel. Die plaaslike komponente moet via kabels aan die intelligente terminaal gekoppel word, en die skakelaar of analoogseine word in digitale seine omgeskakel en via optiese kabels na die GOOSE-netwerkskakelaar oorgedra. Tans het die opwekkingstelsel basies die kommunikasiefunksie met die stasiebeheerlaag MMS-netwerk en die proseslaag GOOSE/SV-netwerk. Benewens die voldoening aan die netwerkinligting-interaksie van die IEC61850-kommunikasiestandaard, moet die intelligente opwekkingstelsel ook omvattende aanlynmonitering, intelligente foutdiagnose en gerieflike toetswerking en instandhouding hê. Die werkverrigting en toepassingseffek van die ten volle funksionele intelligente opwekkingstoestel moet in toekomstige werklike ingenieurstoepassings getoets word.
Plasingstyd: Okt-09-2024
