تأثير دولاب الموازنة للمولد واستقرار نظام حاكم التوربينات

تأثير دولاب الموازنة للمولد واستقرار نظام حاكم التوربينات تأثير دولاب الموازنة للمولد واستقرار نظام حاكم التوربينات تأثير دولاب الموازنة واستقرار نظام حاكم التوربينات تأثير دولاب الموازنة واستقرار نظام محافظ التوربينات
تتميز المولدات المائية الحديثة الكبيرة بثبات خمول أصغر وقد تواجه مشاكل تتعلق باستقرار نظام التحكم في التوربينات.ويرجع ذلك إلى سلوك مياه التوربينات ، والتي تؤدي بسبب قصورها الذاتي إلى ظهور مطرقة مائية في أنابيب الضغط عند تشغيل أجهزة التحكم.يتميز هذا بشكل عام بالثوابت الزمنية للتسريع الهيدروليكي.في العملية المنعزلة ، عندما يتم تحديد تردد النظام بأكمله بواسطة حاكم التوربينات ، تؤثر المطرقة المائية على التحكم في السرعة ويظهر عدم الاستقرار كصيد أو تأرجح تردد.للتشغيل المترابط مع نظام كبير ، يظل التردد ثابتًا بشكل أساسي من قبل الأخير.ثم تؤثر مطرقة الماء على الطاقة المغذية للنظام وتنشأ مشكلة الاستقرار فقط عندما يتم التحكم في الطاقة في حلقة مغلقة ، أي في حالة تلك المولدات المائية التي تشارك في تنظيم التردد.

يتأثر استقرار ترس حاكم التوربين بشكل كبير بنسبة ثابت وقت التسارع الميكانيكي بسبب ثابت وقت التسريع الهيدروليكي لكتل ​​الماء وبكسب الحاكم.تخفيض النسبة أعلاه له تأثير مزعزع للاستقرار ويستلزم تقليل كسب المحافظ ، مما يؤثر سلبًا على استقرار التردد.وفقًا لذلك ، يعد الحد الأدنى من تأثير دولاب الموازنة للأجزاء الدوارة للوحدة المائية أمرًا ضروريًا والذي لا يمكن توفيره عادةً إلا في المولد.بدلاً من ذلك ، يمكن تقليل ثابت وقت التسارع الميكانيكي من خلال توفير صمام تنفيس الضغط أو خزان التدفق ، وما إلى ذلك ، ولكنه عمومًا مكلف للغاية.يمكن أن تعتمد المعايير التجريبية لقدرة تنظيم السرعة لوحدة توليد الطاقة المائية على زيادة سرعة الوحدة التي قد تحدث عند رفض الحمل المقدر بالكامل للوحدة التي تعمل بشكل مستقل.بالنسبة لوحدات الطاقة التي تعمل في أنظمة كبيرة مترابطة والمطلوبة لتنظيم تردد النظام ، تم اعتبار أن مؤشر النسبة المئوية لارتفاع السرعة كما تم حسابه أعلاه لا يتجاوز 45 بالمائة.بالنسبة للأنظمة الأصغر ، يتم توفير زيادة سرعة أصغر (راجع الفصل 4).

مقطع طولي من السحب إلى محطة كهرباء دهار
(المصدر: ورقة للمؤلف - المؤتمر العالمي الثاني ، الرابطة الدولية لموارد المياه 1979) بالنسبة لمحطة ديهار للطاقة ، يظهر نظام المياه بالضغط الهيدروليكي الذي يربط تخزين التوازن مع وحدة الطاقة التي تتكون من مدخل المياه ونفق الضغط وخزان التدفق التفاضلي وقلم حبر .تم تحديد الحد الأقصى لارتفاع الضغط في أقلام الحبر إلى 35 بالمائة ، وقد تم تحديد الارتفاع الأقصى للسرعة المقدرة للوحدة عند رفض الحمل الكامل إلى حوالي 45 بالمائة مع إغلاق الحاكم
وقت قدره 9.1 ثانية عند رأس مقدر يبلغ 282 مترًا (925 قدمًا) مع تأثير دولاب الموازنة العادي للأجزاء الدوارة للمولد (أي مثبت على اعتبارات ارتفاع درجة الحرارة فقط).في المرحلة الأولى من العملية ، تبين أن زيادة السرعة لا تزيد عن 43 في المائة.وبناءً على ذلك ، تم اعتبار أن تأثير دولاب الموازنة العادي مناسب لتنظيم تردد النظام.

معلمات المولد والاستقرار الكهربائي
معلمات المولد التي لها تأثير على الاستقرار هي تأثير دولاب الموازنة والمفاعلة العابرة ونسبة ماس كهربائى.في المرحلة الأولى من تطوير نظام الجهد العالي من 420 كيلوفولت كما في دهار ، من المحتمل أن تكون مشاكل الاستقرار حرجة بسبب النظام الضعيف ، وانخفاض مستوى الدائرة القصيرة ، والتشغيل عند عامل الطاقة الرئيسي ، والحاجة إلى الاقتصاد في توفير منافذ النقل وتحديد حجم و معلمات وحدات التوليد.أشارت دراسات الاستقرار المؤقت الأولية على محلل الشبكة (باستخدام جهد ثابت وراء التفاعل العابر) لنظام Dehar EHV أيضًا إلى أنه سيتم الحصول على استقرار هامشي فقط.في المرحلة الأولى من تصميم محطة كهرباء دهار تم اعتبار تحديد المولدات العادية
الخصائص وتحقيق متطلبات الاستقرار من خلال تحسين معايير العوامل الأخرى المعنية خاصة تلك الخاصة بنظام الإثارة سيكون بديلاً أرخص اقتصاديًا.في دراسة للنظام البريطاني ، تبين أيضًا أن تغيير معلمات المولد له تأثير أقل نسبيًا على هوامش الاستقرار.وفقًا لذلك ، تم تحديد معلمات المولد العادية كما هو موضح في الملحق للمولد.يتم إعطاء دراسات الاستقرار التفصيلية التي تم إجراؤها

قدرة شحن الخط واستقرار الجهد
المولدات المائية الموجودة عن بعد والمستخدمة لشحن خطوط EHV الطويلة التي يتم تفريغها والتي يكون كيلوفولط أمبير لشحنها أكبر من سعة شحن خط الماكينة ، قد تصبح الماكينة متحمسة ذاتيًا ويزداد الجهد الكهربائي خارج نطاق السيطرة.شرط الإثارة الذاتية هو أن xc

كانت سعة شحن الخط المتاحة بالجهد المقنن من مولد Dehar كما أوضح موردي المعدات على النحو التالي:
(1) 70 بالمائة من القيمة المضافة المصنفة (MVA) ، أي أن شحن خط 121.8 MVAR ممكن بحد أدنى من الإثارة الإيجابية بنسبة 10 بالمائة.
(2) ما يصل إلى 87 في المائة من MVA المصنف ، أي 139 MVAR سعة شحن خط ممكنة مع الحد الأدنى من الإثارة الإيجابية بنسبة 1 في المائة.
(3) ما يصل إلى 100 في المائة من MVAR المصنف ، أي 173.8 سعة شحن خطية يمكن الحصول عليها بحوالي 5 في المائة من الإثارة السلبية والحد الأقصى لسعة شحن الخط التي يمكن الحصول عليها مع الإثارة السلبية بنسبة 10 في المائة هي 110 في المائة من القيمة المضافة المصنفة (191 ميجا فولت أمبير) ) وفقًا لـ BSS.
(4) لا يمكن زيادة سعة شحن الخط إلا من خلال زيادة حجم الماكينة.في حالة (2) و (3) لا يمكن التحكم اليدوي في الإثارة ويجب الاعتماد بشكل كامل على التشغيل المستمر لمنظمات الجهد الأوتوماتيكية السريعة المفعول.ليس من المجدي اقتصاديًا ولا من المرغوب فيه زيادة حجم الماكينة بغرض زيادة قدرات شحن الخط.وبناءً على ذلك ، مع مراعاة ظروف التشغيل في المرحلة الأولى من التشغيل ، فقد تقرر توفير سعة شحن للخط تبلغ 191 ميجا فولت في الجهد المقنن للمولدات من خلال توفير الإثارة السلبية للمولدات.قد تكون حالة التشغيل الحرجة التي تسبب عدم استقرار الجهد ناتجة أيضًا عن فصل الحمل عند الطرف المستقبِل.تحدث هذه الظاهرة بسبب التحميل بالسعة على الماكينة والذي يتأثر سلبًا بزيادة سرعة المولد.قد يحدث الإثارة الذاتية وعدم استقرار الجهد إذا.

Xc ≤ n2 (Xq + XT)
حيث ، Xc هي مفاعلة حمل سعوية ، Xq هي مفاعلة متزامنة لمحور التربيع و n هي الحد الأقصى للسرعة النسبية التي تحدث عند رفض الحمل.تم اقتراح تجنب هذا الشرط على مولد Dehar من خلال توفير مفاعل تحويلة 400 كيلو فولت EHV متصل بشكل دائم (75 ميجا فولت أمبير) عند الطرف المستلم من الخط وفقًا للدراسات التفصيلية التي تم إجراؤها.

لف المثبط
تتمثل الوظيفة الأساسية لملف المثبط في قدرته على منع الفولتية الزائدة في حالة حدوث أعطال في الخط مع الأحمال السعوية ، وبالتالي تقليل الضغط الزائد على المعدات.مع الأخذ في الاعتبار الموقع البعيد وخطوط النقل الطويلة الموصولة البينية بالكامل تم تحديد ملفات المثبط المتصلة بنسبة التربيع وتفاعلات المحور المباشر Xnq / Xnd التي لا تتجاوز 1.2.

نظام خصائص المولد والإثارة
تم تحديد المولدات ذات الخصائص العادية والدراسات الأولية التي أشارت إلى ثبات هامشي فقط ، فقد تقرر استخدام معدات الإثارة الساكنة عالية السرعة لتحسين هوامش الاستقرار وذلك لتحقيق الترتيب العام الأكثر اقتصادا للمعدات.تم إجراء دراسات مفصلة لتحديد الخصائص المثلى لجهاز الإثارة الاستاتيكية ومناقشتها في الفصل 10.

الاعتبارات الزلزالية
تقع محطة دهار للطاقة في المنطقة الزلزالية.تم اقتراح الأحكام التالية في تصميم المولدات المائية في ديهار بالتشاور مع الشركات المصنعة للمعدات ومع الأخذ في الاعتبار الظروف الزلزالية والجيولوجية في الموقع وتقرير لجنة خبراء الزلازل في Koyna التي شكلتها حكومة الهند بمساعدة اليونسكو.

القوة الميكانيكية
تم تصميم مولدات Dehar لتحمل بأمان أقصى قوة تسريع للزلازل في الاتجاهين الرأسي والأفقي المتوقع في Dehar التي تعمل في وسط الماكينة.

تردد طبيعي
يتم الاحتفاظ بالتردد الطبيعي للآلة بعيدًا (أعلى) عن التردد المغناطيسي البالغ 100 هرتز (ضعف تردد المولد).سيتم إزالة هذا التردد الطبيعي بعيدًا عن تردد الزلزال وسيتم التحقق منه للحصول على هامش مناسب مقابل التردد السائد للزلازل والسرعة الحرجة لنظام الدوران.

دعم المولد الثابت
يتكون الجزء الثابت للمولد وأسس الدفع السفلي ومحمل التوجيه من عدد من الألواح الوحيدة.يتم ربط الألواح الوحيدة بالأساس بشكل جانبي بالإضافة إلى الاتجاه الرأسي العادي بواسطة براغي الأساس.

تصميم تحمل التوجيه
تكون محامل التوجيه من النوع القطاعي ويتم تقوية أجزاء محامل الدليل لتحمل قوة الزلزال الكاملة.أوصى المصنعون كذلك بربط القوس العلوي بشكل جانبي بالبراميل (حاوية المولد) عن طريق عوارض فولاذية.هذا يعني أيضًا أن البرميل الخرساني بدوره يجب أن يتم تقويته.

كشف اهتزاز المولدات
يوصى بتركيب أجهزة كشف الاهتزازات أو عدادات الانحراف على التوربينات والمولدات لبدء الإغلاق والإنذار في حالة تجاوز الاهتزازات الناتجة عن الزلزال قيمة محددة مسبقًا.يمكن استخدام هذا الجهاز أيضًا في الكشف عن أي اهتزازات غير عادية لوحدة بسبب الظروف الهيدروليكية التي تؤثر على التوربين.

اتصالات الزئبق
قد يؤدي الاهتزاز الشديد بسبب الزلزال إلى التعثر الكاذب لبدء إيقاف تشغيل الوحدة في حالة استخدام ملامسات الزئبق.يمكن تجنب ذلك إما عن طريق تحديد مفاتيح التبديل الزئبقية من النوع المضاد للاهتزاز أو إذا وجد ذلك ضروريًا عن طريق إضافة مرحلات التوقيت.

الاستنتاجات
(1) تم تحقيق وفورات كبيرة في تكلفة المعدات والهيكل في محطة كهرباء دهار من خلال اعتماد حجم وحدة كبير مع مراعاة حجم الشبكة وتأثيرها على الطاقة الفائضة للنظام.
(2) تم تخفيض تكلفة المولدات من خلال اعتماد تصميم شامل للبناء والذي أصبح الآن ممكنًا للمولدات المائية الكبيرة عالية السرعة بسبب تطوير الفولاذ عالي الشد لتثقيب حافة الدوار.
(3) أدى شراء مولدات عامل الطاقة الطبيعية بعد إجراء دراسات مفصلة إلى مزيد من التوفير في التكلفة.
(4) اعتبر تأثير دولاب الموازنة العادي للأجزاء الدوارة للمولد في محطة تنظيم التردد في محافظة دهار كافياً لاستقرار نظام حاكم التوربين بسبب النظام الكبير المترابط.
(5) يمكن تلبية المعلمات الخاصة للمولدات البعيدة التي تغذي شبكات EHV لضمان الاستقرار الكهربائي من خلال أنظمة الإثارة الساكنة ذات الاستجابة السريعة.
(6) يمكن أن توفر أنظمة الإثارة الثابتة سريعة المفعول هوامش الاستقرار اللازمة.ومع ذلك ، تتطلب هذه الأنظمة استقرار إشارات التغذية العكسية لتحقيق الاستقرار بعد الخطأ.يجب إجراء دراسات مفصلة.
(7) يمكن منع الإثارة الذاتية وعدم استقرار الجهد للمولدات البعيدة المترابطة مع الشبكة بواسطة خطوط EHV طويلة عن طريق زيادة سعة شحن خط الماكينة عن طريق اللجوء إلى الإثارة السلبية و / أو عن طريق استخدام مفاعلات تحويل EHV متصلة بشكل دائم.
(8) يمكن وضع أحكام في تصميم المولدات وأسسها لتوفير ضمانات ضد القوى الزلزالية بتكاليف صغيرة.

المواصفات الرئيسية لمولدات دهار
نسبة الدائرة القصيرة = 1.06
المحور المباشر للمفاعلة العابرة = 0.2
تأثير دولاب الموازنة = 39.5 × 106 رطل قدم مربع
Xnq / Xnd ليس أكبر من = 1.2