Təbiətdəki çayların hamısının müəyyən bir yamacı var. Su cazibə qüvvəsinin təsiri altında çay yatağı boyunca axır. Yüksək hündürlüklərdəki su bol potensial enerjiyə malikdir. Hidravlik qurğuların və elektromexaniki avadanlıqların köməyi ilə suyun enerjisi elektrik enerjisinə, yəni hidroenerji istehsalına çevrilə bilər. Hidroenerji istehsalının prinsipi elektromaqnit induksiyamızdır, yəni bir keçirici maqnit sahəsindəki maqnit axın xətlərini kəsdikdə cərəyan yaradacaq. Bunlardan biri də keçiricinin maqnit sahəsindəki "hərəkəti", su axınının turbinə təsir edərək su enerjisini fırlanma mexaniki enerjisinə çevirməsi ilə əldə edilir; və maqnit sahəsi demək olar ki, həmişə generator rotorunun sarımından axan həyəcan sistemi tərəfindən yaradılan həyəcan cərəyanı ilə əmələ gəlir, yəni maqnetizm elektrik enerjisi ilə yaradılır.
1. Həyəcan sistemi nədir? Enerji çevrilməsini həyata keçirmək üçün sinxron generatorun DC maqnit sahəsinə ehtiyacı var və bu maqnit sahəsini yaradan DC cərəyanı generatorun həyəcan cərəyanı adlanır. Ümumiyyətlə, elektromaqnit induksiyası prinsipinə uyğun olaraq generator rotorunda maqnit sahəsinin əmələ gəlməsi prosesi həyəcan adlanır. Həyəcan sistemi sinxron generator üçün həyəcan cərəyanı təmin edən avadanlıqlara aiddir. Sinxron generatorun vacib bir hissəsidir. Ümumiyyətlə iki əsas hissədən ibarətdir: həyəcan güc bloku və həyəcan tənzimləyicisi. Həyəcan güc bloku sinxron generator rotoruna həyəcan cərəyanı verir və həyəcan tənzimləyicisi giriş siqnalına və verilən tənzimləmə meyarlarına uyğun olaraq həyəcan güc blokunun çıxışını idarə edir.
2. Həyəcan sisteminin funksiyası Həyəcan sistemi aşağıdakı əsas funksiyalara malikdir: (1) Normal iş şəraitində generatoru həyəcanlandırma cərəyanı ilə təmin edir və gərginlik sabitliyini qorumaq üçün generator terminalının gərginliyinə və yük şərtlərinə uyğun olaraq verilən qanuna uyğun olaraq həyəcanlandırma cərəyanını tənzimləyir. Həyəcanlandırma cərəyanını tənzimləməklə gərginlik sabitliyi nə üçün saxlanıla bilər? Generator stator sarımının induksiya potensialı (yəni, yüksüz potensial) Ed, terminal gərginliyi Ug, generatorun reaktiv yük cərəyanı Ir və uzununa sinxron reaktivlik Xd arasında təxmini əlaqə mövcuddur:
İnduksiya edilmiş potensial Ed maqnit axını ilə mütənasibdir və maqnit axını həyəcan cərəyanının böyüklüyündən asılıdır. Həyəcan cərəyanı dəyişməz qaldıqda, maqnit axını və induksiya edilmiş potensial Ed dəyişməz qalır. Yuxarıdakı düsturdan görünür ki, generatorun terminal gərginliyi reaktiv cərəyanın artması ilə azalacaq. Lakin, istifadəçinin enerji keyfiyyətinə dair tələblərini ödəmək üçün generatorun terminal gərginliyi əsasən dəyişməz qalmalıdır. Aydındır ki, bu tələbə nail olmağın yolu reaktiv cərəyan Ir dəyişdikcə (yəni yük dəyişdikcə) generatorun həyəcan cərəyanını tənzimləməkdir. (2) Yük şərtlərinə uyğun olaraq, reaktiv gücü tənzimləmək üçün həyəcan cərəyanı müəyyən bir qaydaya uyğun olaraq tənzimlənir. Reaktiv gücü tənzimləmək niyə lazımdır? Bir çox elektrik avadanlığı, məsələn, transformatorlar, mühərriklər, qaynaq maşınları və s. elektromaqnit induksiyası prinsipi əsasında işləyir. Hamısı enerjini çevirmək və ötürmək üçün alternativ maqnit sahəsinin yaradılmasına əsaslanır. Alternativ maqnit sahəsi və induksiya edilmiş maqnit axını yaratmaq üçün tələb olunan elektrik enerjisinə reaktiv güc deyilir. Elektromaqnit rulonları olan bütün elektrik avadanlıqları maqnit sahəsi yaratmaq üçün reaktiv güc sərf edir. Reaktiv güc olmadan mühərrik fırlanmayacaq, transformator gərginliyi çevirə bilməyəcək və bir çox elektrik avadanlıqları işləməyəcək. Buna görə də, reaktiv güc heç də faydasız güc deyil. Normal şəraitdə elektrik avadanlıqları yalnız generatordan aktiv güc əldə etmir, həm də generatordan reaktiv güc əldə etməlidir. Elektrik şəbəkəsindəki reaktiv güc çatışmazsa, elektrik avadanlıqları normal elektromaqnit sahəsi yaratmaq üçün kifayət qədər reaktiv gücə malik olmayacaq. Bu halda, bu elektrik avadanlıqları nominal işləməyi davam etdirə bilmir və elektrik avadanlıqlarının terminal gərginliyi düşəcək və beləliklə, elektrik avadanlıqlarının normal işləməsinə təsir edəcək. Buna görə də, reaktiv gücü faktiki yükə uyğun olaraq tənzimləmək lazımdır və generatorun reaktiv güc çıxışı həyəcan cərəyanının böyüklüyü ilə əlaqədardır. Xüsusi prinsip burada ətraflı izah olunmayacaq. (3) Enerji sistemində qısaqapanma qəzası baş verdikdə və ya generator terminal gərginliyinin ciddi şəkildə düşməsinə səbəb olan digər səbəblər olduqda, enerji sisteminin dinamik sabitlik limitini və röle mühafizəsi təsirinin dəqiqliyini artırmaq üçün generator məcburi şəkildə həyəcanlana bilər. (4) Generatorun həddindən artıq gərginliyi qəfil yük azalması və digər səbəblərdən baş verdikdə, generator terminal gərginliyinin həddindən artıq artımını məhdudlaşdırmaq üçün generator məcburi şəkildə demaqnitləşdirilə bilər. (5) Enerji sisteminin statik sabitliyini artırmaq. (6) Generatorun içərisində və onun aparıcı naqillərində fazadan fazaya qısaqapanma baş verdikdə və ya generator terminal gərginliyi çox yüksək olduqda, qəzanın genişlənməsini məhdudlaşdırmaq üçün tez bir zamanda demaqnitləşdirmə aparılır. (7) Paralel generatorların reaktiv gücü ağlabatan şəkildə paylana bilər.
3. Həyəcan sistemlərinin təsnifatı Generatorun həyəcan cərəyanını əldə etmə üsuluna (yəni həyəcan enerjisi təchizatının təchizatı metoduna) görə, həyəcan sistemi xarici həyəcan və öz-özünə həyəcanlanmaya bölünə bilər: digər enerji mənbələrindən əldə edilən həyəcan cərəyanı xarici həyəcan adlanır; generatorun özündən əldə edilən həyəcan cərəyanı öz-özünə həyəcanlanma adlanır. Düzəldici metoda görə, onu fırlanan həyəcan və statik həyəcanlanmaya bölmək olar. Statik həyəcan sisteminin xüsusi həyəcanlandırma maşını yoxdur. Əgər həyəcan gücünü generatorun özündən alırsa, buna öz-özünə həyəcanlanma statik həyəcanlanma deyilir. Öz-özünə həyəcanlanma statik həyəcanlanma öz-özünə paralel həyəcanlanma və öz-özünə birləşmə həyəcanına bölünə bilər.
Ən çox istifadə edilən həyəcanlandırma metodu, aşağıdakı şəkildə göstərildiyi kimi, öz-özünə paralel həyəcanlandırma statik həyəcanlandırmadır. Bu, həyəcanlandırma gücünü generator çıxışına qoşulmuş rektifikator transformatoru vasitəsilə əldə edir və düzəldildikdən sonra generatora həyəcanlandırma cərəyanı verir.
Öz-özünə paralel həyəcanlanma statik düzəldici həyəcanlanma sisteminin naqil sxemi
Öz-özünə paralel həyəcanlanma statik həyəcanlanma sistemi əsasən aşağıdakı hissələrdən ibarətdir: həyəcanlanma transformatoru, düzəldici, demaqnetizasiya cihazı, tənzimləmə nəzarətçisi və həddindən artıq gərginlikdən qorunma cihazı. Bu beş hissə müvafiq olaraq aşağıdakı funksiyaları yerinə yetirir:
(1) Həyəcan transformatoru: Maşın ucundakı gərginliyi düzəldiciyə uyğun bir gərginliyə endirin.
(2) Düzəldici: Bütün sistemin əsas komponentidir. AC-dən DC-yə çevirmə işini yerinə yetirmək üçün tez-tez üç fazalı tam idarə olunan körpü dövrəsi istifadə olunur.
(3) Maqnitsizləşdirmə cihazı: Maqnitsizləşdirmə cihazı iki hissədən ibarətdir: demaqnitsizləşdirmə açarı və demaqnitsizləşdirmə rezistoru. Bu cihaz qəza halında cihazın sürətli demaqnitsizləşdirilməsindən məsuldur.
(4) Tənzimləmə nəzarətçisi: Həyəcanlandırma sisteminin idarəetmə cihazı, generatorun reaktiv gücünü və gərginliyini tənzimləmək effektinə nail olmaq üçün düzəldici cihazın tiristorunun keçiricilik bucağını idarə etməklə həyəcanlanma cərəyanını dəyişdirir.
(5) Həddindən artıq gərginlikdən qorunma: Generator rotor dövrəsində həddindən artıq gərginlik olduqda, dövrə həddindən artıq gərginlik enerjisini istehlak etmək, həddindən artıq gərginlik dəyərini məhdudlaşdırmaq və generator rotorunun sarımını və ona qoşulmuş avadanlıqları qorumaq üçün işə salınır.
Öz-özünə paralel həyəcanlandırma statik həyəcanlandırma sisteminin üstünlükləri bunlardır: sadə quruluş, daha az avadanlıq, az investisiya və daha az texniki xidmət. Dezavantajı odur ki, generator və ya sistem qısaqapanma zamanı həyəcanlandırma cərəyanı yox olacaq və ya çox azalacaq, həyəcanlandırma cərəyanı isə bu zaman çox artırılmalıdır (yəni məcburi həyəcanlandırma). Lakin, müasir böyük qurğuların əsasən qapalı şinlərdən istifadə etdiyini və yüksək gərginlikli elektrik şəbəkələrinin ümumiyyətlə sürətli qorunma və yüksək etibarlılıqla təchiz olunduğunu nəzərə alsaq, bu həyəcanlandırma metodundan istifadə edən qurğuların sayı artır və bu da qaydalar və spesifikasiyalarla tövsiyə olunan həyəcanlandırma metodudur. 4. Qurğunun elektrik əyləci Qurğu boşaldıldıqda və söndürüldükdə, rotorun böyük fırlanma ətaləti səbəbindən mexaniki enerjinin bir hissəsi saxlanılır. Enerjinin bu hissəsi yalnız itələmə yatağının, istiqamətləndirici yatağının və havanın sürtünmə istilik enerjisinə çevrildikdən sonra tamamilə dayandırıla bilər. Havanın sürtünmə itkisi dairənin xətti sürətinin kvadratı ilə mütənasib olduğundan, rotor sürəti əvvəlcə çox tez düşür və sonra aşağı sürətlə uzun müddət boş dayanacaq. Blok uzun müddət aşağı sürətlə işlədikdə, itələmə kolu yanıb çıxa bilər, çünki itələmə başlığının altındakı güzgü lövhəsi ilə yataq kolu arasındakı yağ təbəqəsi qurulmaya bilər. Bu səbəbdən, söndürmə prosesi zamanı, bölmənin sürəti müəyyən bir dəyərə düşdükdə, bölmənin əyləc sistemi istifadəyə verilməlidir. Blok əyləci elektrik əyləci, mexaniki əyləc və birləşdirilmiş əyləc bölünür. Elektrik əyləci, generator ayrıldıqdan və maqnitsizləşdirildikdən sonra maşın ucundakı çıxışda üç fazalı generator statorunu qısaqapanmadan və bölmə sürətinin nominal sürətin təxminən 50%-dən 60%-ə qədər düşməsini gözləməkdən ibarətdir. Bir sıra məntiqi əməliyyatlar vasitəsilə əyləc gücü təmin edilir və həyəcan tənzimləyicisi generator rotorunun sarımına həyəcan cərəyanı əlavə etmək üçün elektrik əyləc rejiminə keçir. Generator fırlandığı üçün stator rotorun maqnit sahəsinin təsiri altında qısaqapanma cərəyanı yaradır. Yaranan elektromaqnit fırlanma anı, əyləc rolunu oynayan rotorun ətalət istiqamətinin tam əksidir. Elektrik əyləcinin həyata keçirilməsi prosesində əyləc enerji təchizatı xaricdən təmin edilməlidir ki, bu da həyəcan sisteminin əsas dövrə quruluşu ilə sıx bağlıdır. Elektrik əyləc həyəcan təchizatını əldə etməyin müxtəlif yolları aşağıdakı şəkildə göstərilmişdir.
Elektrik əyləc həyəcanlandırma enerji təchizatını əldə etməyin müxtəlif yolları
Birinci şəkildə, həyəcanlandırma cihazı öz-özünə paralel həyəcanlandırma naqilləri üsuludur. Maşın ucu qısaqapanma olduqda, həyəcanlandırma transformatorunun enerji təchizatı yoxdur. Əyləc enerji təchizatı xüsusi əyləc transformatorundan gəlir və əyləc transformatoru stansiya enerjisinə qoşulur. Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, əksər su elektrik stansiyaları layihələrində öz-özünə paralel həyəcanlandırma statik düzəldici həyəcanlandırma sistemindən istifadə olunur və həyəcanlandırma sistemi və elektrik əyləc sistemi üçün düzəldici körpüdən istifadə etmək daha qənaətlidir. Buna görə də, elektrik əyləc həyəcanlandırma enerji təchizatını əldə etməyin bu üsulu daha çox yayılmışdır. Bu metodun elektrik əyləc iş axını aşağıdakı kimidir:
(1) Cihazın çıxış avtomatik açarı açılır və sistem ayrılır.
(2) Rotor sarğısı maqnitsizləşdirilib.
(3) Həyəcan transformatorunun ikincil tərəfindəki güc açarı açılır.
(4) Blok elektrik əyləc qısaqapanma açarı bağlıdır.
(5) Elektrik əyləc transformatorunun ikincil tərəfindəki güc açarı bağlıdır.
(6) Düzəldici körpü tiristoru işə salınır və qurğu elektrik əyləc vəziyyətinə keçir.
(7) Qurğunun sürəti sıfır olduqda, elektrik əyləci buraxılır (birləşdirilmiş əyləc istifadə olunarsa, sürət nominal sürətin 5%-dən 10%-ə çatdıqda mexaniki əyləc tətbiq olunur). 5. Ağıllı həyəcanlandırma sistemi Ağıllı su elektrik stansiyası məlumat rəqəmsallaşdırması, rabitə şəbəkəsi, inteqrasiya olunmuş standartlaşdırma, biznes qarşılıqlı əlaqəsi, əməliyyat optimallaşdırması və ağıllı qərar qəbuletmə ilə təchiz olunmuş su elektrik stansiyası və ya su elektrik stansiyası qrupuna aiddir. Ağıllı su elektrik stansiyaları, proses təbəqəsi şəbəkəsinin (GOOSE şəbəkəsi, SV şəbəkəsi) və stansiya idarəetmə təbəqəsi şəbəkəsinin (MMS şəbəkəsi) 3 qatlı 2 şəbəkəli strukturundan istifadə edərək, proses təbəqəsi, vahid təbəqəsi və stansiya idarəetmə təbəqəsinə şaquli olaraq bölünür. Ağıllı su elektrik stansiyalarının ağıllı avadanlıqla dəstəklənməsinə ehtiyac var. Hidroturbin generator dəstinin əsas idarəetmə sistemi kimi, həyəcanlandırma sisteminin texnoloji inkişafı ağıllı su elektrik stansiyalarının tikintisində mühüm dəstəkləyici rol oynayır.
Ağıllı su elektrik stansiyalarında turbin generator dəstini işə salmaq və dayandırmaq, reaktiv gücü artırmaq və azaltmaq və təcili söndürmə kimi əsas tapşırıqları yerinə yetirməklə yanaşı, həyəcan sistemi IEC61850 məlumat modelləşdirmə və rabitə funksiyalarına cavab verməli və stansiya idarəetmə təbəqəsi şəbəkəsi (MMS şəbəkəsi) və proses təbəqəsi şəbəkəsi (GOOSE şəbəkəsi və SV şəbəkəsi) ilə rabitəni dəstəkləməlidir. Həyəcan sistemi cihazı ağıllı su elektrik stansiyası sistemi strukturunun vahid qatında, birləşmə bloku, ağıllı terminal, köməkçi idarəetmə bloku və digər cihazlar və ya ağıllı avadanlıqlar isə proses qatında yerləşdirilir. Sistem strukturu aşağıdakı şəkildə göstərilib.
Ağıllı həyəcan sistemi
Ağıllı su elektrik stansiyasının stansiya idarəetmə təbəqəsinin ana kompüteri IEC61850 rabitə standartının tələblərinə cavab verir və həyəcan sisteminin siqnalını MMS şəbəkəsi vasitəsilə monitorinq sisteminin ana kompüterinə göndərir. Ağıllı həyəcan sistemi proses səviyyəsində məlumat toplamaq üçün GOOSE şəbəkəsi və SV şəbəkə açarları ilə əlaqə qura bilməlidir. Proses təbəqəsi CT, PT və yerli komponentlər tərəfindən çıxan məlumatların hamısının rəqəmsal formada olmasını tələb edir. CT və PT birləşmə qurğusuna qoşulur (elektron transformatorlar optik kabellərlə, elektromaqnit transformatorlar isə kabellərlə qoşulur). Cərəyan və gərginlik məlumatları rəqəmləşdirildikdən sonra onlar optik kabellər vasitəsilə SV şəbəkə açarına qoşulur. Yerli komponentlərin kabellər vasitəsilə ağıllı terminala qoşulması tələb olunur və açar və ya analoq siqnallar rəqəmsal siqnallara çevrilir və optik kabellər vasitəsilə GOOSE şəbəkə açarına ötürülür. Hazırda həyəcan sistemi əsasən stansiya idarəetmə təbəqəsi MMS şəbəkəsi və proses təbəqəsi GOOSE/SV şəbəkəsi ilə rabitə funksiyasına malikdir. IEC61850 rabitə standartının şəbəkə məlumat qarşılıqlı əlaqəsinə cavab verməklə yanaşı, ağıllı həyəcanlandırma sistemi də hərtərəfli onlayn monitorinqə, ağıllı nasazlıq diaqnozuna və rahat sınaq əməliyyatına və texniki xidmətinə malik olmalıdır. Tam funksional ağıllı həyəcanlandırma cihazının performansı və tətbiq effekti gələcəkdə faktiki mühəndislik tətbiqlərində sınaqdan keçirilməlidir.
Yazı vaxtı: 09 oktyabr 2024
