Уплыў махавіка генератара і стабільнасць сістэмы рэгулятара турбіныУплыў махавіка генератара і стабільнасць сістэмы рэгулятара турбіныУплыў махавіка генератара і стабільнасць сістэмы рэгулятара турбіныУплыў махавіка генератара і стабільнасць сістэмы рэгулятара турбіны
Вялікія сучасныя гідрагенератары маюць меншую пастаянную інерцыі і могуць сутыкнуцца з праблемамі, звязанымі са стабільнасцю сістэмы кіравання турбінай. Гэта звязана з паводзінамі вады ў турбіне, якая з-за сваёй інерцыі выклікае гідраўлічны ўдар у напорных трубах пры працы рэгулятараў. У цэлым гэта характарызуецца пастаяннымі часу гідраўлічнага паскарэння. Пры ізаляванай працы, калі частата ўсёй сістэмы вызначаецца рэгулятарам турбіны, гідраўлічны ўдар уплывае на рэгуляванне хуткасці, і нестабільнасць праяўляецца ў выглядзе ваганняў або ваганняў частаты. Пры ўзаемазвязанай працы з вялікай сістэмай частата па сутнасці падтрымліваецца пастаяннай апошняй. Затым гідраўлічны ўдар уплывае на магутнасць, якая падаецца ў сістэму, і праблема стабільнасці ўзнікае толькі тады, калі магутнасць рэгулюецца ў замкнёным контуры, г.зн. у выпадку тых гідрагенератараў, якія ўдзельнічаюць у рэгуляванні частаты.
На стабільнасць рэдуктара турбіны значна ўплывае суадносіны пастаяннай часу механічнага паскарэння з-за пастаяннай часу гідраўлічнага паскарэння водных мас і каэфіцыента ўзмацнення рэгулятара. Зніжэнне вышэйзгаданага суадносін мае дэстабілізуючы эфект і патрабуе зніжэння каэфіцыента ўзмацнення рэгулятара, што негатыўна ўплывае на стабілізацыю частаты. Адпаведна, неабходны мінімальны эфект махавіка для круцячыхся частак гідраагрэгата, які звычайна можа быць забяспечаны толькі ў генератары. Акрамя таго, пастаянная часу механічнага паскарэння можа быць зніжана шляхам усталявання клапана зняцця ціску або рэзервуара для рэгулявання хуткасці і г.д., але гэта звычайна вельмі дорага. Эмпірычны крытэрый здольнасці гідраагрэгата да рэгулявання хуткасці можа быць заснаваны на павелічэнні хуткасці агрэгата, якое можа адбыцца пры адмове ад усёй намінальнай нагрузкі агрэгата, які працуе незалежна. Для энергаблокаў, якія працуюць у буйных узаемазвязаных сістэмах і якія павінны рэгуляваць частату сістэмы, працэнтны індэкс павелічэння хуткасці, разлічаны вышэй, лічыўся не большым за 45 працэнтаў. Для меншых сістэм павінен быць забяспечаны меншы рост хуткасці (гл. раздзел 4).
Падоўжны разрэз ад уваходу да электрастанцыі Дэхар
(Крыніца: Дакумент аўтара – 2-гі Сусветны кангрэс, Міжнародная асацыяцыя водных рэсурсаў, 1979 г.) Для электрастанцыі Дэхар паказана гідраўлічная сістэма водазабеспячэння пад ціскам, якая злучае балансавальнае сховішча з энергаблокам, якая складаецца з водазабору, напорнага тунэля, дыферэнцыяльнага рэзервуара і напорнага трубаправода. Пры абмежаванні максімальнага павышэння ціску ў напорных трубаправодах да 35 працэнтаў разліковы максімальны рост хуткасці блока пры адмове ад поўнай нагрузкі склаў каля 45 працэнтаў з закрыццём рэгулятара.
час 9,1 секунды пры намінальным напоры 282 м (925 футаў) з улікам нармальнага махавікавага эфекту круцячыхся частак генератара (г.зн., фіксаванага толькі з улікам павышэння тэмпературы). На першым этапе працы павелічэнне хуткасці не перавышала 43 працэнты. Адпаведна, было прызнана, што нармальнага махавікавага эфекту дастаткова для рэгулявання частаты сістэмы.
Параметры генератара і электрычная стабільнасць
Параметрамі генератара, якія ўплываюць на стабільнасць, з'яўляюцца эфект махавіка, пераходнае рэактыўнае супраціўленне і каэфіцыент кароткага замыкання. На пачатковай стадыі распрацоўкі сістэмы звышвысокай напругі 420 кВ, як у Дэхары, праблемы стабільнасці могуць быць крытычнымі з-за слабой сістэмы, нізкага ўзроўню кароткага замыкання, працы з вядучым каэфіцыентам магутнасці і неабходнасці эканоміі на забеспячэнні перадавальных разетак і вызначэнні памераў і параметраў генератарных блокаў. Папярэднія даследаванні пераходнай стабільнасці на аналізатары сеткі (з выкарыстаннем пастаяннага напружання за пераходным рэактыўным супраціўленнем) для сістэмы звышвысокай напругі Дэхар таксама паказалі, што будзе атрымана толькі маргінальная стабільнасць. На ранняй стадыі праектавання электрастанцыі Дэхар лічылася, што ўказанне генератараў з нармальным...
характарыстыкі і дасягненне патрабаванняў стабільнасці шляхам аптымізацыі параметраў іншых фактараў, асабліва сістэмы ўзбуджэння, было б эканамічна больш таннай альтэрнатывай. У даследаванні брытанскай сістэмы таксама было паказана, што змяненне параметраў генератара мае параўнальна значна меншы ўплыў на запасы стабільнасці. Адпаведна, для генератара былі зададзены нармальныя параметры генератара, як паказана ў дадатку. Падрабязныя даследаванні стабільнасці, праведзеныя ніжэй, прыведзены.
Ёмістасць зарадкі лініі і стабільнасць напружання
Аддалена размешчаныя гідрагенератары, якія выкарыстоўваюцца для зарадкі доўгіх ненагружаных ліній звышвысокай напругі, зарадная магутнасць якіх у кВА перавышае зарадную здольнасць машыны, могуць прывесці да самаўзбуджэння машыны, і напружанне некантралюема вырасце. Умова самаўзбуджэння заключаецца ў тым, што xc < xd, дзе xc - рэактыўнае супраціўленне ёмістнай нагрузкі, а xd - рэактыўнае супраціўленне сінхроннай прамой восі. Магутнасць, неабходная для зарадкі адной ненагружанай лініі 420 кВ E2/xc да Паніпата (прыёмны канец), складала каля 150 МВАР пры намінальным напружанні. На другім этапе, калі ўсталявана другая лінія 420 кВ эквівалентнай даўжыні, зарадная магутнасць лініі, неабходная для адначасовай зарадкі абедзвюх ненагружаных ліній пры намінальным напружанні, складзе каля 300 МВАР.
Паводле звестак пастаўшчыкоў абсталявання, даступная магутнасць зарадкі лініі пры намінальным напружанні ад генератара Dehar складала наступнае:
(i)70 працэнтаў намінальнай магутнасці MVA, г.зн. зарадка лініі 121,8 MVAR магчымая пры мінімальным станоўчым узбуджэнні 10 працэнтаў.
(ii) Да 87 працэнтаў ад намінальнай магутнасці MVA, г.зн. магутнасці зарадкі лініі 139 MVAR, магчыма пры мінімальным станоўчым узбуджэнні ў 1 працэнт.
(iii) Да 100 працэнтаў ад намінальнай магутнасці ў MVA, г.зн. 173,8 зараднай магутнасці лініі, можна атрымаць пры адмоўным узбуджэнні прыблізна ў 5 працэнтаў, а максімальная зарадная магутнасць лініі, якую можна атрымаць пры адмоўным узбуджэнні ў 10 працэнтаў, складае 110 працэнтаў ад намінальнай магутнасці ў MVA (191 MVA) згодна з BSS.
(iv) Далейшае павелічэнне магутнасці зарадкі лініі магчыма толькі за кошт павелічэння памеру машыны. У выпадку (ii) і (iii) ручное кіраванне ўзбуджэннем немагчымае, і цалкам трэба спадзявацца на бесперапынную працу хуткадзейных аўтаматычных рэгулятараў напружання. Павялічваць памер машыны з мэтай павелічэння магутнасці зарадкі лініі не з'яўляецца эканамічна мэтазгодным і непажаданым. Адпаведна, улічваючы ўмовы эксплуатацыі на першым этапе эксплуатацыі, было вырашана забяспечыць магутнасць зарадкі лініі 191 МВАР пры намінальным напружанні для генератараў, забяспечваючы адмоўнае ўзбуджэнне генератараў. Крытычны рэжым эксплуатацыі, які выклікае нестабільнасць напружання, можа таксама быць выкліканы адключэннем нагрузкі на прыёмным канцы. Гэта з'ява ўзнікае з-за ёмістнай нагрузкі на машыну, на якую яшчэ больш негатыўна ўплывае павелічэнне хуткасці генератара. Самаўзбуджэнне і нестабільнасць напружання могуць узнікнуць, калі...
Xc ≤ n2 (Xq + XT)
Дзе Xc — рэактыўнае супраціўленне ёмістнай нагрузкі, Xq — сінхроннае рэактыўнае супраціўленне па квадратурнай восі, а n — максімальнае адноснае перавышэнне хуткасці пры адключэнні нагрузкі. Згодна з праведзенымі падрабязнымі даследаваннямі, гэтую ўмову на генератары Дэхара было прапанавана пазбегнуць, усталяваўшы на прыёмным канцы лініі пастаянна падключаны шунціруючы рэактар звышвысокай напругі 400 кВ (75 МВА).
Дэмпферная абмотка
Асноўная функцыя дэмпфернай абмоткі заключаецца ў яе здольнасці прадухіляць празмерныя перанапружанні ў выпадку міжфазных замыканняў з ёмістнымі нагрузкамі, тым самым зніжаючы перанапружанне абсталявання. Улічваючы аддаленае размяшчэнне і доўгія злучальныя лініі электраперадачы, былі зададзены цалкам злучаныя дэмпферныя абмоткі з суадносінамі квадратурнага і прамога рэактыўнага супраціваў Xnq/Xnd, якія не перавышаюць 1,2.
Характарыстыка генератара і сістэма ўзбуджэння
Пасля таго, як былі зададзены генератары з нармальнымі характарыстыкамі, а папярэднія даследаванні паказалі толькі маргінальную стабільнасць, было вырашана выкарыстоўваць высакахуткаснае абсталяванне статычнага ўзбуджэння для паляпшэння запасаў стабільнасці і дасягнення ў цэлым найбольш эканамічнай кампаноўкі абсталявання. Былі праведзены падрабязныя даследаванні для вызначэння аптымальных характарыстык абсталявання статычнага ўзбуджэння, якія абмяркоўваюцца ў раздзеле 10.
Сейсмічныя меркаванні
Дэхарская электрастанцыя знаходзіцца ў сейсмічнай зоне. Наступныя палажэнні па праектаванні гідрагенератара ў Дэхары былі прапанаваны пасля кансультацый з вытворцамі абсталявання, з улікам сейсмічных і геалагічных умоў на пляцоўцы, а таксама справаздачы Камітэта экспертаў па землетрасеннях у Койне, створанага ўрадам Індыі пры падтрымцы ЮНЕСКА.
Механічная трываласць
Генератары Dehar павінны быць распрацаваны такім чынам, каб бяспечна вытрымліваць максімальную сілу паскарэння землетрасення як у вертыкальным, так і ў гарызантальным кірунку, якая чакаецца ў Dehar, дзеючай у цэнтры машыны.
Натуральная частата
Уласная частата машыны павінна знаходзіцца далёка (вышэй) ад магнітнай частаты 100 Гц (удвая вышэйшая за частату генератара). Гэтая ўласная частата будзе далёка ад частаты землетрасення і будзе праверана на наяўнасць дастатковага запасу ў параўнанні з пераважнай частатой землетрасення і крытычнай хуткасцю кручэння сістэмы.
Апора статара генератара
Статар генератара і ніжнія падмуркі ўпорных і накіроўвалых падшыпнікаў складаюцца з некалькіх апорных пліт. Апорныя пліты прымацаваны да падмурка ў бакавым, а таксама ў звычайным вертыкальным кірунку, з дапамогай фундаментальных нітаў.
Канструкцыя накіроўвалых падшыпнікаў
Накіроўвальныя падшыпнікі павінны быць сегментнага тыпу, а дэталі накіроўвалых падшыпнікаў павінны быць умацаваны, каб вытрымліваць поўную сілу землетрасення. Вытворцы таксама рэкамендавалі звязаць верхні кранштэйн збоку са ствалом (корпусам генератара) з дапамогай сталёвых бэлек. Гэта таксама азначала б, што бетонны ствол, у сваю чаргу, павінен быў бы быць умацаваны.
Выяўленне вібрацыі генератараў
Рэкамендавана ўсталёўваць на турбінах і генератарах датчыкі вібрацыі або вымяральнікі эксцэнтрысітэту для ініцыяцыі адключэння і сігналізацыі ў выпадку, калі вібрацыі з-за землятрусу перавышаюць зададзенае значэнне. Гэтая прылада таксама можа выкарыстоўвацца для выяўлення любых незвычайных вібрацый агрэгата з-за гідраўлічных умоў, якія ўплываюць на турбіну.
Кантакты Меркурыя
Моцныя трасяніны з-за землятрусу могуць прывесці да ілжывага спрацоўвання пры адключэнні блока, калі выкарыстоўваюцца ртутныя кантакты. Гэтага можна пазбегнуць, выкарыстоўваючы ртутныя выключальнікі антывібрацыйнага тыпу або, пры неабходнасці, дадаўшы рэле часу.
Высновы
(1) Істотная эканомія выдаткаў на абсталяванне і канструкцыі на электрастанцыі Дэхар была дасягнута дзякуючы выкарыстанню вялікіх памераў блокаў з улікам памераў электрасеткі і іх уплыву на рэзервовую магутнасць сістэмы.
(2) Кошт генератараў быў зніжаны за кошт прыняцця агульнай канструкцыі, якая цяпер магчымая для вялікіх высакахуткасных гідрагенератараў дзякуючы распрацоўцы высокатрывалай сталі для прабівання абадкоў ротара.
(3) Закупка натуральных генератараў з высокім каэфіцыентам магутнасці пасля дэталёвых даследаванняў прывяла да далейшай эканоміі выдаткаў.
(4) Нармальны махавіковы эфект круцячыхся частак генератара на станцыі рэгулявання частаты ў Дэхары лічыўся дастатковым для стабільнасці сістэмы рэгулятара турбіны з-за вялікай узаемазвязанай сістэмы.
(5) Спецыяльныя параметры дыстанцыйных генератараў, якія сілкуюць сеткі звышвысокай напругі, для забеспячэння электрычнай стабільнасці могуць быць выкананы з дапамогай хуткадзейных сістэм статычнага ўзбуджэння.
(6) Хуткадзейныя статычныя сістэмы ўзбуджэння могуць забяспечыць неабходныя запасы ўстойлівасці. Аднак такія сістэмы патрабуюць стабілізуючых сігналаў зваротнай сувязі для дасягнення пасляаварыйнай устойлівасці. Неабходна правесці падрабязныя даследаванні.
(7) Самаўзбуджэння і нестабільнасці напружання аддаленых генератараў, злучаных з сеткай доўгімі лініямі звышвысокай напругі, можна пазбегнуць, павялічыўшы зарадную здольнасць лініі машыны шляхам адмоўнага ўзбуджэння і/або выкарыстоўваючы пастаянна падключаныя шунціруючыя рэактары звышвысокай напругі.
(8) Пры праектаванні генератараў і іх фундаментаў можна прадугледзець абарону ад сейсмічных уздзеянняў пры невялікіх выдатках.
Асноўныя параметры генератараў Dehar
Каэфіцыент кароткага замыкання = 1,06
Пераходнае рэактыўнае супраціўленне прамой восі = 0,2
Эфект махавіка = 39,5 x 106 фунт-фут²
Xnq/Xnd не больш за = 1,2
Час публікацыі: 11 мая 2021 г.
