Efekt zamašnjaka generatora i stabilnost sistema guvernera turbine Efekt zamašnjaka generatora i stabilnost sistema regulatora turbine Efekt zamašnjaka i stabilnost sistema regulatora turbine Efekt zamašnjaka generatora i stabilnost sistema regulatora turbine
Veliki moderni hidrogeneratori imaju manju konstantu inercije i mogu se suočiti sa problemima u pogledu stabilnosti sistema upravljanja turbinom.To je zbog ponašanja vode u turbini, koja zbog svoje inercije dovodi do vodenog udara u tlačnim cijevima kada rade upravljački uređaji.Ovo se općenito karakterizira vremenskim konstantama hidrauličkog ubrzanja.U izolovanom radu, kada frekvenciju čitavog sistema određuje turbinski regulator, vodeni čekić utiče na regulisanje brzine i nestabilnost se javlja kao lov ili ljuljanje frekvencije.Za međusobno povezan rad sa velikim sistemom frekvencija se u suštini održava konstantnom od strane kasnijeg.Vodeni čekić tada utiče na snagu koja se dovodi u sistem i problem stabilnosti nastaje samo kada se snaga kontroliše u zatvorenoj petlji, odnosno kod onih hidrogeneratora koji učestvuju u regulaciji frekvencije.
Na stabilnost zupčanika turbinskog regulatora uvelike utiče omjer vremenske konstante mehaničkog ubrzanja zbog vremenske konstante hidrauličkog ubrzanja vodenih masa i pojačanja regulatora.Smanjenje gornjeg omjera ima destabilizirajući učinak i zahtijeva smanjenje pojačanja guvernera, što negativno utiče na stabilizaciju frekvencije.Prema tome, neophodan je minimalni efekat zamajca za rotirajuće delove hidro jedinice koji se normalno može obezbediti samo u generatoru.Alternativno, vremenska konstanta mehaničkog ubrzanja može se smanjiti obezbjeđivanjem ventila za smanjenje pritiska ili prenaponskog rezervoara, itd., ali je općenito vrlo skupo.Empirijski kriteriji za sposobnost regulacije brzine hidrogeneracijske jedinice mogli bi se zasnivati na porastu brzine jedinice koji se može dogoditi odbacivanjem cjelokupnog nazivnog opterećenja jedinice koja radi samostalno.Za energetske jedinice koje rade u velikim međusobno povezanim sistemima i koje su potrebne za regulaciju frekvencije sistema, procentualni indeks porasta brzine kao što je izračunat gore smatra se da ne prelazi 45 procenata.Za manje sisteme predviđeno je manje povećanje brzine (pogledajte Poglavlje 4).
Uzdužni presjek od unosa do elektrane Dehar
(Izvor: Referat autora – 2. svjetski kongres, Međunarodna asocijacija za vodene resurse 1979.) Za elektranu Dehar, prikazan je hidraulički sistem vode pod pritiskom koji povezuje balansno skladište sa agregatom koji se sastoji od unosa vode, tlačnog tunela, diferencijalnog prenaponskog rezervoara i cevovoda .Ograničavanje maksimalnog porasta pritiska u cevovodima na 35 posto, procijenjeni maksimalni porast brzine jedinice nakon odbacivanja punog opterećenja razrađen je na oko 45 posto sa zatvaranjem regulatora
vrijeme od 9,1 sekunde pri nominalnoj visini od 282 m (925 ft) sa normalnim efektom zamajca rotirajućih dijelova generatora (tj. fiksirano samo na osnovu porasta temperature).U prvoj fazi rada utvrđeno je da porast brzine nije veći od 43 posto.Shodno tome, smatralo se da je normalan efekat zamajca adekvatan za regulaciju frekvencije sistema.
Parametri generatora i električna stabilnost
Parametri generatora koji utiču na stabilnost su efekat zamajca, prolazna reaktansa i odnos kratkog spoja.U početnoj fazi razvoja 420 kV EHV sistema kao u Deharu, problemi stabilnosti mogu biti kritični zbog slabog sistema, nižeg nivoa kratkog spoja, rada na vodećem faktoru snage i potrebe za ekonomičnošću u obezbjeđivanju prenosnih izlaza i fiksiranju veličine i parametri proizvodnih jedinica.Preliminarne studije prolazne stabilnosti na mrežnom analizatoru (koristeći konstantni napon iza tranzijentne reaktanse) za Dehar EHV sistem su također pokazale da će se postići samo marginalna stabilnost.U ranoj fazi projektovanja elektrane Dehar smatralo se da se specificiraju generatori sa normalnim
karakteristike i postizanje zahtjeva stabilnosti optimizacijom parametara drugih faktora koji su uključeni posebno onih pobudnog sistema bila bi ekonomski jeftinija alternativa.U studiji Britanskog sistema takođe je pokazano da promene parametara generatora imaju relativno mnogo manji uticaj na margine stabilnosti.U skladu s tim, za generator su specificirani normalni parametri generatora koji su dati u dodatku.Date su detaljne studije stabilnosti koje su sprovedene
Kapacitet punjenja linije i stabilnost napona
Udaljeno locirani hidrogeneratori koji se koriste za punjenje dugo neopterećenih EHV vodova čija je kVA punjenja veća od kapaciteta punjenja linije mašine, mašina može postati samopobuđena i napon poraste van kontrole.Uslov za samopobudu je da je xc < xd gdje je xc reaktancija kapacitivnog opterećenja, a xd reaktanca sinhrone direktne ose.Kapacitet potreban za punjenje jednog 420 kV neopterećenog voda E2 /xc do Panipata (prijemni kraj) bio je oko 150 MVARs na nazivnom naponu.U drugoj fazi kada se instalira drugi 420 kV vod ekvivalentne dužine, kapacitet punjenja linije potreban za punjenje oba neopterećena voda istovremeno na nazivnom naponu bio bi oko 300 MVAR.
Kapacitet punjenja linije dostupan na nazivnom naponu iz Dehar generatora, kako su naveli dobavljači opreme, bio je sljedeći:
(i) 70 posto MVA, tj. 121,8 MVAR linijsko punjenje je moguće uz minimalnu pozitivnu pobudu od 10 posto.
(ii) Do 87 posto nazivnog MVA, odnosno kapaciteta punjenja linije od 139 MVAR moguće je uz minimalnu pozitivnu pobudu od 1 posto.
(iii) Do 100 posto nazivnog MVAR-a, tj. kapaciteta punjenja linije 173,8 može se postići s približno 5 posto negativne pobude, a maksimalni kapacitet punjenja linije koji se može postići s negativnom pobudom od 10 posto je 110 posto nazivnog MVA (191 MVAR ) prema BSS.
(iv) Dalje povećanje kapaciteta za punjenje linija moguće je samo povećanjem veličine mašine.U slučaju (ii) i (iii) ručna kontrola pobude nije moguća i mora se u potpunosti osloniti na kontinuirani rad brzodjelujućih automatskih regulatora napona.Nije ni ekonomski izvodljivo ni poželjno povećavati veličinu stroja u svrhu povećanja kapaciteta za punjenje linija.Shodno tome, uzimajući u obzir uslove rada u prvoj fazi rada, odlučeno je da se obezbijedi kapacitet punjenja linije od 191 MVAR na nazivnom naponu za generatore obezbjeđivanjem negativne pobude na generatorima.Kritično radno stanje koje uzrokuje nestabilnost napona također može biti uzrokovano isključenjem opterećenja na prijemnoj strani.Fenomen se javlja zbog kapacitivnog opterećenja mašine na koje dalje negativno utiče porast brzine generatora.Može doći do samopobude i nestabilnosti napona ako.
Xc ≤ n2 (Xq + XT)
Gdje je Xc kapacitivna reaktancija opterećenja, Xq je sinhrona reaktanca kvadrature, a n je maksimalna relativna brzina koja se javlja pri odbijanju opterećenja.Predloženo je da se ovaj uslov na Dehar generatoru izbjegne obezbjeđivanjem trajno povezanog 400 kV EHV šanta reaktora (75 MVA) na prijemnom kraju linije prema detaljnim studijama provedenim.
Namotaj amortizera
Osnovna funkcija namotaja prigušivača je njegov kapacitet da spriječi prekomjerne prenapone u slučaju kvarova od linije do linije sa kapacitivnim opterećenjima, čime se smanjuje prenaponsko opterećenje na opremi.Uzimajući u obzir udaljenu lokaciju i duge međusobne dalekovode, određen je potpuno spojeni prigušni namotaj sa omjerom kvadraturne i direktne osne reaktancije Xnq/ Xnd ne većim od 1,2.
Karakteristike generatora i sistem pobude
Pošto su generatori sa normalnim karakteristikama specificirani i preliminarne studije su pokazale samo marginalnu stabilnost, odlučeno je da se oprema za statičku pobudu velike brzine koristi za poboljšanje margina stabilnosti kako bi se postigao ukupni najekonomičniji raspored opreme.Sprovedene su detaljne studije kako bi se odredile optimalne karakteristike opreme za statičku pobudu o kojima se raspravljalo u poglavlju 10.
Seizmička razmatranja
Termoelektrana Dehar pada u seizmičku zonu.Sljedeće odredbe u projektu hidrogeneratora u Deharu predložene su uz konsultacije sa proizvođačima opreme i uzimajući u obzir seizmičke i geološke uslove na lokaciji i izvještaj Komiteta stručnjaka za zemljotrese Koyna koji je formirala Vlada Indije uz pomoć UNESCO-a.
Mehanička čvrstoća
Dehar generatori su dizajnirani da bezbedno izdrže maksimalnu silu ubrzanja potresa u vertikalnom i horizontalnom smeru koja se očekuje u Deharu koji deluje u centru mašine.
Prirodna frekvencija
Prirodnu frekvenciju mašine treba držati daleko (više) od magnetne frekvencije od 100 Hz (dvostruko od frekvencije generatora).Ova prirodna frekvencija će biti udaljena od frekvencije potresa i provjerava se da ima adekvatnu marginu u odnosu na dominantnu frekvenciju potresa i kritičnu brzinu rotacionog sistema.
Podrška statora generatora
Stator generatora i temelji donjeg potisnog i vodećeg ležaja sastoje se od više ploča potplata.Ploče potplata se bočno vezuju za temelj uz normalan vertikalni smjer pomoću temeljnih vijaka.
Dizajn ležaja vodiča
Ležajevi vodilice moraju biti segmentnog tipa, a dijelovi ležaja vodiča biti ojačani da izdrže punu silu potresa.Proizvođači su dalje preporučili da se gornji nosač bočno veže za cijev (kućište generatora) pomoću čeličnih nosača.To bi također značilo da bi betonska bačva zauzvrat morala biti ojačana.
Detekcija vibracija generatora
Preporučeno je instaliranje detektora vibracija ili mjerača ekscentriciteta na turbinama i generatorima za iniciranje gašenja i alarma u slučaju da vibracije uslijed zemljotresa pređu unaprijed određenu vrijednost.Ovaj uređaj se također može koristiti za otkrivanje bilo kakvih neuobičajenih vibracija jedinice zbog hidrauličkih uvjeta koji utiču na turbinu.
Mercury Contacts
Jako podrhtavanje zbog potresa može dovesti do lažnog okidanja za pokretanje isključivanja jedinice ako se koriste živini kontakti.Ovo se može izbjeći ili specificiranjem živinih prekidača tipa protiv vibracija ili ako se smatra potrebnim dodavanjem vremenskih releja.
Zaključci
(1) Značajne uštede u troškovima opreme i strukture u elektrani Dehar postignute su usvajanjem velike veličine jedinice imajući u vidu veličinu mreže i njen uticaj na rezervni kapacitet sistema.
(2) Troškovi generatora smanjeni su usvajanjem krovnog dizajna konstrukcije koji je sada moguć za velike hidrogeneratore velike brzine zbog razvoja čelika visoke čvrstoće za probijanje rubova rotora.
(3) Nabavka prirodnih generatora visokog faktora snage nakon detaljnih studija rezultirala je daljom uštedom u troškovima.
(4) Normalan efekat zamajca rotirajućih dijelova generatora na stanici za regulaciju frekvencije u Deharu smatran je dovoljnim za stabilnost turbinskog regulatora zbog velikog međusobno povezanog sistema.
(5) Posebni parametri daljinskih generatora koji napajaju EHV mreže za osiguranje električne stabilnosti mogu se zadovoljiti brzoreazivnim statičkim sistemima pobude.
(6) Brzi statički sistemi pobude mogu obezbijediti potrebne margine stabilnosti.Takvi sistemi, međutim, zahtijevaju stabilizaciju povratnih signala za postizanje stabilnosti nakon kvara.Potrebno je provesti detaljne studije.
(7) Samopobuda i nestabilnost napona udaljenih generatora koji su međusobno povezani sa mrežom dugim EHV vodovima mogu se spriječiti povećanjem kapaciteta napajanja stroja pribjegavanjem negativnoj pobudi i/ili korištenjem trajno povezanih EHV šant reaktora.
(8) U projektovanju generatora i njegovih temelja mogu se predvidjeti odredbe koje će osigurati zaštitu od seizmičkih sila uz male troškove.
Glavni parametri Dehar generatora
Omjer kratkog spoja = 1,06
Transient Reactance Direct Axis = 0,2
Efekt zamašnjaka = 39,5 x 106 lb ft2
Xnq/Xnd ne veće od = 1,2
Vrijeme objave: maj-11-2021
