Effettu di u volante di u generatore è stabilità di u sistema di regulazione di a turbina

Effettu volante di u generatore è stabilità di u Sistema di u Governatore di a turbina Effettu volante di u generatore è stabilità di u Sistema di u Governatore di a turbina Effettu volante di u generatore è stabilità di u Sistema di u Governatore di a turbina
I grandi generatori idroelettrici muderni anu una costante d'inerzia più chjuca è ponu affruntà prublemi riguardanti a stabilità di u sistema di guvernu di a turbina. Questu hè duvutu à u cumpurtamentu di l'acqua di a turbina, chì per via di a so inerzia dà nascita à u colpu d'ariete in i tubi di pressione quandu i dispositivi di cuntrollu sò azionati. Questu hè in generale caratterizatu da e costanti di tempu di accelerazione idraulica. In u funziunamentu isolatu, quandu a frequenza di tuttu u sistema hè determinata da u regulatore di a turbina, u colpu d'ariete influenza u guvernu di velocità è l'instabilità appare cum'è una caccia o un'oscillazione di frequenza. Per u funziunamentu interconnessu cù un grande sistema, a frequenza hè essenzialmente mantenuta costante da quest'ultima. U colpu d'ariete influenza tandu a putenza furnita à u sistema è u prublema di stabilità nasce solu quandu a putenza hè cuntrullata in un circuitu chjusu, vale à dì, in u casu di quelli generatori idroelettrici chì participanu à a regulazione di a frequenza.

A stabilità di l'ingranaggio di u regulatore di a turbina hè assai affettata da u rapportu di a costante di tempu di accelerazione meccanica per via di a costante di tempu di accelerazione idraulica di e masse d'acqua è da u guadagnu di u regulatore. Una riduzione di u rapportu sopra citatu hà un effettu destabilizzante è richiede una riduzione di u guadagnu di u regulatore, chì affetta negativamente a stabilizazione di a frequenza. Di cunsiguenza, hè necessariu un effettu di volante minimu per e parti rotanti di una unità idroelettrica, chì nurmalmente pò esse furnitu solu in u generatore. In alternativa, a costante di tempu di accelerazione meccanica puderia esse ridutta da a furnitura di una valvula di sicurezza di pressione o di un serbatoiu di compensazione, ecc., ma hè generalmente assai caru. Un criteriu empiricu per a capacità di regulazione di a velocità di una unità di generazione idroelettrica puderia esse basatu annantu à l'aumentu di velocità di l'unità chì pò accade à u rigettu di tuttu u caricu nominale di l'unità chì funziona indipindentamente. Per l'unità di putenza chì operanu in grandi sistemi interconnessi è chì sò necessarie per regulà a frequenza di u sistema, l'indice di aumentu di velocità percentuale cum'è calculatu sopra hè statu cunsideratu micca superiore à u 45 per centu. Per i sistemi più chjuchi, un aumentu di velocità più chjucu deve esse furnitu (Riferitevi à u Capitulu 4).

Sezione longitudinale da l'entrata à a centrale elettrica di Dehar
(Fonte: Articulu di l'autore - 2u Cungressu mundiale, Associazione Internaziunale di e Risorse Idriche 1979) Per a centrale elettrica di Dehar, hè mostratu u sistema di pressione idraulica di l'acqua chì cullega u almacenamentu di bilanciamentu cù l'unità di putenza cumposta da presa d'acqua, tunnel di pressione, serbatoiu di compensazione differenziale è condotta forzata. Limitendu l'aumentu massimu di pressione in e condotte forzate à u 35 per centu, l'aumentu massimu stimatu di a velocità di l'unità dopu u rigettu di u pienu caricu hè statu calculatu à circa u 45 per centu cù un regulatore chì si chjude.
tempu di 9,1 seconde à una testa nominale di 282 m (925 ft) cù l'effettu nurmale di u volante di e parti rotanti di u generatore (vale à dì, fissatu solu nantu à e cunsiderazioni di l'aumentu di a temperatura). In a prima fase di funziunamentu, l'aumentu di velocità hè statu trovu micca più di 43 per centu. Hè statu dunque cunsideratu chì l'effettu nurmale di u volante hè adeguatu per regulà a frequenza di u sistema.

Parametri di u generatore è stabilità elettrica
I parametri di u generatore chì anu una influenza nantu à a stabilità sò l'effettu di u volante, a reattanza transitoria è u rapportu di cortu circuitu. In a fase iniziale di sviluppu di u sistema EHV di 420 kV cum'è in Dehar, i prublemi di stabilità sò suscettibili di esse critichi per via di u sistema debule, u livellu di cortu circuitu più bassu, u funziunamentu à u fattore di putenza principale è a necessità di ecunumia in a furnitura di prese di trasmissione è a fissazione di a dimensione è di i parametri di l'unità di generazione. Studi preliminari di stabilità transitoria nantu à l'analizzatore di rete (usendu una tensione costante daretu à a reattanza transitoria) per u sistema EHV di Dehar anu ancu indicatu chì solu una stabilità marginale seria ottenuta. In a prima fase di cuncepimentu di a Centrale Elettrica di Dehar, hè statu cunsideratu chì specificà generatori cù nurmali
E caratteristiche è u raggiungimentu di i requisiti di stabilità ottimizendu i parametri di altri fattori implicati, in particulare quelli di u sistema di eccitazione, seria una alternativa economicamente più economica. In un studiu di u Sistema Britannicu hè statu ancu dimustratu chì cambià i parametri di u generatore hà un effettu relativamente assai minore nantu à i margini di stabilità. Di cunsiguenza, i parametri nurmali di u generatore, cum'è indicati in l'appendice, sò stati specificati per u generatore. I studii dettagliati di stabilità realizati sò dati.

Capacità di carica di linea è stabilità di tensione
I generatori idroelettrici situati à distanza sò aduprati per caricà linee EHV lunghe senza scaricu chì a so carica in kVA hè più di a capacità di carica di a linea di a macchina, a macchina pò autoeccitassi è a tensione pò aumentà fora di cuntrollu. A cundizione per l'autoeccitazione hè chì xc < xd induve, xc hè a reattanza di carica capacitiva è xd a reattanza à l'asse direttu sincronu. A capacità necessaria per caricà una sola linea scarica di 420 kV E2 /xc finu à Panipat (estremità ricevente) era di circa 150 MVAR à tensione nominale. In a seconda fase, quandu hè installata una seconda linea di 420 kV di lunghezza equivalente, a capacità di carica di linea necessaria per caricà entrambe e linee scaricate simultaneamente à tensione nominale seria di circa 300 MVAR.

A capacità di carica di linea dispunibule à a tensione nominale da u generatore Dehar cum'è indicatu da i fornitori di l'equipaggiu era a seguente:
(i) 70 per centu di MVA nominale, vale à dì, 121,8 MVAR carica di linea hè pussibule cù una eccitazione pusitiva minima di 10 per centu.
(ii) Finu à l'87 per centu di u MVA nominale, vale à dì, una capacità di carica di linea di 139 MVAR hè pussibule cù una eccitazione pusitiva minima di 1 per centu.
(iii) Finu à u 100 per centu di u MVAR nominale, vale à dì, 173,8 capacità di carica di linea pò esse ottenuta cù circa u 5 per centu di eccitazione negativa è a capacità massima di carica di linea chì pò esse ottenuta cù una eccitazione negativa di u 10 per centu hè u 110 per centu di u MVA nominale (191 MVAR) secondu BSS.
(iv) Un ulteriore aumentu di e capacità di carica di linea hè pussibule solu aumentendu a dimensione di a macchina. In u casu di (ii) è (iii) u cuntrollu manuale di l'eccitazione ùn hè micca pussibule è si deve fà piena affidamentu à u funziunamentu cuntinuu di i regulatori di tensione automatichi à azzione rapida. Ùn hè nè economicamente fattibile nè desiderabile aumentà a dimensione di a macchina per aumentà e capacità di carica di linea. Di cunsiguenza, tenendu contu di e cundizioni operative in a prima fase di funziunamentu, hè statu decisu di furnisce una capacità di carica di linea di 191 MVAR à tensione nominale per i generatori furnendu eccitazione negativa nantu à i generatori. E cundizioni operative critiche chì causanu instabilità di tensione ponu ancu esse causate da a disconnessione di u caricu à l'estremità ricevente. U fenomenu si verifica per via di u caricu capacitivu nantu à a macchina chì hè ulteriormente influenzatu negativamente da l'aumentu di velocità di u generatore. L'autoeccitazione è l'instabilità di tensione ponu accade se.

Xc ≤ n2 (Xq + XT)
Induve, Xc hè a reattanza di carica capacitiva, Xq hè a reattanza sincrona di l'asse in quadratura è n hè a velocità relativa massima chì si verifica à u rigettu di a carica. Sta cundizione nantu à u generatore Dehar hè stata pruposta per esse evitata furnendu un reattore shunt EHV di 400 kV cunnessu permanentemente (75 MVA) à l'estremità ricevente di a linea secondu studii dettagliati realizati.

Avvolgimentu di l'ammortizzatore
A funzione principale di un avvolgimentu di smorzatore hè a so capacità di prevene sovratensioni eccessive in casu di guasti linea à linea cù carichi capacitivi, riducendu cusì u stress di sovratensione nantu à l'apparecchiatura. Tenendu contu di a situazione remota è di e lunghe linee di trasmissione interconnesse, sò stati specificati avvolgimenti di smorzatore cumpletamente cunnessi cù u rapportu di quadratura è reattanze à l'asse direttu Xnq/Xnd chì ùn superanu micca 1,2.

Caratteristiche di u Generatore è Sistema d'Eccitazione
Essendu stati specificati generatori cù caratteristiche nurmali è studii preliminari chì anu indicatu solu una stabilità marginale, hè statu decisu chì l'equipaggiu di eccitazione statica à alta velocità sia adupratu per migliurà i margini di stabilità in modu da ottene a disposizione generale più ecunomica di l'equipaggiu. Studi dettagliati sò stati realizati per determinà e caratteristiche ottimali di l'equipaggiu di eccitazione statica è sò stati discussi in u capitulu 10.

Cunsiderazioni sismiche
A centrale elettrica di Dehar si trova in zona sismica. E seguenti disposizioni in u disignu di l'idrogeneratore in Dehar sò state pruposte in cunsultazione cù i pruduttori di l'attrezzature è tenendu contu di e cundizioni sismiche è geologiche in situ è ​​di u rapportu di u Cumitatu di Esperti di Terremoti di Koyna custituitu da u Guvernu di l'India cù l'aiutu di l'UNESCO.

Forza Meccanica
I generatori Dehar devenu esse cuncepiti per sustene in modu sicuru a forza massima di accelerazione di terremoti sia in direzzione verticale sia orizzontale prevista à Dehar chì agisce à u centru di a macchina.

Frequenza Naturale
A frequenza naturale di a macchina deve esse mantenuta luntanu (più alta) da a frequenza magnetica di 100 Hz (duie volte a frequenza di u generatore). Sta frequenza naturale serà luntana da a frequenza di u terramotu è serà verificata per un margine adeguatu contr'à a frequenza predominante di u terramotu è a velocità critica di u sistema di rotazione.

Supportu di statore di generatore
E fundazioni di u statore di u generatore è di i cuscinetti di spinta è di guida inferiori sò cumposte da un certu numeru di piastre di basa. E piastre di basa devenu esse ligate à a fundazione lateralmente in più di a direzzione verticale nurmale da i bulloni di fundazione.

Cuncepimentu di u Cuscinettu di Guida
I cuscinetti di guida devenu esse di tipu segmentale è e parti di i cuscinetti di guida devenu esse rinforzate per resiste à a forza tutale di u terremotu. I pruduttori anu ancu cunsigliatu di ligà a staffa superiore lateralmente cù u canna (involucru di u generatore) per mezu di travi d'acciaiu. Questu significaria ancu chì u canna di cimentu à u so tornu duveria esse rinforzata.

Rilevazione di vibrazioni di generatori
L'installazione di rilevatori di vibrazioni o misuratori di eccentricità nantu à e turbine è i generatori hè stata cunsigliata per inizià l'arrestu è l'allarme in casu chì e vibrazioni dovute à un terremotu superinu un valore predeterminatu. Stu dispusitivu pò ancu esse adupratu per rilevà qualsiasi vibrazioni inusuali di un'unità per via di e cundizioni idrauliche chì affettanu a turbina.

Cuntatti di Mercury
Un scuzzulatu severu per via di un terramotu pò purtà à un falsu scattu per inizià l'arrestu di una unità se si utilizanu cuntatti à mercuriu. Questu pò esse evitatu specificendu interruttori à mercuriu di tipu antivibrazione o, se necessariu, aghjunghjendu relè di tempurizazione.

Cunclusioni
(1) Economie sustanziali in u costu di l'equipaggiu è di a struttura à a Centrale Elettrica di Dehar sò state ottenute aduttendu unità di grande dimensione tenendu contu di a dimensione di a rete è di a so influenza nantu à a capacità di riserva di u sistema.
(2) U costu di i generatori hè statu riduttu aduttendu un cuncepimentu di custruzzione à ombrellu chì hè avà pussibule per i grandi generatori idroelettrici d'alta velocità per via di u sviluppu di l'acciaiu à alta resistenza per e punzonature di u bordu di u rotore.
(3) L'acquistu di generatori naturali à altu fattore di putenza dopu à studii dettagliati hà purtatu à ulteriori risparmi in i costi.
(4) L'effettu nurmale di u volante di e parti rotanti di u generatore à a stazione di regulazione di frequenza in Dehar hè statu cunsideratu sufficiente per a stabilità di u sistema di regulatore di turbina per via di u grande sistema interconnessu.
(5) I parametri speciali di i generatori remoti chì alimentanu e rete EHV per assicurà a stabilità elettrica ponu esse soddisfatti da sistemi di eccitazione statica à risposta rapida.
(6) I sistemi d'eccitazione statica à azzione rapida ponu furnisce i margini di stabilità necessarii. Tuttavia, tali sistemi necessitanu signali di feedback stabilizzanti per ottene a stabilità dopu à u guastu. Studi dettagliati devenu esse realizati.
(7) L'autoeccitazione è l'instabilità di tensione di i generatori remoti interconnessi cù a rete da lunghe linee EHV ponu esse evitate aumentendu a capacità di carica di linea di a macchina ricorrendu à l'eccitazione negativa è/o impiegandu reattori shunt EHV cunnessi permanentemente.
(8) Si ponu fà dispusizioni in a cuncepzione di i generatori è di e so fundazioni per furnisce prutezioni contr'à e forze sismiche à picculi costi.

Parametri principali di i generatori Dehar
Rapportu di cortu circuitu = 1,06
Reattanza Transitoria Asse Diretta = 0.2
Effettu di u volante = 39,5 x 106 lb ft2
Xnq/Xnd micca più grande di = 1.2