Generatora Inercia Efiko kaj Stabileco de Turbina RegulsistemoGeneratora Inercia Efiko kaj Stabileco de Turbina RegulsistemoGeneratora Inercia Efiko kaj Stabileco de Turbina RegulsistemoGeneratora Inercia Efiko kaj Stabileco de Turbina Regulsistemo
Grandaj modernaj hidrogeneratoroj havas pli malgrandan inerciokonstanton kaj povas alfronti problemojn rilate al stabileco de la turbina reganta sistemo. Ĉi tio ŝuldiĝas al la konduto de la turbina akvo, kiu pro sia inercio kaŭzas premfrapon en premaj tuboj kiam stiraj aparatoj estas funkciigitaj. Ĉi tio ĝenerale karakteriziĝas per la hidraŭlikaj akcelaj tempokonstantoj. En izolita funkciado, kiam la frekvenco de la tuta sistemo estas determinita de la turbina regulilo, la premfrapo influas la rapidregadon kaj malstabileco aperas kiel ĉasado aŭ frekvenca svingado. Por interkonektita funkciado kun granda sistemo, la frekvenco estas esence tenata konstanta per ĉi-lasta. La premfrapo tiam influas la potencon provizitan al la sistemo kaj stabileca problemo nur ekestas kiam la potenco estas kontrolita en fermita buklo, t.e., en la kazo de tiuj hidrogeneratoroj, kiuj partoprenas en frekvencreguligo.
La stabileco de la turbina reguligilaro estas multe influata de la proporcio de la mekanika akcela tempokonstanto pro la hidraŭlika akcela tempokonstanto de la akvomasoj kaj de la gajno de la reguligilo. Redukto de la supre menciita proporcio havas malstabiligan efikon kaj necesigas redukton de la reguligila gajno, kiu negative influas la frekvencan stabiligon. Sekve, minimuma inercirada efiko por rotaciantaj partoj de hidroelektra unuo estas necesa, kio normale povas esti provizita nur en la generatoro. Alternative, mekanika akcela tempokonstanto povus esti reduktita per la provizado de premvalvo aŭ pleniga tanko, ktp., sed ĝi ĝenerale estas tre multekosta. Empiria kriterio por la rapidregula kapablo de hidroelektra generatorunuo povus esti bazita sur la rapidpliiĝo de la unuo, kiu povas okazi dum la malakcepto de la tuta nominala ŝarĝo de la unuo funkcianta sendepende. Por la elektrounuoj funkciantaj en grandaj interkonektitaj sistemoj kaj kiuj devas reguligi sistemfrekvencon, la procenta rapidpliiĝa indico kiel kalkulita supre estis konsiderata ne superi 45 procentojn. Por pli malgrandaj sistemoj, pli malgranda rapidpliiĝo estu provizita (Vidu Ĉapitron 4).
Longituda sekcio de konsumado ĝis Dehar Power Plant
(Fonto: Artikolo de la Aŭtoro - 2a Monda Kongreso, Internacia Asocio pri Akvoresursoj 1979) Por la Elektrocentralo Dehar, estas montrita la hidraŭlika prema akvosistemo konektanta la ekvilibran stokejon kun la elektrocentralo konsistanta el akvoenpreno, preMTunelo, diferenciga ondotanko kaj akvokonduktejo. Limigante la maksimuman premoaltiĝon en la akvokonduktejoj al 35 procentoj, la taksita maksimuma rapidoaltiĝo de la unuo post malakcepto de plena ŝarĝo estis ĉirkaŭ 45 procentoj kun regulilo fermiĝanta.
tempo de 9.1 sekundoj ĉe nominala alteco de 282 m (925 ft) kun la normala inercirada efiko de la rotaciantaj partoj de la generatoro (t.e., fiksita nur sur konsideroj de temperaturpliiĝo). En la unua fazo de funkciado, la rapidpliiĝo montriĝis ne pli ol 43 procentoj. Sekve, oni konsideris, ke normala inercirada efiko sufiĉas por reguligi la frekvencon de la sistemo.
Generatoraj Parametroj kaj Elektra Stabileco
La generatoraj parametroj, kiuj influas stabilecon, estas la inercirada efiko, pasema reaktanco kaj kurtacirkvita proporcio. En la komenca stadio de disvolviĝo de 420 kV EHV-sistemo, kiel ĉe Dehar, problemoj pri stabileco verŝajne estos kritikaj pro malforta sistemo, pli malalta kurtacirkvita nivelo, funkciado ĉe gvida potencfaktoro, kaj bezono de ekonomio en provizado de transmisiaj ellasejoj kaj fiksado de grandeco kaj parametroj de generatoraj unuoj. Preparaj studoj pri pasema stabileco pri retanalizilo (uzante konstantan tension malantaŭ pasema reaktanco) por la EHV-sistemo de Dehar ankaŭ indikis, ke nur marĝena stabileco estos atingita. En la frua stadio de projektado de la Elektrocentralo de Dehar, oni konsideris, ke specifi generatorojn kun normala...
karakterizaĵoj kaj atingi postulojn pri stabileco per optimumigo de parametroj de aliaj faktoroj, precipe tiuj de la ekscita sistemo, estus ekonomie pli malmultekosta alternativo. En studo pri la Brita Sistemo ankaŭ estis montrite, ke ŝanĝi generatorajn parametrojn havas kompare multe malpli da efiko sur la stabilecajn marĝenojn. Sekve, normalaj generatoraj parametroj, kiel donitaj en la apendico, estis specifitaj por la generatoro. La detalaj stabilecaj studoj faritaj estas donitaj.
Linia Ŝarĝa Kapacito kaj Tensia Stabileco
Malproksime lokitaj hidrogeneratoroj uzataj por ŝargi longajn malŝarĝitajn EHV-liniojn, kies ŝarga kVA estas pli ol la linia ŝarga kapacito de la maŝino, la maŝino povas memekscitiĝi kaj la tensio pliiĝi nekontroleble. La kondiĉo por memekscito estas, ke xc < xd, kie xc estas la kapacita ŝarĝreaktanco kaj xd la sinkrona rekta aksa reaktanco. La kapacito bezonata por ŝargi unuopan 420 kV malŝarĝitan linion E2/xc ĝis Panipat (ricevanta fino) estis ĉirkaŭ 150 MVAR-oj je taksita tensio. En la dua etapo, kiam dua 420 kV linio de ekvivalenta longo estas instalita, la linia ŝarga kapacito bezonata por samtempe ŝargi ambaŭ malŝarĝitajn liniojn je taksita tensio estus ĉirkaŭ 300 MVAR-oj.
La linia ŝarga kapacito havebla ĉe taksita tensio de Dehar-generatoro, kiel indikite de la provizantoj de la ekipaĵo, estis jena:
(i) 70-procenta taksita MVA, t.e., linia ŝargado de 121.8 MVAR eblas kun minimuma pozitiva ekscito de 10 procentoj.
(ii) Ĝis 87 procentoj de la taksita MVA, t.e., 139 MVAR linia ŝarga kapacito eblas kun minimuma pozitiva ekscito de 1 procento.
(iii) Ĝis 100 procentoj de la taksita MVAR, t.e., 173.8 liniaj ŝargaj kapacitoj povas esti atingitaj kun proksimume 5 procentoj da negativa ekscito, kaj la maksimuma linia ŝarga kapacito, kiu povas esti atingita kun negativa ekscito de 10 procentoj, estas 110 procentoj de la taksita MVA (191 MVAR) laŭ BSS.
(iv) Plua pliigo de liniaj ŝargaj kapacitoj eblas nur per pliigo de la grandeco de la maŝino. En la kazo de (ii) kaj (iii) mana kontrolo de ekscito ne eblas kaj oni devas plene fidi je kontinua funkciado de rapide agantaj aŭtomataj tensioreguliloj. Nek ekonomie fareblas nek dezireblas pliigi la grandecon de la maŝino por pliigi la liniajn ŝargajn kapacitojn. Sekve, konsiderante la funkciajn kondiĉojn en la unua fazo de la funkciado, oni decidis provizi linian ŝargan kapaciton de 191 MVAR-oj je nominala tensio por la generatoroj per provizado de negativa ekscito sur la generatoroj. Kritika funkcia kondiĉo kaŭzanta tensian malstabilecon ankaŭ povas esti kaŭzita de la malkonekto de ŝarĝo ĉe la ricevanta fino. La fenomeno okazas pro kapacita ŝarĝo sur la maŝino, kiu estas plue negative influita de la rapidpliiĝo de la generatoro. Memekscito kaj tensian malstabilecon povas okazi se...
Xc ≤ n² (Xq + XT)
Kie Xc estas la kapacita ŝarĝa reaktanco, Xq estas la sinkrona reaktanco de la kvadratura akso kaj n estas la maksimuma relativa trorapideco okazanta ĉe ŝarĝmalakcepto. Oni proponis eviti ĉi tiun kondiĉon ĉe la Dehar-generatoro per provizado de konstante konektita 400 kV EHV-ŝuntreaktoro (75 MVA) ĉe la akcepta fino de la linio, laŭ detalaj studoj faritaj.
Dampilvolvaĵo
La ĉefa funkcio de dampila volvaĵo estas ĝia kapablo malhelpi troajn supertensiojn en kazo de lini-al-liniaj difektoj kun kapacita ŝarĝo, tiel reduktante trotensian streĉon sur la ekipaĵo. Konsiderante malproksiman lokon kaj longajn interkonektajn transmisiliniojn, oni specifis plene konektitajn dampilajn volvaĵojn kun la proporcio de kvadraturaj kaj rektaksaj reaktancoj Xnq/Xnd ne superanta 1.2.
Generatora Karakterizaĵo kaj Ekscita Sistemo
Ĉar generatoroj kun normalaj karakterizaĵoj estis specifitaj kaj antaŭstudoj indikis nur marĝenan stabilecon, oni decidis uzi altrapidajn statikajn ekscitajn ekipaĵojn por plibonigi stabilecajn marĝenojn por atingi la plej ekonomian aranĝon de la ekipaĵo. Detalaj studoj estis faritaj por determini optimumajn karakterizaĵojn de la statika ekscita ekipaĵo kaj diskutitaj en ĉapitro 10.
Sismaj Konsideroj
La elektrocentralo Dehar troviĝas en sisma zono. La jenaj provizaĵoj en la projekto de la hidrogeneratoro ĉe Dehar estis proponitaj konsultiĝante kun la fabrikantoj de ekipaĵo kaj konsiderante la sismajn kaj geologiajn kondiĉojn ĉe la loko kaj la raporton de la Komitato de Ekspertoj pri Tertremoj de Koyna, starigita de la barata registaro kun la helpo de UNESKO.
Mekanika Forto
Dehar-generatoroj estu desegnitaj por sekure elteni la maksimuman tertreman akcelforton kaj en la vertikala kaj horizontala direkto atendatan ĉe Dehar aganta en la centro de la maŝino.
Natura Frekvenco
La natura frekvenco de la maŝino estu tenata multe pli for (pli alte) de la magneta frekvenco de 100 Hz (duoble la generatora frekvenco). Ĉi tiu natura frekvenco estos tre malproksima de la tertrema frekvenco kaj estos kontrolita por adekvata marĝeno kontraŭ la superreganta tertrema frekvenco kaj kritika rapido de la rotacianta sistemo.
Subteno de generatora statoro
La fundamentoj de la statoro de la generatoro kaj la malsupraj puŝo- kaj gvidlagroj konsistas el kelkaj bazplatoj. La bazplatoj povas esti ligitaj al la fundamento laterale aldone al la normala vertikala direkto per fundamentaj boltoj.
Gvidila Birada Dezajno
Gvidlagroj estu de segmenta tipo kaj la gvidlagropartoj estu plifortigitaj por elteni plenan tertreman forton. Fabrikistoj plue rekomendis ligi la supran krampon laterale kun la barelo (generatora enfermaĵo) per ŝtalaj traboj. Tio ankaŭ signifus, ke la betona barelo siavice devus esti plifortigita.
Vibrada Detekto de Generatoroj
Oni rekomendas instali vibrodetektilojn aŭ ekscentrecmezurilojn sur turbinoj kaj generatoroj por komenci haltigon kaj alarmon kaze de vibroj pro tertremo superanta antaŭdestinitan valoron. Ĉi tiu aparato ankaŭ povas esti uzata por detekti iujn ajn nekutimajn vibrojn de unuo pro hidraŭlikaj kondiĉoj, kiuj influas la turbinon.
Merkuro-Kontaktoj
Forta skuado pro tertremo povas rezultigi falsan ŝalton por komenci malŝalton de unuo se hidrargaj kontaktoj estas uzataj. Ĉi tion oni povas eviti aŭ per specifado de kontraŭvibraj hidrargaj ŝaltiloj aŭ, se necese, per aldono de tempigaj relajsoj.
Konkludoj
(1) Konsiderindaj ekonomioj en la kosto de ekipaĵo kaj strukturo ĉe la Dehar-Elektrocentralo estis atingitaj per adopto de granda unuograndeco konsiderante la grandecon de la reto kaj ĝian influon sur la rezerva kapacito de la sistemo.
(2) La kosto de generatoroj estis reduktita per adopto de ombrela konstrudezajno, kiu nun eblas por grandaj altrapidaj hidrogeneratoroj pro la disvolviĝo de alt-tirrezista ŝtalo por rotorrandaj truoj.
(3) Akiro de naturaj altpotencfaktoraj generatoroj post detalaj studoj rezultigis pliajn ŝparojn en la kosto.
(4) Normala inercirada efiko de la rotaciantaj partoj de la generatoro ĉe la frekvencreguliga stacio en Dehar estis konsiderata sufiĉa por stabileco de la turbinregulilo pro la granda interkonektita sistemo.
(5) Specialaj parametroj de malproksimaj generatoroj, kiuj nutras EHV-retojn, por certigi elektran stabilecon, povas esti plenumitaj per rapidrespondaj statikaj ekscitaj sistemoj.
(6) Rapide agantaj statikaj ekscitaj sistemoj povas provizi necesajn stabilecajn marĝenojn. Tiaj sistemoj tamen postulas stabiligajn retrosignalojn por atingi post-difektan stabilecon. Detalaj studoj devus esti faritaj.
(7) Mem-ekscito kaj tensio-malstabileco de malproksimaj generatoroj interkonektitaj kun la reto per longaj EHV-linioj povas esti preventataj per pliigo de la linia ŝarga kapacito de la maŝino per negativa ekscito kaj/aŭ per uzado de konstante konektitaj EHV-ŝuntreaktoroj.
(8) Oni povas fari aranĝojn en la projektado de generatoroj kaj iliaj fundamentoj por provizi protektojn kontraŭ sismaj fortoj je malgrandaj kostoj.
Ĉefaj Parametroj de Dehar-Generatoroj
Kurta Cirkvita Proporcio = 1.06
Pasema Reaktanco Rekta Akso = 0.2
Inercirada Efiko = 39.5 x 106 lb ft²
Xnq/Xnd ne pli granda ol = 1.2
Afiŝtempo: 11-a de majo 2021
