Riveroj en naturo ĉiuj havas certan deklivon. Akvo fluas laŭlonge de la riverujo sub la ago de gravito. Akvo en altaj altitudoj enhavas abundan potencialan energion. Per helpo de hidraŭlikaj strukturoj kaj elektromekanikaj ekipaĵoj, la energio de akvo povas esti konvertita en elektran energion, tio estas, akvoenergian generadon. La principo de akvoenergia generado estas nia elektromagneta indukto, tio estas, kiam konduktilo tranĉas la magnetajn fluksajn liniojn en magneta kampo, ĝi generas kurenton. Inter ili, la "movado" de la konduktilo en la magneta kampo estas atingita per la akvofluo, kiu efikas sur la turbinon por konverti akvan energion en rotacian mekanikan energion; kaj la magneta kampo preskaŭ ĉiam estas formita per la ekscita kurento generita de la ekscita sistemo fluanta tra la generatora rotorvolvaĵo, tio estas, la magnetismo estas generita per elektro.
1. Kio estas la ekscita sistemo? Por realigi la energikonverton, la sinkrona generatoro bezonas kontinuan kurenton (DC), kaj la kontinua kurento, kiu generas ĉi tiun magnetan kampon, nomiĝas la ekscita kurento de la generatoro. Ĝenerale, la procezo de formado de magneta kampo en la generatora rotoro laŭ la principo de elektromagneta indukto nomiĝas ekscito. La ekscita sistemo rilatas al la ekipaĵo, kiu provizas ekscitan kurenton por la sinkrona generatoro. Ĝi estas grava parto de la sinkrona generatoro. Ĝi ĝenerale konsistas el du ĉefaj partoj: la ekscita potenca unuo kaj la ekscita regulilo. La ekscita potenca unuo provizas ekscitan kurenton al la rotoro de la sinkrona generatoro, kaj la ekscita regulilo kontrolas la eliron de la ekscita potenca unuo laŭ la eniga signalo kaj la donitaj reguligaj kriterioj.
2. Funkcio de la ekscita sistemo La ekscita sistemo havas la jenajn ĉefajn funkciojn: (1) Sub normalaj funkciaj kondiĉoj, ĝi provizas la ekscitan kurenton de la generatoro, kaj adaptas la ekscitan kurenton laŭ la donita leĝo konforme al la fina tensio kaj ŝarĝkondiĉoj de la generatoro por konservi tensiostabilecon. Kial oni povas konservi tensiostabilecon per adaptado de la ekscita kurento? Ekzistas proksimuma rilato inter la induktita potencialo (t.e., senŝarĝa potencialo) Ed de la statora volvaĵo de la generatoro, la fina tensio Ug, la reaktiva ŝarĝkurento Ir de la generatoro, kaj la longitudina sinkrona reaktanco Xd:
La induktita potencialo Ed estas proporcia al la magneta fluo, kaj la magneta fluo dependas de la grando de la ekscita kurento. Kiam la ekscita kurento restas senŝanĝa, la magneta fluo kaj la induktita potencialo Ed restas senŝanĝaj. El la supra formulo, oni povas vidi, ke la fina tensio de la generatoro malpliiĝos kun la pliiĝo de la reaktiva kurento. Tamen, por plenumi la postulojn de la uzanto pri potencokvalito, la fina tensio de la generatoro devus resti baze senŝanĝa. Evidente, la maniero atingi ĉi tiun postulon estas alĝustigi la ekscitan kurenton de la generatoro kiam la reaktiva kurento Ir ŝanĝiĝas (tio estas, la ŝarĝo ŝanĝiĝas). (2) Laŭ la ŝarĝkondiĉoj, la ekscita kurento estas alĝustigita laŭ difinita regulo por alĝustigi la reaktivan potencon. Kial necesas alĝustigi la reaktivan potencon? Multaj elektraj ekipaĵoj funkcias surbaze de la principo de elektromagneta indukto, kiel transformiloj, motoroj, veldmaŝinoj, ktp. Ili ĉiuj dependas de la establado de alterna magneta kampo por konverti kaj transdoni energion. La elektra potenco bezonata por establi alternan magnetan kampon kaj induktitan magnetan fluon nomiĝas reaktiva potenco. Ĉiuj elektraj ekipaĵoj kun elektromagnetaj bobenoj konsumas reaktivan potencon por establi magnetan kampon. Sen reaktiva potenco, la motoro ne rotacios, la transformilo ne povos transformi tension, kaj multaj elektraj ekipaĵoj ne funkcios. Tial, reaktiva potenco tute ne estas senutila potenco. Sub normalaj cirkonstancoj, elektraj ekipaĵoj ne nur ricevas aktivan potencon de la generatoro, sed ankaŭ bezonas akiri reaktivan potencon de la generatoro. Se la reaktiva potenco en la elektra reto estas malabunda, la elektraj ekipaĵoj ne havos sufiĉe da reaktiva potenco por establi normalan elektromagnetan kampon. Tiam ĉi tiuj elektraj ekipaĵoj ne povos konservi nominalan funkciadon, kaj la fina tensio de la elektraj ekipaĵoj falos, tiel influante la normalan funkciadon de la elektraj ekipaĵoj. Tial necesas alĝustigi la reaktivan potencon laŭ la efektiva ŝarĝo, kaj la reaktiva potenco eligita de la generatoro rilatas al la grandeco de la ekscita kurento. La specifa principo ne estos klarigita ĉi tie. (3) Kiam okazas kurta cirkvita akcidento en la elektra sistemo aŭ aliaj kialoj kaŭzas gravan falon de la fina tensio de la generatoro, la generatoro povas esti perforte ekscitita por plibonigi la dinamikan stabileclimon de la elektra sistemo kaj la precizecon de la relajsa protekta ago. (4) Kiam okazas trotensio de la generatoro pro subita ŝarĝo-malŝarĝo kaj aliaj kialoj, oni povas perforte malmagnetigi la generatoron por limigi la troan pliiĝon de la fina tensio de la generatoro. (5) Plibonigi la statikan stabilecon de la elektra sistemo. (6) Kiam okazas fazo-al-faza kurta cirkvito ene de la generatoro kaj sur ĝiaj konduktiloj aŭ la fina tensio de la generatoro estas tro alta, malmagnetigo estas rapide efektivigita por limigi la disvastiĝon de la akcidento. (7) La reaktiva potenco de la paralelaj generatoroj povas esti racie distribuita.
3. Klasifiko de ekscitaj sistemoj Laŭ la maniero, kiel la generatoro akiras la ekscitan kurenton (tio estas, la provizmetodo de la ekscita elektrofonto), la ekscita sistemo povas esti dividita en eksteran eksciton kaj mem-eksciton: la ekscita kurento akirita de aliaj elektrofontoj nomiĝas ekstera ekscito; la ekscita kurento akirita de la generatoro mem nomiĝas mem-ekscito. Laŭ la rektifika metodo, ĝi povas esti dividita en rotacian eksciton kaj statikan eksciton. La statika ekscita sistemo ne havas specialan ekscitan maŝinon. Se ĝi akiras la ekscitan potencon de la generatoro mem, ĝi nomiĝas mem-ekscita statika ekscito. Mem-ekscita statika ekscito povas esti dividita en mem-paralelan eksciton kaj mem-kunmetantan eksciton.
La plej ofte uzata ekscita metodo estas memparalela ekscito (statika ekscito), kiel montrite en la suba figuro. Ĝi akiras la ekscitan potencon tra la rektifika transformilo konektita al la generatora elirejo, kaj liveras la generatoran ekscitan kurenton post rektigo.
Dratara diagramo de mem-paralela ekscita statika rektifika ekscita sistemo
La memparalela ekscita statika ekscita sistemo ĉefe konsistas el la jenaj partoj: ekscita transformilo, rektifilo, malmagnetigila aparato, reguliga regilo kaj trotensia protekta aparato. Ĉi tiuj kvin partoj respektive plenumas la jenajn funkciojn:
(1) Ekscita transformilo: Malaltigu la tension ĉe la maŝina fino al tensio kongruanta kun la rektifilo.
(2) Rektifilo: Ĝi estas la kerna komponanto de la tuta sistemo. Trifaza plene kontrolita pontcirkvito ofte estas uzata por plenumi la konvertan taskon de alterna kurento al kontinua kurento.
(3) Malmagnetiga aparato: La malmagnetiga aparato konsistas el du partoj, nome la malmagnetiga ŝaltilo kaj la malmagnetiga rezistilo. Ĉi tiu aparato respondecas pri la rapida malmagnetigo de la aparato en kazo de akcidento.
(4) Reguligilo: La stir-aparato de la ekscita sistemo ŝanĝas la ekscitan kurenton per kontrolado de la kondukta angulo de la tiristoro de la rektifilo por atingi la efikon de reguligo de la reaktiva potenco kaj tensio de la generatoro.
(5) Protekto kontraŭ supertensio: Kiam la rotorcirkvito de la generatoro havas supertension, la cirkvito estas ŝaltita por konsumi la supertension, limigi la supertension, kaj protekti la volvaĵon de la generatoro kaj ĝian konektitan ekipaĵon.
La avantaĝoj de la memparalela ekscita statika ekscita sistemo estas: simpla strukturo, malpli da ekipaĵo, malalta investo kaj malpli da bontenado. La malavantaĝo estas, ke kiam la generatoro aŭ sistemo estas kurtcirkvita, la ekscita kurento malaperos aŭ multe malpliiĝos, dum la ekscita kurento devus esti multe pliigita (t.e., devigita ekscito) tiam. Tamen, konsiderante, ke modernaj grandaj unuoj plejparte uzas fermitajn busbarojn, kaj alttensiaj elektraj retoj ĝenerale estas ekipitaj per rapida protekto kaj alta fidindeco, la nombro da unuoj uzantaj ĉi tiun ekscitan metodon kreskas, kaj ĉi tio estas ankaŭ la ekscita metodo rekomendita de regularoj kaj specifoj. 4. Elektra bremsado de la unuo Kiam la unuo estas malŝarĝita kaj malŝaltita, parto de la mekanika energio estas stokita pro la grandega rotacia inercio de la rotoro. Ĉi tiu parto de energio povas esti tute haltigita nur post kiam ĝi estas konvertita en frikcian varmenergion de la puŝlagro, gvidlagro kaj aero. Ĉar la frikcia perdo de la aero estas proporcia al la kvadrato de la lineara rapido de la cirkonferenco, la rotorrapido komence tre rapide malpliiĝas, kaj poste ĝi malaktiviĝos dum longa tempo je malalta rapido. Kiam la aparato funkcias longe je malalta rapideco, la puŝa ingo povas bruliĝi, ĉar la olea tavolo inter la spegula plato sub la puŝa kapo kaj la portanta ingo ne povas esti formita. Tial, dum la malŝalta procezo, kiam la rapideco de la aparato falas al certa specifita valoro, la bremsa sistemo de la aparato devas esti uzata. La bremsado de la aparato estas dividita en elektran bremsadon, mekanikan bremsadon kaj kombinitan bremsadon. Elektra bremsado estas kurtcirkviti la trifazan generatoran statoron ĉe la elirejo de la maŝino post kiam la generatoro estas malkuplita kaj malmagnetigita, kaj atendi, ke la rapideco de la aparato falu al ĉirkaŭ 50% ĝis 60% de la nominala rapideco. Per serio de logikaj operacioj, la bremsa povo estas provizita, kaj la ekscita regulilo ŝaltas al la elektra bremsa reĝimo por aldoni ekscitan kurenton al la generatora rotorvolvaĵo. Ĉar la generatoro rotacias, la statoro induktas kurtcirkvitan kurenton sub la ago de la rotora magneta kampo. La generita elektromagneta tordmomanto estas ĝuste kontraŭa al la inercia direkto de la rotoro, kiu ludas bremsan rolon. Dum la realigo de elektra bremsado, la bremsa elektroprovizo devas esti provizita ekstere, kio estas proksime rilata al la ĉefa cirkvitstrukturo de la ekscita sistemo. Diversaj manieroj akiri la elektran bremsan ekscitan elektroprovizon estas montritaj en la suba figuro.
Diversaj manieroj akiri la elektran bremsan ekscitan elektroprovizon
En la unua maniero, la ekscita aparato estas memparalela ekscita drata metodo. Kiam la maŝina fino estas kurtcirkvita, la ekscita transformilo ne havas elektroprovizon. La bremsa elektroprovizo venas de dediĉita bremsotransformilo, kaj la bremsotransformilo estas konektita al la centrala elektroprovizo. Kiel menciite supre, plej multaj akvoenergiaj projektoj uzas memparalelan ekscitan statikan rektifikan ekscitsistemon, kaj estas pli ekonomie uzi rektifikan ponton por la ekscita sistemo kaj la elektra bremsosistemo. Tial, ĉi tiu metodo por akiri la elektran bremsan ekscitan elektroprovizon estas pli ofta. La elektra bremsa laborfluo de ĉi tiu metodo estas jena:
(1) La ŝaltilo de la elektra ellasejo de la aparato estas malfermita kaj la sistemo estas malkuplita.
(2) La rotorvolvaĵo estas malmagnetigita.
(3) La ŝaltilo ĉe la sekundara flanko de la ekscita transformilo estas malfermita.
(4) La kurtacirkvita ŝaltilo de la elektra bremso de la aparato estas fermita.
(5) La ŝaltilo ĉe la sekundara flanko de la elektra bremso-transformilo estas fermita.
(6) La rektifika ponta tiristoro ekigas kondukton, kaj la aparato eniras la elektran bremsoostaton.
(7) Kiam la rapido de la unuo estas nulo, la elektra bremso estas liberigita (se kombinita bremsado estas uzata, kiam la rapido atingas 5% ĝis 10% de la nominala rapido, mekanika bremsado estas aplikata). 5. Inteligenta ekscita sistemo Inteligenta akvoenergia centralo rilatas al akvoenergia centralo aŭ akvoenergia centrala grupo kun informa ciferecigo, komunikada reto, integra normigo, komerca interagado, funkciiga optimumigo kaj inteligenta decidiĝo. Inteligentaj akvoenergiaj centraloj estas vertikale dividitaj en procezan tavolon, unuotavolon kaj stacian kontroltavolon, uzante 3-tavolan 2-retan strukturon de proceza tavola reto (GOOSE-reto, SV-reto) kaj stacia kontroltavola reto (MMS-reto). Inteligentaj akvoenergiaj centraloj devas esti subtenataj de inteligenta ekipaĵo. Kiel la kerna kontrolsistemo de la hidroturbina generatoraro, la teknologia disvolviĝo de la ekscita sistemo ludas gravan subtenan rolon en la konstruado de inteligentaj akvoenergiaj centraloj.
En inteligentaj akvoenergiaj centraloj, krom plenumi bazajn taskojn kiel startigi kaj haltigi la turbingeneratoron, pliigi kaj malpliigi reaktivan potencon, kaj krizhaltigi, la ekscita sistemo ankaŭ devas povi plenumi la datummodeligajn kaj komunikajn funkciojn de IEC61850, kaj subteni komunikadon kun la reto de la stacia stirtavolo (MMS-reto) kaj la reto de la proceztavolo (GOOSE-reto kaj SV-reto). La ekscita sistema aparato estas aranĝita ĉe la unuotavolo de la sistemstrukturo de la inteligenta akvoenergia centralo, kaj la kunfanda unuo, inteligenta terminalo, helpa stirunuo kaj aliaj aparatoj aŭ inteligentaj ekipaĵoj estas aranĝitaj ĉe la proceztavolo. La sistemstrukturo estas montrita en la suba figuro.
Inteligenta ekscita sistemo
La gastiga komputilo de la stacia stirtavolo de la inteligenta akvoenergia centralo plenumas la postulojn de la komunikada normo IEC61850, kaj sendas la signalon de la ekscita sistemo al la gastiga komputilo de la monitorada sistemo tra la MMS-reto. La inteligenta ekscita sistemo devus povi konektiĝi kun la GOOSE-reto kaj SV-retŝaltiloj por kolekti datumojn ĉe la proceza tavolo. La proceza tavolo postulas, ke la datumoj eliritaj de CT, PT kaj lokaj komponantoj estu ĉiuj en cifereca formo. CT kaj PT estas konektitaj al la kunfanda unuo (elektronikaj transformiloj estas konektitaj per optikaj kabloj, kaj elektromagnetaj transformiloj estas konektitaj per kabloj). Post kiam la kurento- kaj tensiodatumoj estas ciferecigitaj, ili estas konektitaj al la SV-retŝaltilo per optikaj kabloj. La lokaj komponantoj devas esti konektitaj al la inteligenta terminalo per kabloj, kaj la ŝaltilo aŭ analogaj signaloj estas konvertitaj en ciferecajn signalojn kaj transdonitaj al la GOOSE-retŝaltilo per optikaj kabloj. Nuntempe, la ekscita sistemo havas esence la komunikadan funkcion kun la stacia stirtavola MMS-reto kaj la proceza tavolo GOOSE/SV-reto. Krom plenumi la retan informan interagadon de la komunikada normo IEC61850, la inteligenta ekscita sistemo ankaŭ devus havi ampleksan retan monitoradon, inteligentan diagnozon de eraroj kaj oportunan testan operacion kaj bontenadon. La funkciado kaj aplika efiko de la plene funkcia inteligenta ekscita aparato bezonas esti testitaj en estontaj realaj inĝenieraj aplikoj.
Afiŝtempo: 9-a de oktobro 2024
