Sorgailuaren bolante efektua eta turbina gobernadore sistemaren egonkortasuna

Sorgailuaren bolante-efektua eta turbina gobernadore-sistemaren egonkortasunaSorgailuaren bolante-efektua eta turbina gobernadore-sistemaren egonkortasunaSorgailuaren bolante-efektua eta turbina gobernadore-sistemaren egonkortasunaSorgailuaren bolante-efektua eta turbina gobernadore-sistemaren egonkortasuna
Gaur egungo hidro-sorgailu handiek inertzia-konstante txikiagoa dute eta turbina-gobernu sistemaren egonkortasunari buruzko arazoak izan ditzakete. Hori turbina-uraren portaeraren ondorioz gertatzen da, bere inertzia dela eta, kontrol-gailuak erabiltzen direnean presio-hodietan ur-kolpeak eragiten baititu. Oro har, azelerazio hidraulikoaren denbora-konstanteek ezaugarritzen dute hau. Funtzionamendu isolatuan, sistema osoaren maiztasuna turbina-gobernadoreak zehazten duenean, ur-kolpeak abiaduraren erregulazioan eragiten du eta ezegonkortasuna ehiza- edo maiztasun-ostaketa gisa agertzen da. Sistema handi batekin elkarri lotutako funtzionamendurako, maiztasuna funtsean konstante mantentzen du azken horrek. Orduan, ur-kolpeak sistemari ematen zaion potentzian eragiten du eta egonkortasun-arazoa potentzia begizta itxi batean kontrolatzen denean bakarrik sortzen da, hau da, maiztasunaren erregulazioan parte hartzen duten hidro-sorgailuen kasuan.

Turbina-gobernadorearen engranajearen egonkortasuna ur-masen azelerazio hidraulikoaren denbora-konstantearen eta gobernadorearen irabaziaren arteko erlazioaren araberakoa da neurri handi batean. Goiko erlazioa murrizteak ezegonkortze-efektua du eta gobernadorearen irabazia murriztea eskatzen du, eta horrek maiztasunaren egonkortzean eragin negatiboa du. Horrenbestez, unitate hidroelektriko baten biraketa-zatietarako bolante-efektu minimoa beharrezkoa da, normalean sorgailuan bakarrik eman daitekeena. Bestela, azelerazio mekanikoaren denbora-konstantea murriztu daiteke presio-erliebearen balbula edo gainazal-tangaren bidez, etab., baina, oro har, oso garestia da. Sorkuntza hidroelektrikoko unitate baten abiadura erregulatzeko gaitasunaren irizpide enpirikoa unitatearen abiadura-igoeran oinarritu daiteke, modu independentean funtzionatzen duen unitatearen karga nominal osoa baztertzean gerta daitekeena. Sistema interkonektatu handietan funtzionatzen duten eta sistemaren maiztasuna erregulatu behar duten potentzia-unitateentzat, goian kalkulatutako abiadura-igoera ehunekoaren indizea % 45etik gorakoa ez izatea kontsideratu zen. Sistema txikiagoetarako, abiadura-igoera txikiagoa eman behar da (ikusi 4. kapitulua).

Sarreratik Dehar zentral elektrikorainoko luzetarako sekzioa
(Iturria: Egilearen artikulua – 2. munduko Kongresua, Nazioarteko Ur Baliabideen Elkartea 1979) Dehar zentral elektrikoarentzat, orekatze-biltegia potentzia-unitatearekin lotzen duen presio hidraulikoko ur-sistema erakusten da, ur-sarrera, presio-tunel, diferentzial-balantze-tanga eta hodi-konduktua barne. Hodi-konduktuetan presio-igoera maximoa % 35era mugatuz, unitatearen abiadura-igoera maximoa karga osoa baztertzean % 45 ingurukoa izan zen, gobernadore bat ixtean.
9,1 segundoko denbora 282 m-ko (925 oin) altuera nominalean, sorgailuaren biraketa-zatiek duten bolante-efektu normalarekin (hau da, tenperatura-igoeraren arabera soilik finkatuta). Funtzionamenduaren lehen fasean, abiadura-igoera % 43 baino handiagoa ez zela ikusi zen. Horrenbestez, bolante-efektu normala nahikoa dela uste izan zen sistemaren maiztasuna erregulatzeko.

Sorgailuaren parametroak eta egonkortasun elektrikoa
Egonkortasunean eragina duten sorgailuaren parametroak hauek dira: bolante efektua, erreaktantzia iragankorra eta zirkuitulaburreko erlazioa. 420 kV EHV sistemaren garapenaren hasierako fasean, Dehar-en bezala, egonkortasun arazoak kritikoak izan daitezke sistema ahula, zirkuitulaburreko maila baxua, potentzia faktore nagusiko funtzionamendua eta transmisio-irteerak hornitzeko eta sorgailu-unitateen tamaina eta parametroak finkatzeko ekonomia beharra direla eta. Dehar EHV sistemarako sare-analizatzaileari buruzko aurretiazko egonkortasun iragankorreko azterketek (erreakzio iragankorraren atzean tentsio konstantea erabiliz) ere adierazi zuten egonkortasun marjinala baino ez zela lortuko. Dehar Zentral Elektrikoa diseinatzeko hasierako fasean, kontuan hartu zen potentzia normala duten sorgailuak zehaztea...
Ezaugarriak eta egonkortasun-eskakizunak lortzea beste faktore batzuen parametroak optimizatuz, batez ere kitzikapen-sistemarenak, alternatiba ekonomikoki merkeagoa litzateke. Britainiar Sistemaren ikerketa batean ere erakutsi zen sorgailuaren parametroak aldatzeak eragin askoz txikiagoa duela egonkortasun-marjinetan. Horrenbestez, eranskinean agertzen diren sorgailuaren parametro normalak zehaztu ziren sorgailuarentzat. Egindako egonkortasun-azterketa zehatzak ematen dira.

Lineako kargatzeko ahalmena eta tentsioaren egonkortasuna
Urruneko hidrosorgailuak erabiltzen dira EHV linea luze deskargatuak kargatzeko, zeinen karga-kVA makinaren linearen karga-ahalmena baino handiagoa den, makina auto-kitzikatu egin daiteke eta tentsioa kontrolik gabe igo daiteke. Auto-kitzikapenerako baldintza xc < xd da, non xc karga-erreakzio kapazitiboa den eta xd ardatz zuzeneko erreaktantzia sinkronoa. 420 kV-ko E2/xc linea deskargatu bakarra Panipat-era (hartzailea) kargatzeko behar den ahalmena 150 MVAR ingurukoa zen tentsio nominalean. Bigarren fasean, luzera baliokideko bigarren 420 kV-ko linea bat instalatzen denean, bi linea deskargatuak aldi berean tentsio nominalean kargatzeko behar den karga-ahalmena 300 MVAR ingurukoa izango litzateke.

Dehar sorgailuaren tentsio nominalean eskuragarri zegoen lineako kargatzeko ahalmena, ekipamenduaren hornitzaileek adierazi bezala, hau zen:
(i) % 70eko MVA nominala, hau da, 121,8 MVAR linea-kargatzea posible da gutxienez % 10eko kitzikapen positibo batekin.
(ii) MVA nominalaren % 87ra arte, hau da, 139 MVAR lineako karga-ahalmena, % 1eko gutxieneko kitzikapen positiboarekin posible da.
(iii) MVAR nominalaren % 100eraino, hau da, 173,8 linea-kargatzeko ahalmena lor daiteke gutxi gorabehera % 5eko kitzikapen negatiboarekin, eta % 10eko kitzikapen negatiboarekin lor daitekeen linea-kargatzeko ahalmen maximoa BSSren arabera MVA nominalaren % 110 da (191 MVAR).
(iv) Lineako karga-ahalmenak gehiago handitzea makinaren tamaina handituz bakarrik da posible. (ii) eta (iii) kasuetan, kitzikapenaren eskuzko kontrola ezinezkoa da eta tentsio-erreguladore automatiko azkarren funtzionamendu jarraituan oinarritu behar da erabat. Ez da ekonomikoki bideragarria, ezta desiragarria ere makinaren tamaina handitzea lineako karga-ahalmenak handitzeko. Horrenbestez, funtzionamenduaren lehen faseko funtzionamendu-baldintzak kontuan hartuta, 191 MVAR-ko lineako karga-ahalmena eskaintzea erabaki zen sorgailuetarako tentsio nominalean, sorgailuetan kitzikapen negatiboa emanez. Tentsio-ezegonkortasuna eragiten duten funtzionamendu-baldintza kritikoak hartzailearen muturrean karga deskonektatzeak ere eragin dezake. Fenomenoa makinaren karga kapazitiboaren ondorioz gertatzen da, eta sorgailuaren abiadura-igoerak are gehiago eragiten dio. Auto-kitzikapena eta tentsio-ezegonkortasuna gerta daitezke...

Xc ≤ n2 (Xq + XT)
Non Xc karga kapazitiboaren erreaktantzia den, Xq koadratura-ardatzaren erreaktantzia sinkronoa eta n karga baztertzean gertatzen den gehienezko gehiegizko abiadura erlatiboa. Dehar sorgailuaren egoera hau saihestea proposatu zen, linearen hartzailean 400 kV-ko EHV shunt erreaktore (75 MVA) finko konektatuta bat jarriz, egindako azterketa zehatzen arabera.

Amortiguadorearen haizea
Motelgailu-harilkada baten funtzio nagusia karga kapazitiboekin lerro arteko matxuren kasuan gehiegizko tentsioak saihesteko gaitasuna da, horrela ekipamenduan gehiegizko tentsio-tentsioa murriztuz. Kokapen urruna eta transmisio-linea luzeak kontuan hartuta, Xnq/Xnd koadratura-erreakzioen arteko erlazioa 1,2 gainditzen ez duen motelgailu-harilkada guztiz konektatuak zehaztu ziren.

Sorgailuaren Ezaugarri eta Kitzikapen Sistema
Ezaugarri normalak dituzten sorgailuak zehaztu ondoren eta aurretiazko ikerketek egonkortasun marjinala baino ez zutela adierazi zutenez, abiadura handiko kitzikapen estatikoko ekipoak erabiltzea erabaki zen egonkortasun-marjinak hobetzeko, ekipoen antolamendu orokorrik ekonomikoena lortzeko. Azterketa zehatzak egin ziren kitzikapen estatikoko ekipoen ezaugarri optimoak zehazteko, eta 10. kapituluan aztertu ziren.

Kontuan hartu beharreko sismikoak
Dehar zentral elektrikoa eremu sismiko batean dago. Dehar-eko sorgailu hidroelektrikoaren diseinuan honako xedapen hauek proposatu ziren ekipamenduen fabrikatzaileekin kontsultatu ondoren, guneko baldintza sismiko eta geologikoak eta Indiako Gobernuak UNESCOren laguntzarekin eratutako Koynako Lurrikara Adituen Batzordearen txostena kontuan hartuta.

Indar mekanikoa
Dehar sorgailuak makinaren erdian jarduten duen Dehar-ean espero den lurrikararen azelerazio-indarra segurtasunez jasateko diseinatu behar dira, bai norabide bertikalean bai horizontalean.

Maiztasun Naturala
Makinaren maiztasun naturala 100 Hz-ko maiztasun magnetikotik (sorgailuaren maiztasunaren bikoitza) urrun mantendu behar da (altuagoa). Maiztasun natural hau lurrikararen maiztasunetik oso urrun egongo da eta lurrikararen maiztasun nagusiaren eta biraketa-sistemaren abiadura kritikoaren arteko marjina egokia dela egiaztatu beharko da.

Sorgailuaren estatorearen euskarria
Sorgailuaren estatorea eta beheko bultzada- eta gida-errodamenduen oinarriak hainbat oinarri-plakaz osatuta daude. Oinarri-plakak alboetan lotu behar dira oinarri-torlojuen bidez, ohiko norabide bertikaletik aparte.

Gida-errodamenduen diseinua
Gida-errodamenduak segmentu motakoak izan behar dira eta gida-errodamenduen piezak indartu behar dira lurrikararen indar osoa jasateko. Fabrikatzaileek gomendatu dute goiko euskarria alboetan upelarekin (sorgailuaren itxitura) altzairuzko habeen bidez lotzea. Horrek esan nahi du hormigoizko upela ere indartu beharko litzatekeela.

Sorgailuen bibrazio detekzioa
Turbinetan eta sorgailuetan bibrazio-detektagailuak edo eszentrikotasun-neurgailuak instalatzea gomendatu zen, lurrikarak eragindako bibrazioek aurrez zehaztutako balio bat gainditzen badute itzaltzea eta alarma abiarazteko. Gailu hau turbinari eragiten dioten baldintza hidraulikoek unitate baten bibrazio ezohikoak detektatzeko ere erabil daiteke.

Merkurio Kontaktuak
Lurrikara batek eragindako astindu bortitzak unitatearen itzaltzea oker aktibatzea eragin dezake merkuriozko kontaktuak erabiltzen badira. Hori saihestu daiteke bibrazioaren aurkako merkuriozko etengailuak zehaztuz edo, beharrezkoa bada, denbora-erreleak gehituz.

Ondorioak
(1) Dehar zentral elektrikoan ekipamendu eta egituraren kostuan ekonomia nabarmenak lortu ziren unitate-tamaina handiak hartuz, sarearen tamaina eta sistemaren soberako ahalmenean duen eragina kontuan hartuta.
(2) Sorgailuen kostua murriztu zen eraikuntza-diseinu orokorra hartuz, eta hori posible da orain abiadura handiko hidro-sorgailu handietan, errotorearen ertz-zuloetarako altzairuzko trakzio handiko garapenari esker.
(3) Azterketa zehatzak egin ondoren potentzia-faktore handiko sorgailu naturalak erostea kostuetan aurrezpen gehiago ekarri zuen.
(4) Deharreko maiztasun-erregulazio estazioan sorgailuaren biraketa-piezen bolante-efektu normala nahikoa zela uste zen turbina-gobernadorearen sistemaren egonkortasunerako, elkarri lotutako sistema handia zelako.
(5) EHV sareak elikatzen dituzten urruneko sorgailuen parametro bereziak, egonkortasun elektrikoa bermatzeko, erantzun azkarreko kitzikapen estatiko sistemek bete ditzakete.
(6) Ekintza azkarreko kitzikapen estatiko sistemek beharrezko egonkortasun marjinak eman ditzakete. Hala ere, sistema horiek egonkortzeko feedback seinaleak behar dituzte akats osteko egonkortasuna lortzeko. Azterketa zehatzak egin beharko lirateke.
(7) EHV linea luzeen bidez sarearekin konektatuta dauden urruneko sorgailuen auto-kitzikapena eta tentsio-ezegonkortasuna saihestu daitezke makinaren lineako karga-ahalmena handituz, kitzikapen negatiboa erabiliz eta/edo behin betiko konektatutako EHV shunt erreaktoreak erabiliz.
(8) Sorgailuen eta haien zimenduen diseinuan neurriak har daitezke indar sismikoen aurkako babesak kostu txikian emateko.

Dehar sorgailuen parametro nagusiak
Zirkuitulaburreko erlazioa = 1.06
Erreaktantzia iragankorra Ardatz zuzena = 0.2
Bolante efektua = 39,5 x 106 lb ft2
Xnq/Xnd ez da = 1.2 baino handiagoa