Generátor lendkerék hatása és stabilitása turbina szabályozó rendszer Generátor lendkerék hatása és stabilitása turbina szabályozó rendszer Generátor lendkerék hatása és stabilitása turbina szabályozó rendszer Generátor lendkerék hatása és stabilitása turbina szabályozó rendszer
A nagy modern hidrogenerátorok kisebb tehetetlenségi állandókkal rendelkeznek, és problémákkal szembesülhetnek a turbina vezérlőrendszerének stabilitásával kapcsolatban.Ennek oka a turbina vízének viselkedése, amely tehetetlensége miatt vízkalapácsot idéz elő a nyomócsövekben a vezérlőberendezések működtetésekor.Ezt általában a hidraulikus gyorsulási időállandók jellemzik.Elszigetelt üzemben, amikor a teljes rendszer frekvenciáját a turbina szabályozója határozza meg, a vízkalapács befolyásolja a sebességszabályozást, és az instabilitás vadászatként vagy frekvencia kilengéseként jelenik meg.Egy nagy rendszerrel összekapcsolt működés esetén a frekvenciát a későbbiek lényegében állandóan tartják.A vízkalapács ekkor befolyásolja a rendszerbe betáplált teljesítményt, és stabilitási probléma csak akkor merül fel, ha a teljesítményt zárt hurokban szabályozzák, azaz azon hidrogenerátorok esetében, amelyek a frekvenciaszabályozásban vesznek részt.
A turbina szabályozó fogaskerekének stabilitását nagymértékben befolyásolja a víztömegek hidraulikus gyorsulási időállandójából adódó mechanikai gyorsulási időállandó aránya és a szabályozó erősítése.A fenti arány csökkentése destabilizáló hatású, és szükségessé teszi a szabályozó erősítés csökkentését, ami hátrányosan befolyásolja a frekvencia stabilizálását.Ennek megfelelően minimális lendkerékhatásra van szükség a hidraulikus egység forgó alkatrészeihez, amely általában csak a generátorban biztosítható.Alternatív megoldásként a mechanikai gyorsulási időállandó csökkenthető nyomáscsökkentő szelep vagy kiegyenlítő tartály stb. biztosításával, de ez általában nagyon költséges.A hidrotermelő egység fordulatszám-szabályozási képességének empirikus kritériuma a blokk fordulatszám-növekedése lehet, amely az önállóan üzemelő blokk teljes névleges terhelésének elutasítása esetén mehet végbe.A nagy, összekapcsolt rendszerekben üzemelő és a rendszerfrekvencia szabályozásához szükséges tápegységek esetében a fentiek szerint számított százalékos sebességnövekedési index nem haladja meg a 45 százalékot.Kisebb rendszereknél kisebb sebességnövekedést kell biztosítani (lásd a 4. fejezetet).
Hosszanti metszet a beszívástól a dehari erőműig
(Forrás: Szerző írása – 2. világkongresszus, International Water Resources Association, 1979) A Dehari Erőmű esetében a kiegyenlítő tárolót az erőművel összekötő hidraulikus nyomású vízrendszer látható. .A tolltartókban a maximális nyomásemelkedés 35 százalékra korlátozása az egység becsült maximális fordulatszám-növekedése a teljes terhelés elutasítása esetén körülbelül 45 százalékos szabályozó zárással.
9,1 másodperces idő 282 m (925 láb) névleges magasság mellett, a generátor forgó alkatrészeinek normál lendkerék-hatásával (azaz csak a hőmérséklet-emelkedési megfontolások alapján).Az üzemelés első szakaszában a sebességnövekedés nem haladta meg a 43 százalékot.Ennek megfelelően úgy ítélték meg, hogy a normál lendkerék hatás megfelelő a rendszer frekvenciájának szabályozására.
A generátor paraméterei és az elektromos stabilitás
A generátor stabilitását befolyásoló paraméterek a lendkerék hatás, a tranziens reaktancia és a rövidzárlati arány.A 420 kV-os EHV-rendszer fejlesztésének kezdeti szakaszában, mint Deharban, a stabilitási problémák kritikusak lehetnek a gyenge rendszer, az alacsonyabb rövidzárlati szint, a vezető teljesítménytényezővel való működés, valamint az átviteli kivezetések és a rögzítési méretek gazdaságossága miatt. termelő egységek paraméterei.A Dehar EHV rendszer hálózati analizátorán végzett előzetes tranziensstabilitási vizsgálatok (konstans feszültséget használva a tranziens reaktancia mögött) szintén azt mutatták, hogy csak marginális stabilitás érhető el.A Dehari Erőmű tervezésének korai szakaszában úgy ítélték meg, hogy a generátorokat normálra kell kijelölni
karakterisztikája és a stabilitási követelmények elérése a többi tényező paramétereinek optimalizálásával, különös tekintettel a gerjesztőrendszerre, gazdaságilag olcsóbb alternatíva lenne.A British System tanulmányozása azt is kimutatta, hogy a generátor paramétereinek változása viszonylag kevésbé befolyásolja a stabilitási határokat.Ennek megfelelően a generátorhoz a mellékletben megadott normál generátorparamétereket adtuk meg.Az elvégzett részletes stabilitási vizsgálatokat adjuk meg
Vonaltöltési kapacitás és feszültségstabilitás
A hosszú, terheletlen EHV-vezetékek töltésére használt, távolról elhelyezett hidrogenerátorok, amelyek töltési kVA-értéke nagyobb, mint a gép vezetékes töltési kapacitása, a gép öngerjesztővé válhat, és a feszültség ellenőrizhetetlenül emelkedhet.Az öngerjesztés feltétele, hogy xc < xd ahol, xc a kapacitív terhelési reaktancia és xd a szinkron közvetlen tengely reaktanciája.Egyetlen 420 kV-os terheletlen E2 /xc vezeték töltéséhez szükséges kapacitás a Panipatig (vevőoldalig) körülbelül 150 MVAR volt névleges feszültség mellett.A második szakaszban, amikor egy második, egyenértékű hosszúságú 420 kV-os vezetéket telepítenek, a két tehermentes vezeték egyidejű, névleges feszültségen történő töltéséhez szükséges vonali töltési kapacitás körülbelül 300 MVAR lenne.
A Dehar generátor névleges feszültség mellett elérhető hálózati töltési kapacitása a berendezés szállítói által közölt adatok szerint a következő volt:
(i) 70 százalékos névleges MVA, azaz 121,8 MVAR vonali töltés lehetséges legalább 10 százalékos pozitív gerjesztéssel.
(ii) A névleges MVA 87 százalékáig, azaz 139 MVAR vonali töltési kapacitás lehetséges 1 százalékos minimum pozitív gerjesztés mellett.
(iii) A névleges MVAR legfeljebb 100 százaléka, azaz körülbelül 5 százalékos negatív gerjesztés mellett 173,8 vonali töltési kapacitás érhető el, és a 10 százalékos negatív gerjesztéssel elérhető maximális vonali töltési kapacitás a névleges MVA (191 MVAR) 110 százaléka ) a BSS szerint.
(iv) A vonali töltési kapacitások további növelése csak a gép méretének növelésével lehetséges.A (ii) és (iii) esetekben a gerjesztés kézi vezérlése nem lehetséges, és teljes mértékben a gyors működésű automatikus feszültségszabályozók folyamatos működésére kell hagyatkozni.A gép méretének növelése a vonali töltési kapacitások növelése érdekében sem gazdaságilag nem megvalósítható, sem nem kívánatos.Ennek megfelelően az üzemelés első szakaszában az üzemi feltételeket figyelembe véve úgy döntöttek, hogy a generátorok számára 191 MVAR vezetékes töltési kapacitást biztosítanak névleges feszültség mellett a generátorokon negatív gerjesztéssel.A feszültség instabilitást okozó kritikus működési állapotot a vevőoldali terhelés lekapcsolása is okozhatja.A jelenség a gép kapacitív terhelése miatt következik be, amelyet a generátor fordulatszámának növekedése is hátrányosan befolyásol.Öngerjesztés és feszültség instabilitás léphet fel, ha.
Xc ≤ n2 (Xq + XT)
Ahol Xc a kapacitív terhelési reaktancia, Xq a kvadratúra tengely szinkron reaktanciája és n a terhelés elutasításakor fellépő maximális relatív túllépési sebesség.Ezt a feltételt a Dehar generátoron javasolták kiküszöbölni egy tartósan csatlakoztatott 400 kV-os EHV söntreaktor (75 MVA) biztosításával a vezeték fogadó végén az elvégzett részletes vizsgálatok szerint.
Csillapító tekercselés
A csillapító tekercselés fő funkciója, hogy képes megakadályozni a túlzott túlfeszültséget a kapacitív terhelésekkel járó vonalhibák esetén, ezáltal csökkentve a berendezés túlfeszültségét.Figyelembe véve a távoli elhelyezkedést és a hosszú összekötő távvezetékeket, teljesen összekötött csillapítótekercseket határoztunk meg, amelyekben a kvadratúra és a közvetlen tengely reaktancia aránya Xnq/Xnd nem haladja meg az 1,2-t.
Generátor karakterisztikája és gerjesztési rendszere
A normál karakterisztikájú generátorok specifikációja és az előzetes vizsgálatok csak marginális stabilitást igazoltak, és úgy döntöttek, hogy nagy sebességű statikus gerjesztő berendezéseket alkalmaznak a stabilitási határok javítására, hogy a berendezések összességében a leggazdaságosabb elrendezést érjék el.Részletes vizsgálatokat végeztünk a statikus gerjesztő berendezés optimális jellemzőinek meghatározására, amelyeket a 10. fejezetben tárgyalunk.
Szeizmikus megfontolások
A dehari erőmű szeizmikus zónába esik.A dehari hidrogenerátor tervezésében a következő rendelkezéseket javasolták a berendezések gyártóival egyeztetve, figyelembe véve a helyszín szeizmikus és geológiai viszonyait, valamint az India kormánya által az UNESCO segítségével létrehozott Koyna Földrengés-szakértői Bizottság jelentését.
Mechanikai erő
A Dehar generátorokat úgy tervezték, hogy biztonságosan ellenálljanak a gép közepén ható Deharnál várható legnagyobb földrengésgyorsító erőnek mind függőleges, mind vízszintes irányban.
Természetes frekvencia
A gép természetes frekvenciáját a 100 Hz-es mágneses frekvenciától (a generátor frekvenciájának kétszerese) távol kell tartani (magasabb).Ez a természetes frekvencia távol esik a földrengések gyakoriságától, és ellenőrizni kell, hogy megfelelő-e a határ a földrengés domináns gyakoriságához és a forgó rendszer kritikus sebességéhez.
Generátor állórész támogatás
A generátor állórésze és az alsó nyomó- és vezetőcsapágyalapok számos talplemezből állnak.A talplemezeket a normál függőleges irány mellett oldalról is lehet az alaphoz rögzíteni alapcsavarokkal.
Vezetőcsapágy kialakítás
A vezetőcsapágyak szegmentálisak legyenek, a vezetőcsapágy részek pedig megerősítettek, hogy ellenálljanak a teljes földrengéserőnek.A gyártók továbbá azt javasolták, hogy a felső konzolt oldalirányban rögzítsék a hengerrel (generátorház) acél tartók segítségével.Ez azt is jelentené, hogy a betonhordót viszont meg kellene erősíteni.
Generátorok rezgésérzékelése
Turbinákra és generátorokra rezgésérzékelők vagy excentricitásmérők felszerelését javasolták leállás és riasztás kezdeményezésére, ha a földrengésből eredő rezgések egy előre meghatározott értéket meghaladnak.Ez az eszköz használható az egység szokatlan rezgésének észlelésére is, amely a turbinát befolyásoló hidraulikus körülmények miatt következik be.
Mercury Kapcsolatok
Higanyérintkezők használata esetén a földrengés miatti erős rázkódás téves kioldáshoz vezethet az egység leállításához.Ez elkerülhető rezgéscsillapító típusú higanykapcsolók megadásával, vagy ha szükséges, időzítő relék hozzáadásával.
Következtetések
(1) A Dehari Erőmű felszerelési és szerkezeti költségeiben jelentős megtakarítást értek el a nagy egységméretek elfogadásával, figyelembe véve a hálózat méretét és annak a rendszer szabad kapacitására gyakorolt hatását.
(2) A generátorok költségét csökkentették az ernyős konstrukció kialakításával, amely a nagy szakítószilárdságú acél forgórész-lyukasztásokhoz való kifejlesztése miatt ma már lehetséges a nagy, nagy sebességű hidrogenerátorok számára.
(3) A természetes nagy teljesítménytényezős generátorok részletes vizsgálatok utáni beszerzése további költségmegtakarítást eredményezett.
(4) A generátor forgó részeinek normál lendkerék hatását a dehari frekvenciaszabályozó állomáson elegendőnek ítélték a turbina szabályozórendszer stabilitásához a nagy összekapcsolt rendszer miatt.
(5) Az EHV hálózatokat tápláló távoli generátorok speciális paraméterei az elektromos stabilitás biztosítására gyors reagálású statikus gerjesztőrendszerekkel teljesíthetők.
(6) A gyorsan ható statikus gerjesztő rendszerek biztosíthatják a szükséges stabilitási határokat.Az ilyen rendszerek azonban stabilizáló visszacsatoló jeleket igényelnek a hiba utáni stabilitás eléréséhez.Részletes tanulmányokat kell végezni.
(7) A hálózattal hosszú EHV-vezetékekkel összekapcsolt távoli generátorok öngerjesztése és feszültség-instabilitása megelőzhető a gép vonali töltési kapacitásának növelésével negatív gerjesztés igénybevételével és/vagy tartósan csatlakoztatott EHV söntreaktorok alkalmazásával.
(8) A generátorok és alapjaik tervezésénél rendelkezéseket lehet tenni a szeizmikus erők elleni védelem érdekében, kis költséggel.
A Dehar generátorok fő paraméterei
Rövidzárlati arány = 1,06
Tranziens reaktancia közvetlen tengely = 0,2
Lendkerék hatás = 39,5 x 106 lb ft2
Xnq/Xnd nem nagyobb, mint = 1,2
Feladás időpontja: 2021. május 11
