Kali-kali ing alam iki kabeh duwe lereng tartamtu. Banyu mili ing sadawane dasar kali amarga pengaruh gravitasi. Banyu ing dataran dhuwur ngandhut energi potensial sing akeh. Kanthi bantuan struktur hidrolik lan peralatan elektromekanis, energi banyu bisa diowahi dadi energi listrik, yaiku, pembangkit listrik tenaga air. Prinsip pembangkit listrik tenaga air yaiku induksi elektromagnetik, yaiku, nalika konduktor ngethok garis fluks magnetik ing medan magnet, bakal ngasilake arus. Antarane, "gerakan" konduktor ing medan magnet ditindakake kanthi aliran banyu sing mengaruhi turbin kanggo ngowahi energi banyu dadi energi mekanik rotasi; lan medan magnet meh mesthi dibentuk dening arus eksitasi sing diasilake dening sistem eksitasi sing mili liwat gulungan rotor generator, yaiku, magnetisme diasilake dening listrik.
1. Apa kuwi sistem eksitasi? Kanggo nggayuh konversi energi, generator sinkron butuh medan magnet DC, lan arus DC sing ngasilake medan magnet iki diarani arus eksitasi generator. Umumé, proses mbentuk medan magnet ing rotor generator miturut prinsip induksi elektromagnetik diarani eksitasi. Sistem eksitasi nuduhake peralatan sing nyedhiyakake arus eksitasi kanggo generator sinkron. Iki minangka bagean penting saka generator sinkron. Umumé kasusun saka rong bagean utama: unit daya eksitasi lan regulator eksitasi. Unit daya eksitasi nyedhiyakake arus eksitasi menyang rotor generator sinkron, lan regulator eksitasi ngontrol output unit daya eksitasi miturut sinyal input lan kriteria regulasi sing diwenehake.
2. Fungsi sistem eksitasi Sistem eksitasi nduweni fungsi utama ing ngisor iki: (1) Ing kahanan operasi normal, sistem iki nyedhiyakake arus eksitasi generator, lan nyetel arus eksitasi miturut hukum sing diwenehake miturut kondisi tegangan terminal generator lan beban kanggo njaga stabilitas tegangan. Kenapa stabilitas tegangan bisa dijaga kanthi nyetel arus eksitasi? Ana hubungan sing kira-kira antarane potensial induksi (yaiku potensial tanpa beban) Ed saka gulungan stator generator, tegangan terminal Ug, arus beban reaktif Ir saka generator, lan reaktansi sinkron longitudinal Xd:
Potensial induksi Ed iku sebanding karo fluks magnetik, lan fluks magnetik gumantung saka gedhene arus eksitasi. Nalika arus eksitasi tetep ora owah, fluks magnetik lan potensial induksi Ed tetep ora owah. Saka rumus ing ndhuwur, bisa dideleng yen voltase terminal generator bakal mudhun kanthi mundhake arus reaktif. Nanging, kanggo nyukupi kabutuhan pangguna kanggo kualitas daya, voltase terminal generator kudu tetep ora owah. Temtu, cara kanggo entuk syarat iki yaiku nyetel arus eksitasi generator nalika arus reaktif Ir owah (yaiku, beban owah). (2) Miturut kahanan beban, arus eksitasi diatur miturut aturan sing diwenehake kanggo nyetel daya reaktif. Napa perlu nyetel daya reaktif? Akeh peralatan listrik sing kerjane adhedhasar prinsip induksi elektromagnetik, kayata transformator, motor, mesin las, lan liya-liyane. Kabeh gumantung marang pembentukan medan magnet bolak-balik kanggo ngowahi lan nransfer energi. Daya listrik sing dibutuhake kanggo netepake medan magnet bolak-balik lan fluks magnetik induksi diarani daya reaktif. Kabeh peralatan listrik kanthi koil elektromagnetik ngonsumsi daya reaktif kanggo netepake medan magnet. Tanpa daya reaktif, motor ora bakal muter, transformator ora bakal bisa ngowahi voltase, lan akeh peralatan listrik ora bakal bisa digunakake. Mulane, daya reaktif dudu daya sing ora ana gunane. Ing kahanan normal, peralatan listrik ora mung entuk daya aktif saka generator, nanging uga kudu entuk daya reaktif saka generator. Yen daya reaktif ing jaringan listrik kekurangan pasokan, peralatan listrik ora bakal duwe daya reaktif sing cukup kanggo netepake medan elektromagnetik normal. Banjur peralatan listrik iki ora bisa njaga operasi sing dirating, lan voltase terminal peralatan listrik bakal mudhun, saengga mengaruhi operasi normal peralatan listrik. Mulane, perlu nyetel daya reaktif miturut beban nyata, lan output daya reaktif dening generator ana hubungane karo gedhene arus eksitasi. Prinsip khusus ora bakal dijlentrehake ing kene. (3) Nalika kacilakan sirkuit cendhak kedadeyan ing sistem daya utawa alesan liyane sing nyebabake voltase terminal generator mudhun banget, generator bisa di-excite kanthi paksa kanggo nambah wates stabilitas dinamis sistem daya lan akurasi aksi proteksi relay. (4) Nalika voltase generator sing luwih gedhe kedadeyan amarga pelepasan beban dadakan lan alesan liyane, generator bisa didemagnetisasi kanthi paksa kanggo mbatesi kenaikan voltase terminal generator sing berlebihan. (5) Nambah stabilitas statis sistem daya. (6) Nalika korsleting fase-ke-fase kedadeyan ing njero generator lan ing kabel utama utawa voltase terminal generator dhuwur banget, demagnetisasi ditindakake kanthi cepet kanggo mbatesi ekspansi kacilakan. (7) Daya reaktif generator paralel bisa disebarake kanthi cukup.
3. Klasifikasi sistem eksitasi Miturut cara generator entuk arus eksitasi (yaiku, metode pasokan catu daya eksitasi), sistem eksitasi bisa dipérang dadi eksitasi eksternal lan eksitasi mandiri: arus eksitasi sing dipikolehi saka catu daya liyane diarani eksitasi eksternal; arus eksitasi sing dipikolehi saka generator dhewe diarani eksitasi mandiri. Miturut metode rektifikasi, bisa dipérang dadi eksitasi rotary lan eksitasi statis. Sistem eksitasi statis ora duwe mesin eksitasi khusus. Yen entuk daya eksitasi saka generator dhewe, diarani eksitasi statis eksitasi mandiri. Eksitasi statis eksitasi mandiri bisa dipérang dadi eksitasi paralel mandiri lan eksitasi majemuk mandiri.
Cara eksitasi sing paling umum digunakake yaiku eksitasi statis eksitasi paralel dhewe, kaya sing dituduhake ing gambar ing ngisor iki. Cara iki entuk daya eksitasi liwat transformator penyearah sing disambungake menyang stopkontak generator, lan nyuplai arus eksitasi generator sawise rektifikasi.
Diagram kabel sistem eksitasi penyearah statis eksitasi paralel-mandiri
Sistem eksitasi statis eksitasi paralel-mandiri utamane kasusun saka bagean-bagean ing ngisor iki: transformator eksitasi, penyearah, piranti demagnetisasi, pengontrol regulasi lan piranti proteksi overvoltage. Lima bagean iki masing-masing ngrampungake fungsi ing ngisor iki:
(1) Transformator eksitasi: Kurangi voltase ing pucuk mesin dadi voltase sing cocog karo penyearah.
(2) Penyearah: Iki minangka komponen inti saka kabeh sistem. Sirkuit jembatan telung fase sing dikontrol kanthi lengkap asring digunakake kanggo ngrampungake tugas konversi saka AC menyang DC.
(3) Piranti demagnetisasi: Piranti demagnetisasi kasusun saka rong bagean, yaiku saklar demagnetisasi lan resistor demagnetisasi. Piranti iki tanggung jawab kanggo demagnetisasi unit kanthi cepet yen ana kacilakan.
(4) Kontroler regulasi: Piranti kontrol sistem eksitasi ngganti arus eksitasi kanthi ngontrol sudut konduksi thyristor piranti penyearah kanggo entuk efek ngatur daya reaktif lan voltase generator.
(5) Proteksi tegangan luwih: Nalika sirkuit rotor generator duwe tegangan luwih, sirkuit kasebut diuripake kanggo ngonsumsi energi tegangan luwih, mbatesi nilai tegangan luwih, lan nglindhungi gulungan rotor generator lan peralatan sing nyambung.
Kauntungan saka sistem eksitasi statis eksitasi paralel-mandiri yaiku: struktur sing prasaja, peralatan sing luwih sithik, investasi sing murah, lan perawatan sing luwih sithik. Kekurangane yaiku nalika generator utawa sistem dihubung cendhak, arus eksitasi bakal ilang utawa mudhun banget, dene arus eksitasi kudune tambah akeh (yaiku eksitasi paksa) ing wektu iki. Nanging, ngelingi unit gedhe modern biasane nggunakake busbar sing ditutup, lan jaringan listrik voltase dhuwur umume dilengkapi perlindungan sing cepet lan linuwih sing dhuwur, jumlah unit sing nggunakake metode eksitasi iki saya tambah, lan iki uga minangka metode eksitasi sing disaranake dening peraturan lan spesifikasi. 4. Pengereman listrik unit Nalika unit dibongkar lan dipateni, sebagian energi mekanik disimpen amarga inersia rotasi rotor sing gedhe banget. Sebagian energi iki mung bisa dihentikan sawise diowahi dadi energi panas gesekan bantalan dorong, bantalan pandhuan, lan udara. Amarga kerugian gesekan udara sebanding karo kuadrat kecepatan linier keliling, kecepatan rotor mudhun kanthi cepet banget ing wiwitan, banjur bakal nganggur suwe kanthi kecepatan rendah. Nalika unit mlaku suwe kanthi kecepatan rendah, thrust bush bisa kobong amarga lapisan lenga ing antarane pelat pangilon ing sangisore thrust head lan bearing bush ora bisa dibentuk. Mulane, sajrone proses mati, nalika kecepatan unit mudhun menyang nilai tartamtu, sistem rem unit kudu digunakake. Pengereman unit dipérang dadi pengereman listrik, pengereman mekanik, lan pengereman gabungan. Pengereman listrik yaiku kanggo ngendhegake hubungan arus pendek stator generator telung fase ing outlet ujung mesin sawise generator dicopot lan didemagnetisasi, lan ngenteni kecepatan unit mudhun nganti udakara 50% nganti 60% saka kecepatan sing dirating. Liwat serangkaian operasi logis, daya pengereman diwenehake, lan regulator eksitasi ngalih menyang mode pengereman listrik kanggo nambah arus eksitasi menyang gulungan rotor generator. Amarga generator muter, stator ngindhuksi arus sirkuit pendek ing sangisore aksi medan magnet rotor. Torsi elektromagnetik sing diasilake mung ngelawan arah inersia rotor, sing nduweni peran pengereman. Ing proses nglakokake pengereman listrik, catu daya pengereman kudu disedhiyakake saka njaba, sing ana hubungane karo struktur sirkuit utama sistem eksitasi. Macem-macem cara kanggo entuk catu daya eksitasi rem listrik dituduhake ing gambar ing ngisor iki.
Macem-macem cara kanggo entuk catu daya eksitasi rem listrik
Ing cara sing pertama, piranti eksitasi minangka metode kabel eksitasi paralel dhewe. Nalika ujung mesin dihubungake kanthi cendhak, transformator eksitasi ora duwe catu daya. Catu daya pengereman asale saka transformator rem khusus, lan transformator rem disambungake menyang daya pembangkit listrik. Kaya sing wis kasebut ing ndhuwur, umume proyek tenaga air nggunakake sistem eksitasi penyearah statis eksitasi paralel dhewe, lan luwih ekonomis nggunakake jembatan penyearah kanggo sistem eksitasi lan sistem rem listrik. Mulane, metode iki kanggo entuk catu daya eksitasi rem listrik luwih umum. Alur kerja pengereman listrik saka metode iki kaya ing ngisor iki:
(1) Pemutus sirkuit stopkontak unit dibukak lan sistem dipisahake.
(2) Gulungan rotor wis ora kemagnetan maneh.
(3) Saklar daya ing sisih sekunder transformator eksitasi dibukak.
(4) Saklar korsleting rem listrik unit wis ditutup.
(5) Saklar daya ing sisih sekunder transformator rem listrik ditutup.
(6) Thyristor jembatan penyearah dipicu kanggo ngirim arus, lan unit kasebut mlebu ing kahanan rem listrik.
(7) Nalika kecepatan unit nol, rem listrik dilepas (yen pengereman gabungan digunakake, nalika kecepatan tekan 5% nganti 10% saka kecepatan sing dirating, pengereman mekanik ditrapake). 5. Sistem eksitasi cerdas Pembangkit listrik tenaga air cerdas nuduhake klompok pembangkit listrik tenaga air utawa stasiun tenaga air kanthi digitalisasi informasi, jaringan komunikasi, standardisasi terintegrasi, interaksi bisnis, optimalisasi operasi, lan pengambilan keputusan cerdas. Pembangkit listrik tenaga air cerdas dipérang sacara vertikal dadi lapisan proses, lapisan unit, lan lapisan kontrol stasiun, nggunakake struktur 3-lapisan 2-jaringan jaringan lapisan proses (jaringan GOOSE, jaringan SV) lan jaringan lapisan kontrol stasiun (jaringan MMS). Pembangkit listrik tenaga air cerdas kudu didhukung dening peralatan cerdas. Minangka sistem kontrol inti saka set generator turbin hidro, pangembangan teknologi sistem eksitasi nduweni peran pendukung penting ing konstruksi pembangkit listrik tenaga air cerdas.
Ing pembangkit listrik tenaga air cerdas, saliyane ngrampungake tugas dhasar kayata miwiti lan mungkasi set generator turbin, nambah lan nyuda daya reaktif, lan mateni darurat, sistem eksitasi uga kudu bisa memenuhi fungsi pemodelan data lan komunikasi IEC61850, lan ndhukung komunikasi karo jaringan lapisan kontrol stasiun (jaringan MMS) lan jaringan lapisan proses (jaringan GOOSE lan jaringan SV). Piranti sistem eksitasi disusun ing lapisan unit struktur sistem stasiun tenaga air cerdas, lan unit penggabungan, terminal cerdas, unit kontrol tambahan lan piranti liyane utawa peralatan cerdas disusun ing lapisan proses. Struktur sistem dituduhake ing gambar ing ngisor iki.
Sistem eksitasi cerdas
Komputer host saka lapisan kontrol stasiun pembangkit listrik tenaga air cerdas memenuhi syarat standar komunikasi IEC61850, lan ngirim sinyal sistem eksitasi menyang komputer host sistem pemantauan liwat jaringan MMS. Sistem eksitasi cerdas kudu bisa nyambung karo jaringan GOOSE lan saklar jaringan SV kanggo ngumpulake data ing lapisan proses. Lapisan proses mbutuhake output data dening CT, PT, lan komponen lokal kabeh ing bentuk digital. CT lan PT disambungake menyang unit penggabungan (transformator elektronik disambungake nganggo kabel optik, lan transformator elektromagnetik disambungake nganggo kabel). Sawise data arus lan voltase didigital, disambungake menyang saklar jaringan SV liwat kabel optik. Komponen lokal kudu disambungake menyang terminal cerdas liwat kabel, lan sinyal saklar utawa analog diowahi dadi sinyal digital lan dikirim menyang saklar jaringan GOOSE liwat kabel optik. Saiki, sistem eksitasi duwe fungsi komunikasi karo jaringan MMS lapisan kontrol stasiun lan jaringan GOOSE/SV lapisan proses. Saliyané nyukupi interaksi informasi jaringan standar komunikasi IEC61850, sistem eksitasi cerdas uga kudu duwé pemantauan online sing komprehensif, diagnosis kesalahan cerdas, lan operasi lan perawatan uji coba sing trep. Kinerja lan efek aplikasi saka piranti eksitasi cerdas sing berfungsi kanthi lengkap kudu diuji ing aplikasi teknik nyata ing mangsa ngarep.
Wektu kiriman: 9-Okt-2024
