გენერატორის მფრინავის ეფექტი და ტურბინის რეგულატორის სისტემის სტაბილურობა

ტურბინის რეგულატორის სისტემის გენერატორის მფრინავის ეფექტი და სტაბილურობა, ტურბინის რეგულატორის სისტემის გენერატორის მფრინავის ეფექტი და სტაბილურობა, ტურბინის რეგულატორის სისტემის გენერატორის მფრინავის ეფექტი და სტაბილურობა, ტურბინის რეგულატორის სისტემის გენერატორის მფრინავის ეფექტი და სტაბილურობა
დიდ თანამედროვე ჰიდროგენერატორებს უფრო მცირე ინერციის მუდმივა აქვთ და შესაძლოა პრობლემები შეექმნათ ტურბინის მართვის სისტემის სტაბილურობასთან დაკავშირებით. ეს გამოწვეულია ტურბინის წყლის ქცევით, რომელიც თავისი ინერციის გამო, მართვის მოწყობილობების მუშაობისას, წნევის მილებში წყლის დარტყმას იწვევს. ეს ზოგადად ხასიათდება ჰიდრავლიკური აჩქარების დროის მუდმივებით. იზოლირებული მუშაობისას, როდესაც მთელი სისტემის სიხშირე განისაზღვრება ტურბინის რეგულატორით, წყლის დარტყმა გავლენას ახდენს სიჩქარის მართვაზე და არასტაბილურობა ვლინდება როგორც რხევა ან სიხშირის რხევა. დიდი სისტემით ურთიერთდაკავშირებული მუშაობისას, სიხშირე არსებითად მუდმივად შენარჩუნებულია ამ უკანასკნელის მიერ. შემდეგ წყლის დარტყმა გავლენას ახდენს სისტემაში მიწოდებულ სიმძლავრეზე და სტაბილურობის პრობლემა მხოლოდ მაშინ ჩნდება, როდესაც სიმძლავრე კონტროლდება დახურულ მარყუჟში, ანუ იმ ჰიდროგენერატორების შემთხვევაში, რომლებიც მონაწილეობენ სიხშირის რეგულირებაში.

ტურბინის რეგულატორის მექანიზმის სტაბილურობაზე დიდ გავლენას ახდენს წყლის მასების ჰიდრავლიკური აჩქარების დროის მუდმივას გამო მექანიკური აჩქარების დროის მუდმივას თანაფარდობა და რეგულატორის მომატება. ზემოაღნიშნული თანაფარდობის შემცირებას აქვს დესტაბილიზაციის ეფექტი და მოითხოვს რეგულატორის მოგების შემცირებას, რაც უარყოფითად მოქმედებს სიხშირის სტაბილიზაციაზე. შესაბამისად, აუცილებელია ჰიდროელექტროსადგურის მბრუნავი ნაწილებისთვის მინიმალური მაფლავის ეფექტი, რომლის უზრუნველყოფა, როგორც წესი, მხოლოდ გენერატორშია შესაძლებელი. ალტერნატიულად, მექანიკური აჩქარების დროის მუდმივა შეიძლება შემცირდეს წნევის შემამსუბუქებელი სარქვლის ან გამტარი ავზის და ა.შ. უზრუნველყოფით, მაგრამ ეს, როგორც წესი, ძალიან ძვირია. ჰიდროგენერაციული ბლოკის სიჩქარის რეგულირების უნარის ემპირიული კრიტერიუმი შეიძლება დაფუძნებული იყოს ბლოკის სიჩქარის ზრდაზე, რაც შეიძლება მოხდეს დამოუკიდებლად მომუშავე ბლოკის მთელი ნომინალური დატვირთვის უარყოფისას. დიდ ურთიერთდაკავშირებულ სისტემებში მომუშავე ენერგობლოკებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ სისტემის სიხშირის რეგულირებას, ზემოთ გამოთვლილი სიჩქარის ზრდის პროცენტული ინდექსი 45 პროცენტზე არ უნდა აღემატებოდეს. მცირე სისტემებისთვის უზრუნველყოფილია სიჩქარის უფრო მცირე ზრდა (იხილეთ მე-4 თავი).

გრძივი მონაკვეთი წყალმიმღებიდან დეჰარის ელექტროსადგურამდე
(წყარო: ავტორის ნაშრომი - მე-2 მსოფლიო კონგრესი, წყლის რესურსების საერთაშორისო ასოციაცია, 1979) დეჰარის ელექტროსადგურისთვის ნაჩვენებია ჰიდრავლიკური წნევის წყლის სისტემა, რომელიც აკავშირებს დაბალანსებულ საცავს ენერგეტიკულ ბლოკთან, რომელიც შედგება წყლის მიმღების, წნევის გვირაბის, დიფერენციალური გამტარი ავზისა და მილსადენისგან. მილსადენებში მაქსიმალური წნევის მატების 35 პროცენტამდე შეზღუდვით, ბლოკის სავარაუდო მაქსიმალური სიჩქარის მატება სრული დატვირთვის გამორთვის შემდეგ გამოითვლება დაახლოებით 45 პროცენტად რეგულატორის დახურვით.
9.1 წამის დრო 282 მ (925 ფუტი) ნომინალური სიმაღლის დროს გენერატორის მბრუნავი ნაწილების ნორმალური მახვევის ეფექტით (ანუ, მხოლოდ ტემპერატურის მატების გათვალისწინებით). ექსპლუატაციის პირველ ეტაპზე სიჩქარის ზრდა არ აღემატებოდა 43 პროცენტს. შესაბამისად, ჩაითვალა, რომ ნორმალური მახვევის ეფექტი საკმარისია სისტემის სიხშირის რეგულირებისთვის.

გენერატორის პარამეტრები და ელექტრული სტაბილურობა
სტაბილურობაზე გავლენას ახდენს გენერატორის პარამეტრები, როგორიცაა მაშველი ძრავის ეფექტი, გარდამავალი რეაქტანსი და მოკლე ჩართვის კოეფიციენტი. 420 კვ ელექტროგადამცემი სისტემის განვითარების საწყის ეტაპზე, როგორიცაა დეჰარი, სტაბილურობის პრობლემები შესაძლოა კრიტიკული აღმოჩნდეს სუსტი სისტემის, მოკლე ჩართვის დაბალი დონის, წამყვანი სიმძლავრის კოეფიციენტით მუშაობის და გადამცემი განყოფილებების უზრუნველყოფისა და გენერატორის ზომისა და პარამეტრების დაფიქსირების ეკონომიურობის საჭიროების გამო. დეჰარის ელექტროგადამცემი ძრავის სისტემის ქსელის ანალიზატორზე (გარდამავალი რეაქტანსის უკან მუდმივი ძაბვის გამოყენებით) წინასწარი გარდამავალი სტაბილურობის კვლევები ასევე აჩვენებს, რომ მიიღწევა მხოლოდ ზღვრული სტაბილურობა. დეჰარის ელექტროსადგურის დიზაინის ადრეულ ეტაპზე გათვალისწინებული იყო ნორმალური გენერატორების განსაზღვრა.
მახასიათებლების და სტაბილურობის მოთხოვნების მიღწევა სხვა ფაქტორების, განსაკუთრებით აგზნების სისტემის პარამეტრების ოპტიმიზაციის გზით, ეკონომიკურად უფრო იაფი ალტერნატივა იქნებოდა. ბრიტანული სისტემის კვლევაში ასევე ნაჩვენები იყო, რომ გენერატორის პარამეტრების შეცვლას შედარებით ნაკლები გავლენა აქვს სტაბილურობის ზღვრებზე. შესაბამისად, გენერატორისთვის მითითებული იყო დანართში მოცემული გენერატორის ნორმალური პარამეტრები. მოცემულია ჩატარებული დეტალური სტაბილურობის კვლევები.

ხაზის დამუხტვის სიმძლავრე და ძაბვის სტაბილურობა
დისტანციურად განლაგებული ჰიდროგენერატორები, რომლებიც გამოიყენება გრძელი, დაუტვირთავი მაღალი ძაბვის ხაზების დასატენად, რომელთა დამუხტვის კვა მეტია დანადგარის ხაზის დამუხტვის სიმძლავრეზე, დანადგარი შეიძლება თვითაღგზნდეს და ძაბვა უკონტროლოდ გაიზარდოს. თვითაღგზნების პირობაა, რომ xc < xd, სადაც xc არის ტევადური დატვირთვის რეაქტანსი და xd არის სინქრონული პირდაპირი ღერძის რეაქტანსი. ერთი 420 კვ დაუტვირთავი ხაზის E2 /xc პანიპატის (მიმღები ბოლო) დასატენად საჭირო სიმძლავრე იყო დაახლოებით 150 MVAR ნომინალურ ძაბვაზე. მეორე ეტაპზე, როდესაც დამონტაჟებულია ექვივალენტური სიგრძის მეორე 420 კვ ხაზი, ორივე დაუტვირთავი ხაზის ერთდროულად დასატენად საჭირო სიმძლავრე ნომინალურ ძაბვაზე იქნება დაახლოებით 300 MVAR.

აღჭურვილობის მომწოდებლების მიერ მითითებული Dehar გენერატორის ნომინალური ძაბვისთვის ხელმისაწვდომი ხაზის დამუხტვის სიმძლავრე შემდეგი იყო:
(i) 70 პროცენტიანი ნომინალური MVA, ანუ 121.8 MVAR ხაზის დამუხტვა შესაძლებელია მინიმუმ 10 პროცენტიანი დადებითი აგზნებით.
(ii) ნომინალური MVA-ს 87 პროცენტამდე, ანუ 139 MVAR ხაზის დამუხტვის სიმძლავრე შესაძლებელია 1 პროცენტის მინიმალური დადებითი აგზნებით.
(iii) BSS-ის მიხედვით, ნომინალური MVA-ს 100 პროცენტამდე, ანუ 173.8 ხაზის დამუხტვის სიმძლავრის მიღება შესაძლებელია დაახლოებით 5 პროცენტიანი უარყოფითი აგზნებით და მაქსიმალური ხაზის დამუხტვის სიმძლავრე, რომლის მიღებაც შესაძლებელია 10 პროცენტიანი უარყოფითი აგზნებით, არის ნომინალური MVA-ს 110 პროცენტი (191 MVAR).
(iv) ხაზის დამუხტვის სიმძლავრის შემდგომი ზრდა შესაძლებელია მხოლოდ დანადგარის ზომის გაზრდით. (ii) და (iii) შემთხვევებში აგზნების ხელით კონტროლი შეუძლებელია და სრულად უნდა დაეყრდნოს სწრაფი მოქმედების ავტომატური ძაბვის რეგულატორების უწყვეტ მუშაობას. ხაზის დამუხტვის სიმძლავრის გაზრდის მიზნით დანადგარის ზომის გაზრდა არც ეკონომიკურად მიზანშეწონილია და არც სასურველი. შესაბამისად, ექსპლუატაციის პირველ ეტაპზე მუშაობის პირობების გათვალისწინებით, გადაწყდა, რომ გენერატორებისთვის ნომინალური ძაბვის პირობებში 191 MVAR ხაზის დამუხტვის სიმძლავრე უზრუნველყოფილიყო გენერატორების უარყოფითი აგზნების უზრუნველყოფით. ძაბვის არასტაბილურობის გამომწვევი კრიტიკული სამუშაო მდგომარეობა ასევე შეიძლება გამოწვეული იყოს მიმღებ მხარეს დატვირთვის გათიშვით. ეს ფენომენი ხდება დანადგარზე ტევადობითი დატვირთვის გამო, რომელზეც კიდევ უფრო უარყოფითად მოქმედებს გენერატორის სიჩქარის ზრდა. თვითაგზნება და ძაბვის არასტაბილურობა შეიძლება მოხდეს, თუ.

Xc ≤ n2 (Xq + XT)
სადაც Xc არის ტევადობითი დატვირთვის რეაქტანსი, Xq არის კვადრატული ღერძის სინქრონული რეაქტანსი და n არის მაქსიმალური ფარდობითი გადაჭარბებული სიჩქარე, რომელიც წარმოიქმნება დატვირთვის უარყოფის დროს. დეჰარის გენერატორზე ამ პირობის თავიდან აცილება შემოთავაზებული იყო ხაზის მიმღებ ბოლოში მუდმივად დაკავშირებული 400 კვ ძაბვის მაღალი ძაბვის შუნტირების რეაქტორის (75 MVA) განთავსებით, ჩატარებული დეტალური კვლევების შესაბამისად.

დემპერის გრაგნილი
დემპფერული გრაგნილის ძირითადი ფუნქციაა მისი უნარი, თავიდან აიცილოს ჭარბი გადაჭარბებული ძაბვა ტევადობითი დატვირთვით ხაზებს შორის გაუმართაობის შემთხვევაში, რითაც მცირდება აღჭურვილობაზე გადაჭარბებული ძაბვა. დისტანციური მდებარეობისა და გრძელი ურთიერთდაკავშირებული გადამცემი ხაზების გათვალისწინებით, სრულად შეერთებული დემპფერული გრაგნილებისთვის განისაზღვრა კვადრატურისა და პირდაპირი ღერძის რეაქტანსების Xnq/Xnd თანაფარდობა, რომელიც არ აღემატება 1.2-ს.

გენერატორის მახასიათებლები და აგზნების სისტემა
ნორმალური მახასიათებლების მქონე გენერატორების განსაზღვრისა და წინასწარი კვლევების მხოლოდ ზღვრული სტაბილურობის ჩვენების შემდეგ, გადაწყდა, რომ სტაბილურობის ზღვრების გასაუმჯობესებლად გამოყენებულიყო მაღალსიჩქარიანი სტატიკური აგზნების მოწყობილობა, რათა მიღწეულიყო აღჭურვილობის ყველაზე ეკონომიური განლაგება. სტატიკური აგზნების აღჭურვილობის ოპტიმალური მახასიათებლების დასადგენად ჩატარდა დეტალური კვლევები, რომლებიც განხილულია მე-10 თავში.

სეისმური მოსაზრებები
დეჰარის ელექტროსადგური სეისმურ ზონაში მდებარეობს. დეჰარის ჰიდროგენერატორის პროექტში შემდეგი დებულებები შემოთავაზებული იქნა აღჭურვილობის მწარმოებლებთან კონსულტაციისა და ადგილზე სეისმური და გეოლოგიური პირობების, ასევე ინდოეთის მთავრობის მიერ იუნესკოს დახმარებით შექმნილი კოინას მიწისძვრების ექსპერტთა კომიტეტის ანგარიშის გათვალისწინებით.

მექანიკური სიმტკიცე
დეჰარის გენერატორები ისე უნდა იყოს დაპროექტებული, რომ უსაფრთხოდ გაუძლოს დეჰარის მოქმედი მექანიზმის ცენტრში მოსალოდნელი მიწისძვრის აჩქარების მაქსიმალურ ძალას, როგორც ვერტიკალურ, ასევე ჰორიზონტალურ მიმართულებით.

ბუნებრივი სიხშირე
მანქანის ბუნებრივი სიხშირე უნდა იყოს დაცული 100 ჰც მაგნიტური სიხშირისგან (გენერატორის სიხშირეზე ორჯერ მეტი) საკმაოდ დაშორებით (უფრო მაღალზე). ეს ბუნებრივი სიხშირე მიწისძვრის სიხშირისგან საკმაოდ დაშორებული იქნება და შემოწმდება მიწისძვრის დომინანტური სიხშირისა და მბრუნავი სისტემის კრიტიკული სიჩქარის მიმართ საკმარისი ზღვრის დასადგენად.

გენერატორის სტატორის საყრდენი
გენერატორის სტატორის და ქვედა ბიძგისა და მიმმართველი საკისრების საძირკველი შედგება რამდენიმე ძირის ფირფიტისგან. ძირის ფირფიტები ნორმალური ვერტიკალური მიმართულებით, საძირკვლის ჭანჭიკებით, გვერდითაც უნდა იყოს მიმაგრებული საძირკველზე.

სახელმძღვანელო საკისრების დიზაინი
გამტარი საკისრები უნდა იყოს სეგმენტური ტიპის, ხოლო გამტარი საკისრების ნაწილები უნდა იყოს გამაგრებული მიწისძვრის სრული ძალის გასაძლებად. მწარმოებლები ასევე გვირჩევენ ზედა სამაგრის გვერდით მიბმას ლულასთან (გენერატორის კორპუსთან) ფოლადის ძელების საშუალებით. ეს ასევე ნიშნავს, რომ თავის მხრივ, ბეტონის ლულაც უნდა გამაგრდეს.

გენერატორების ვიბრაციის აღმოჩენა
ტურბინებსა და გენერატორებზე ვიბრაციის დეტექტორების ან ექსცენტრისიტეტის მრიცხველების დაყენება რეკომენდებული იყო გამორთვისა და განგაშის ინიცირებისთვის იმ შემთხვევაში, თუ მიწისძვრის შედეგად გამოწვეული ვიბრაციები წინასწარ განსაზღვრულ მნიშვნელობას გადააჭარბებს. ეს მოწყობილობა ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ტურბინაზე ჰიდრავლიკური პირობებით გამოწვეული აგრეგატის ნებისმიერი უჩვეულო ვიბრაციის აღმოსაჩენად.

მერკურის კონტაქტები
თუ გამოიყენება ვერცხლისწყლის კონტაქტები, მიწისძვრის შედეგად გამოწვეულმა ძლიერმა რყევამ შეიძლება გამოიწვიოს ცრუ გამორთვა ბლოკის გამორთვის ინიცირებისთვის. ამის თავიდან აცილება შესაძლებელია ვიბრაციის საწინააღმდეგო ტიპის ვერცხლისწყლის გადამრთველების მითითებით ან, საჭიროების შემთხვევაში, დროის რელეების დამატებით.

დასკვნები
(1) დეჰარის ელექტროსადგურში აღჭურვილობისა და სტრუქტურის ღირებულების მნიშვნელოვანი ეკონომია მიღწეული იქნა დიდი ზომის აგრეგატის გამოყენებით, ქსელის ზომისა და სისტემის სათადარიგო სიმძლავრეზე მისი გავლენის გათვალისწინებით.
(2) გენერატორების ღირებულება შემცირდა კონსტრუქციის ქოლგისებური დიზაინის დანერგვით, რაც ამჟამად შესაძლებელია დიდი, მაღალსიჩქარიანი ჰიდროგენერატორებისთვის, როტორის რგოლების შესაკრავებისთვის მაღალი გამჭიმვის ფოლადის შემუშავების წყალობით.
(3) დეტალური კვლევების შემდეგ ბუნებრივი მაღალი სიმძლავრის ფაქტორის მქონე გენერატორების შეძენამ ხარჯების დამატებითი დაზოგვა გამოიწვია.
(4) დეჰარის სიხშირის მარეგულირებელ სადგურზე გენერატორის მბრუნავი ნაწილების ნორმალური მაფლის ეფექტი საკმარისად ჩაითვალა ტურბინის რეგულატორის სისტემის სტაბილურობისთვის, ურთიერთდაკავშირებული სისტემის დიდი ზომის გამო.
(5) ელექტრული სტაბილურობის უზრუნველსაყოფად, ელექტრო სტაბილურობის უზრუნველსაყოფად, დისტანციური გენერატორების სპეციალური პარამეტრების დაკმაყოფილება შესაძლებელია სწრაფი რეაგირების სტატიკური აგზნების სისტემებით.
(6) სწრაფი მოქმედების სტატიკური აგზნების სისტემებს შეუძლიათ უზრუნველყონ საჭირო სტაბილურობის ზღვრები. თუმცა, ასეთ სისტემებს რღვევის შემდგომი სტაბილურობის მისაღწევად სჭირდებათ სტაბილიზაციის უკუკავშირის სიგნალები. უნდა ჩატარდეს დეტალური კვლევები.
(7) ქსელთან გრძელი მაღალი ძაბვის ხაზებით დაკავშირებული დისტანციური გენერატორების თვითაგზნებისა და ძაბვის არასტაბილურობის თავიდან აცილება შესაძლებელია დანადგარის ხაზის დამუხტვის სიმძლავრის გაზრდით უარყოფითი აგზნების გამოყენებით და/ან მუდმივად დაკავშირებული მაღალი ძაბვის შუნტირების რეაქტორების გამოყენებით.
(8) გენერატორებისა და მათი საძირკვლის დიზაინში შესაძლებელია ისეთი ზომების მიღება, რომლებიც მცირე დანახარჯებით უზრუნველყოფს სეისმური ძალებისგან დაცვას.

დეჰარის გენერატორების ძირითადი პარამეტრები
მოკლე ჩართვის კოეფიციენტი = 1.06
გარდამავალი რეაქტანსი პირდაპირი ღერძი = 0.2
ფლაივერულის ეფექტი = 39.5 x 106 lb ft2
Xnq/Xnd არ აღემატება = 1.2-ს