Генератор маховигі және турбина реттегішінің тұрақтылығы Генератор маховигі және турбина реттегішінің тұрақтылығы Генератор маховигі және турбина реттегішінің тұрақтылығы
Қазіргі заманғы ірі гидрогенераторлардың инерция тұрақтысы кішірек және турбинаны басқару жүйесінің тұрақтылығына қатысты мәселелерге тап болуы мүмкін. Бұл турбина суының мінез-құлқына байланысты, ол инерциясына байланысты басқару құрылғылары жұмыс істеген кезде қысым құбырларында су балғасын тудырады. Бұл жалпы гидравликалық үдеу уақытының тұрақтыларымен сипатталады. Оқшауланған жұмыс кезінде, бүкіл жүйенің жиілігі турбина реттегішімен анықталған кезде, су балғасы жылдамдықты басқаруға әсер етеді және тұрақсыздық аң аулау немесе жиілік тербелісі ретінде көрінеді. Үлкен жүйемен өзара байланысты жұмыс кезінде жиілік негізінен кейінгі жүйемен тұрақты ұсталады. Содан кейін су балғасы жүйеге берілетін қуатты әсер етеді және тұрақтылық мәселесі тек қуат тұйықталған циклде басқарылған кезде, яғни жиілікті реттеуге қатысатын гидрогенераторлар жағдайында туындайды.
Турбина реттегішінің берілісінің тұрақтылығына су массаларының гидравликалық үдеу уақытының тұрақтысына байланысты механикалық үдеу уақытының тұрақтысының қатынасы және реттегіштің күшейтуі қатты әсер етеді. Жоғарыда көрсетілген қатынастың төмендеуі тұрақсыздандырушы әсерге ие және реттегіштің күшейтілуін азайтуды қажет етеді, бұл жиілікті тұрақтандыруға кері әсер етеді. Тиісінше, гидроагрегаттың айналмалы бөліктері үшін әдетте тек генераторда қамтамасыз етілуі мүмкін минималды маховик әсері қажет. Немесе механикалық үдеу уақытының тұрақтысын қысымды төмендету клапанын немесе кернеу багын орнату арқылы азайтуға болады, бірақ бұл әдетте өте қымбатқа түседі. Гидрогенерациялық қондырғының жылдамдықты реттеу қабілетінің эмпирикалық критерийі қондырғының жылдамдығының артуына негізделуі мүмкін, ол тәуелсіз жұмыс істейтін қондырғының барлық номиналды жүктемесін қабылдамаған кезде орын алуы мүмкін. Ірі өзара байланысты жүйелерде жұмыс істейтін және жүйенің жиілігін реттеу үшін қажет қуат қондырғылары үшін жоғарыда есептелген пайыздық жылдамдықтың өсу индексі 45 пайыздан аспайды деп есептелді. Шағын жүйелер үшін жылдамдықтың кішірек өсуі қамтамасыз етілуі керек (4-тарауды қараңыз).
Дехар электр станциясына дейінгі бойлық бөлік
(Дереккөз: Автордың мақаласы – 2-ші дүниежүзілік конгрес, Халықаралық су ресурстары қауымдастығы 1979) Дехар электр станциясы үшін су қабылдағыштан, қысым туннелінен, дифференциалды толқын багынан және штоктан тұратын теңгерімдік қойманы қуат блогымен байланыстыратын гидравликалық қысымды су жүйесі көрсетілген. штоктардағы қысымның максималды көтерілуін 35 пайызға дейін шектеу, толық жүктемені қабылдамаған кезде қондырғының болжамды максималды жылдамдығының көтерілуі реттегішпен жабылуымен шамамен 45 пайызға дейін есептелді.
Генератордың айналмалы бөліктерінің қалыпты маховик әсерімен (яғни, тек температураның көтерілуін ескере отырып бекітілген) 282 м (925 фут) номиналды қысымда 9,1 секунд уақыт. Жұмыстың бірінші кезеңінде жылдамдықтың жоғарылауы 43 пайыздан аспайтыны анықталды. Тиісінше, қалыпты маховик әсері жүйенің жиілігін реттеу үшін жеткілікті деп саналды.
Генератор параметрлері және электрлік тұрақтылық
Тұрақтылыққа әсер ететін генератор параметрлеріне маховик эффектісі, өтпелі реактивті кедергі және қысқа тұйықталу коэффициенті жатады. Дехардағыдай 420 кВ электрлік қатты ток жүйесін әзірлеудің бастапқы кезеңінде тұрақтылық мәселелері әлсіз жүйе, қысқа тұйықталу деңгейінің төмендігі, жетекші қуат коэффициентінде жұмыс істеу және тарату розеткаларын қамтамасыз етуде және генераторлық қондырғылардың өлшемдері мен параметрлерін бекітуде үнемдеу қажеттілігіне байланысты өте маңызды болуы мүмкін. Дехар электрлік қатты ток жүйесі үшін желілік анализатордағы (өтпелі реактивті кедергінің артында тұрақты кернеуді пайдалану) алдын ала өтпелі тұрақтылықты зерттеу тек шекті тұрақтылыққа қол жеткізілетінін көрсетті. Дехар электр станциясын жобалаудың алғашқы кезеңінде генераторларды қалыпты түрде көрсету қарастырылды.
сипаттамаларын анықтау және басқа факторлардың, әсіресе қоздыру жүйесінің параметрлерін оңтайландыру арқылы тұрақтылық талаптарына қол жеткізу экономикалық тұрғыдан арзан балама болар еді. Британдық жүйені зерттеуде генератор параметрлерін өзгерту тұрақтылық шегіне салыстырмалы түрде аз әсер ететіні көрсетілді. Тиісінше, генератор үшін қосымшада келтірілген қалыпты генератор параметрлері көрсетілген. Жүргізілген егжей-тегжейлі тұрақтылық зерттеулері берілген.
Желіні зарядтау сыйымдылығы және кернеу тұрақтылығы
Зарядтау кВА-сы машинаның желілік зарядтау сыйымдылығынан асатын ұзын жүктелмеген EHV желілерін зарядтау үшін қолданылатын қашықтан орналасқан гидрогенераторлар, машина өздігінен қозып, кернеу бақылаудан тыс көтерілуі мүмкін. Өздігінен қозудың шарты xc < xd, мұндағы xc - сыйымдылық жүктеме реактивтілігі, ал xd - синхронды тікелей ось реактивтілігі. Панипатқа (қабылдау ұшы) дейін бір 420 кВ жүктелмеген E2 /xc желісін зарядтау үшін қажетті сыйымдылық номиналды кернеуде шамамен 150 МВАрды құрады. Екінші кезеңде эквивалентті ұзындықтағы екінші 420 кВ желісі орнатылған кезде, екі жүктелмеген желіні де номиналды кернеуде бір уақытта зарядтау үшін қажетті желілік зарядтау сыйымдылығы шамамен 300 МВАрды құрайды.
Жабдық жеткізушілері хабарлағандай, Dehar генераторынан номиналды кернеуде қолжетімді желілік зарядтау қуаты келесідей болды:
(i) 70 пайыздық номиналды MVA, яғни 121,8 MVAR желілік зарядтау 10 пайыздық оң қоздырумен мүмкін.
(ii) Номиналды MVA-ның 87 пайызына дейін, яғни 139 MVAR желісінің зарядтау сыйымдылығы 1 пайыздық оң қоздырумен мүмкін.
(iii) BSS бойынша номиналды MVA-ның 100 пайызына дейін, яғни 173,8 желілік зарядтау сыйымдылығын шамамен 5 пайыз теріс қоздырумен алуға болады, ал 10 пайыз теріс қоздырумен алуға болатын желілік максималды зарядтау сыйымдылығы номиналды MVA-ның 110 пайызын (191 MVAR) құрайды.
(iv) Желілік зарядтау қуаттарын одан әрі арттыру тек машинаның өлшемін ұлғайту арқылы мүмкін болады. (ii) және (iii) жағдайларда қоздыруды қолмен басқару мүмкін емес және жылдам әрекет ететін автоматты кернеу реттегіштерінің үздіксіз жұмысына толық сенім арту керек. Желілік зарядтау қуаттарын арттыру мақсатында машинаның өлшемін ұлғайту экономикалық тұрғыдан тиімді де, қажет те емес. Тиісінше, жұмыстың бірінші кезеңінде жұмыс жағдайларын ескере отырып, генераторларға теріс қоздыру беру арқылы генераторлар үшін номиналды кернеуде 191 МВАР желілік зарядтау қуатын қамтамасыз ету туралы шешім қабылданды. Кернеу тұрақсыздығын тудыратын маңызды жұмыс жағдайы қабылдау жағындағы жүктеменің ажыратылуынан да туындауы мүмкін. Бұл құбылыс машинадағы сыйымдылық жүктемесіне байланысты пайда болады, бұл генератор жылдамдығының артуына одан әрі теріс әсер етеді. Өздігінен қозу және кернеу тұрақсыздығы орын алуы мүмкін, егер:
Xc ≤ n2 (Xq + XT)
Мұндағы Xc - сыйымдылық жүктеме реактивтілігі, Xq - квадратура осінің синхронды реактивтілігі, ал n - жүктемені қабылдамау кезінде пайда болатын максималды салыстырмалы асып кету жылдамдығы. Дехар генераторындағы бұл жағдайды егжей-тегжейлі зерттеулерге сәйкес желінің қабылдау ұшында тұрақты түрде қосылған 400 кВ EHV шунтты реакторын (75 МВА) орнату арқылы жою ұсынылды.
Демпфер орамасы
Демпфер орамасының негізгі функциясы - сыйымдылық жүктемелері бар желіден желіге ақаулар болған жағдайда шамадан тыс кернеудің алдын алу мүмкіндігі, осылайша жабдықтағы шамадан тыс кернеуді азайтады. Шалғай орналасқан жерді және ұзын өзара байланысты электр беру желілерін ескере отырып, квадратура мен тікелей осьтің Xnq/Xnd реактивті кедергілерінің қатынасы 1,2-ден аспайтын толық қосылған демпфер орамалары көрсетілген.
Генератордың сипаттамасы және қоздыру жүйесі
Қалыпты сипаттамалары бар генераторлар анықталғаннан және алдын ала зерттеулер тек шекті тұрақтылықты көрсеткеннен кейін, жабдықтың жалпы ең үнемді орналасуына қол жеткізу үшін тұрақтылық шегін жақсарту үшін жоғары жылдамдықты статикалық қоздыру жабдықтарын пайдалану туралы шешім қабылданды. Статикалық қоздыру жабдықтарының оңтайлы сипаттамаларын анықтау үшін егжей-тегжейлі зерттеулер жүргізілді және 10-тарауда талқыланды.
Сейсмикалық факторлар
Дехар электр станциясы сейсмикалық аймақта орналасқан. Дехардағы гидрогенератор жобасындағы келесі ережелер жабдық өндірушілерімен кеңесе отырып және учаскедегі сейсмикалық және геологиялық жағдайларды, сондай-ақ Үндістан үкіметі ЮНЕСКО-ның көмегімен құрған Койна жер сілкінісі бойынша сарапшылар комитетінің есебін ескере отырып ұсынылды.
Механикалық беріктік
Dehar генераторлары Dehar-да машинаның ортасында әрекет ететін тік және көлденең бағытта күтілетін ең жоғары жер сілкінісінің үдеу күшіне қауіпсіз төтеп беру үшін жасалған.
Табиғи жиілік
Машинаның табиғи жиілігі 100 Гц магниттік жиіліктен (генератор жиілігінен екі есе көп) алыс (жоғары) ұсталуы тиіс. Бұл табиғи жиілік жер сілкінісі жиілігінен әлдеқайда алыс болады және жер сілкінісінің басым жиілігі мен айналмалы жүйенің критикалық жылдамдығына қатысты жеткілікті шектің бар-жоғы тексеріледі.
Генератор статорының тірегі
Генератор статоры және төменгі тарту және бағыттаушы мойынтіректер бірқатар табан плиталарынан тұрады. Табан плиталары іргетасқа қалыпты тік бағыттан басқа, іргетас болттарымен бүйірден бекітіледі.
Бағыттаушы мойынтірек дизайны
Бағыттаушы мойынтіректер сегменттік типте болуы керек және бағыттаушы мойынтіректер бөліктері жер сілкінісінің толық күшіне төтеп беру үшін нығайтылуы керек. Өндірушілер сонымен қатар жоғарғы кронштейнді болат арқалықтар арқылы ұңғымен (генератор корпусымен) бүйірден байлауды ұсынды. Бұл сондай-ақ бетон ұңғыны нығайту қажет екенін білдіреді.
Генераторлардың дірілін анықтау
Жер сілкінісінен туындаған діріл алдын ала белгіленген мәннен асып кеткен жағдайда өшіру және дабыл беру үшін турбиналар мен генераторларға діріл детекторларын немесе эксцентриситет өлшегіштерін орнату ұсынылды. Бұл құрылғыны турбинаға әсер ететін гидравликалық жағдайларға байланысты қондырғының кез келген ерекше дірілдерін анықтау үшін де пайдалануға болады.
Сынап контактілері
Жер сілкінісінен болған қатты діріл, егер сынап түйіспелері пайдаланылса, құрылғыны өшіру үшін жалған өшіруге әкелуі мүмкін. Мұны дірілге қарсы сынап қосқыштарын көрсету немесе қажет болған жағдайда уақыт релелерін қосу арқылы болдырмауға болады.
Қорытынды
(1) Дехар электр станциясындағы жабдықтар мен құрылымдардың құнын айтарлықтай үнемдеу электр желісінің өлшемін және оның жүйенің қосалқы қуатына әсерін ескере отырып, үлкен өлшемді бірліктерді қабылдау арқылы қол жеткізілді.
(2) Ротор жиектеріне арналған жоғары созылғыш болатты әзірлеудің арқасында қазір үлкен жоғары жылдамдықты гидрогенераторлар үшін мүмкін болатын құрылыстың қолшатырлық дизайнын қабылдау арқылы генераторлардың құны төмендетілді.
(3) Егжей-тегжейлі зерттеулерден кейін табиғи жоғары қуатты генераторларды сатып алу шығындарды одан әрі үнемдеуге әкелді.
(4) Дехардағы жиілікті реттегіш станциядағы генератордың айналмалы бөліктерінің қалыпты маховик әсері үлкен өзара байланысты жүйенің арқасында турбина басқару жүйесінің тұрақтылығы үшін жеткілікті деп саналды.
(5) Электрлік тұрақтылықты қамтамасыз ету үшін EHV желілерін қоректендіретін қашықтағы генераторлардың арнайы параметрлерін жылдам жауап беретін статикалық қоздыру жүйелері арқылы орындауға болады.
(6) Жылдам әрекет ететін статикалық қоздыру жүйелері қажетті тұрақтылық шегін қамтамасыз ете алады. Дегенмен, мұндай жүйелер ақаулықтан кейінгі тұрақтылыққа қол жеткізу үшін кері байланыс сигналдарын тұрақтандыруды қажет етеді. Егжей-тегжейлі зерттеулер жүргізу қажет.
(7) Ұзын электромагниттік желілер арқылы желімен байланысқан қашықтағы генераторлардың өздігінен қозуы мен кернеу тұрақсыздығын теріс қоздыруға жүгіну және/немесе тұрақты түрде қосылған электромагниттік шунт реакторларын пайдалану арқылы машинаның желілік зарядтау сыйымдылығын арттыру арқылы болдырмауға болады.
(8) Генераторлар мен оның іргетастарын жобалау кезінде сейсмикалық күштерден қорғауды аз шығындармен қамтамасыз ету үшін ережелер енгізілуі мүмкін.
Dehar генераторларының негізгі параметрлері
Қысқа тұйықталу коэффициенті = 1.06
Өтпелі реактивтілік тікелей осі = 0,2
Маховик әсері = 39,5 x 106 фунт фут2
Xnq/Xnd = 1.2-ден үлкен емес
Жарияланған уақыты: 2021 жылғы 11 мамыр
