Flumina in natura omnia certum declivitatem habent. Aqua per alveum fluit sub actione gravitatis. Aqua in magnis altitudinibus abundantem energiam potentialem continet. Auxilio structurarum hydraulicarum et instrumentorum electromechanicorum, energia aquae in energiam electricam converti potest, id est, generatio energiae hydroelectricae. Principium generationis energiae hydroelectricae est inductio electromagnetica, id est, cum conductor lineas fluxus magnetici in campo magnetico secat, currentem generat. Inter haec, "motus" conductoris in campo magnetico per fluxum aquae turbinam percutientem efficitur ad energiam aquae in energiam mechanicam rotationalem convertendam; et campus magneticus fere semper a currente excitationis generato a systemate excitationis per convolutionem rotoris generatoris fluente formatur, id est, magnetismus electricitate generatur.
1. Quid est systema excitationis? Ad conversionem energiae efficiendam, generator synchronus campum magneticum DC requirit, et fluxus continuus qui hunc campum magneticum generat fluxus excitationis generatoris appellatur. Generaliter, processus formationis campi magnetici in rotore generatoris secundum principium inductionis electromagneticae excitatio appellatur. Systema excitationis ad apparatum refertur quod fluxum excitationis generatori synchrono praebet. Pars magni momenti generatoris synchroni est. Generaliter ex duabus partibus principalibus constat: unitate potentiae excitationis et regulatore excitationis. Unitas potentiae excitationis fluxum excitationis rotori generatoris synchroni praebet, et regulator excitationis exitum unitatis potentiae excitationis secundum signum ingressus et criteria regulationis data moderatur.
2. Munus systematis excitationis Systema excitationis has functiones principales habet: (1) Sub condicionibus operationis normalibus, currentem excitationis generatoris praebet, et currentem excitationis secundum legem datam secundum tensionem terminalem generatoris et condiciones oneris accommodat ut stabilitatem tensionis servet. Cur stabilitas tensionis servari potest adaptando currentem excitationis? Est relatio approximata inter potentialem inductum (i.e. potentialem sine onere) Ed involucri statoris generatoris, tensionem terminalem Ug, currentem oneris reactivum Ir generatoris, et reactantiam synchronam longitudinalem Xd:
Potentia inducta Ed proportionalis est fluxui magnetico, et fluxus magneticus pendet a magnitudine currentis excitationis. Cum currente excitationis immutato manet, fluxus magneticus et potentia inducta Ed immutata manent. Ex formula supradicta, videri potest tensionem terminalem generatoris decrescere cum incremento currentis reactivae. Attamen, ut requisitis usoris de qualitate potentiae satisfaciatur, tensio terminalis generatoris fere immutata manere debet. Plane, via ad hanc necessitatem assequendam est currentem excitationis generatoris accommodare cum currente reactivo Ir mutatur (hoc est, onus mutatur). (2) Secundum condiciones oneris, currente excitationis secundum regulam datam accommodatur ad potentiam reactivam accommodandam. Cur necesse est potentiam reactivam accommodare? Multa instrumenta electrica secundum principium inductionis electromagneticae operantur, ut transformatores, motores, machinae ad welding, etc. Omnia nituntur in constitutione campi magnetici alternantis ad energiam convertendam et transferendam. Potentia electrica requisita ad campum magneticum alternantem et fluxum magneticum inductum constituendum potentia reactiva appellatur. Omnia instrumenta electrica cum spiralibus electromagneticis potentiam reactivam consumunt ad campum magneticum constituendum. Sine potentia reactiva, motor non rotabitur, transformator tensionem transformare non poterit, et multae machinae electricae non operabuntur. Ergo, potentia reactiva nullo modo est potentia inutilis. Sub condicionibus normalibus, machinae electricae non solum potentiam activam a generatore accipiunt, sed etiam potentiam reactivam a generatore accipere debent. Si potentia reactiva in reti electrica deficit, machinae electricae non satis potentiae reactivae habebunt ad campum electromagneticum normalem constituendum. Tum hae machinae electricae operationem nominalem servare non possunt, et tensio terminalis machinarum electricarum decrescet, ita operationem normalem machinarum electricarum afficiens. Ergo, necesse est potentiam reactivam secundum onus actuale adaptare, et potentia reactiva a generatore emissa magnitudini currentis excitationis refertur. Principium specificum hic non explicabitur. (3) Cum casus circuitus brevis in systemate electrico accidit vel aliae causae tensionem terminalem generatoris graviter decrescere faciunt, generator vi excitari potest ad limitem stabilitatis dynamicae systematis electrici et accuratiam actionis protectionis relevatoris emendandam. (4) Cum nimia tensio generatoris ob subitam oneris deminutionem aliasque causas accidit, generator vi demagneticari potest ad nimiam tensionis terminalis generatoris augmentum limitandum. (5) Stabilitas statica systematis potentiae emendanda est. (6) Cum brevis circuitus inter phases intra generatorem et in filis eius conductis accidit vel tensio terminalis generatoris nimis alta est, demagnetizatio celeriter perficitur ad expansionem accidentis limitandam. (7) Potentia reactiva generatorum parallelorum rationabiliter distribui potest.
3. Classificatio Systematum Excitationis Secundum modum quo generator currentem excitationis obtinet (hoc est, modum subministrationis fontis potentiae excitationis), systema excitationis in excitationem externam et auto-excitationem dividi potest: currentis excitationis ex aliis fontibus potentiae obtenta excitatio externa appellatur; currentis excitationis a generatore ipso obtenta auto-excitatio appellatur. Secundum modum rectificationis, in excitationem rotatoriam et excitationem staticam dividi potest. Systema excitationis staticum machinam excitationis specialem non habet. Si vim excitationis a generatore ipso obtinet, excitatio statica auto-excitationis appellatur. Excitatio statica auto-excitationis in excitationem auto-parallelam et excitationem auto-componentem dividi potest.
Methodus excitationis frequentissima est excitatio statica auto-parallela, ut in figura infra demonstratur. Haec methodus vim excitationis per transformatorem rectificatorem cum exitu generatoris coniunctum obtinet, et post rectificationem currentem excitationis generatoris praebet.
Schema filorum systematis excitationis rectificatoris statici auto-paralleli
Systema excitationis staticae auto-parallelae praecipue ex his partibus constat: transformatore excitationis, rectificatore, instrumento demagnetizationis, moderatore regulationis et instrumento protectionis contra supertensionem. Hae quinque partes respective functiones sequentes perficiunt:
(1) Transformator excitationis: Tensionem in extremo machinae ad tensionem rectificatori congruentem reducere.
(2) Rectificator: Est pars principalis totius systematis. Pons triphasicus plene regulatus saepe adhibetur ad conversionem ex AC ad DC perficiendam.
(3) Instrumentum demagnetizationis: Instrumentum demagnetizationis ex duabus partibus constat, scilicet interruptore demagnetizationis et resistore demagnetizationis. Hoc instrumentum celerem demagnetizationem unitatis in casu accidentis efficit.
(4) Moderator regulationis: Instrumentum moderationis systematis excitationis currentem excitationis mutat angulum conductionis thyristoris rectificatoris moderando, ut effectum regulationis potentiae reactivae et tensionis generatoris consequatur.
(5) Praesidium contra supertensionem: Cum circuitus rotoris generatoris supertensionem habet, circuitus accenditur ut energiam supertensionis consumat, valorem supertensionis limitet, et convolutionem rotoris generatoris eiusque apparatum conexum protegat.
Commoda systematis statici excitationis auto-parallelae sunt: structura simplex, apparatus pauciores, impensae parvae et curae minor. Incommodum est, cum generator vel systema in circuitu brevi operatur, fluxus excitationis evanescit vel magnopere decrescit, dum fluxus excitationis magnopere augeri (i.e., excitatio coacta) hoc tempore debet. Attamen, cum magnae unitates modernae plerumque vectes communes clausos utantur, et retia electrica altae tensionis plerumque protectione rapida et alta firmitate instructa sint, numerus unitatum hanc methodum excitationis utentium crescit, et haec etiam est methodus excitationis a legibus et specificationibus commendata. 4. Frenatio electrica unitatis Cum unitas exoneratur et clauditur, pars energiae mechanicae propter inertiam rotationis ingentem rotoris reponitur. Haec pars energiae solum plene sisti potest postquam in energiam caloricam frictionis fulcri impulsoris, fulcri ductoris et aeris conversa est. Cum amissio frictionis aeris proportionalis sit quadrato velocitatis linearis circumferentiae, celeritas rotoris primo celerrime decrescit, deinde diu otiosa erit celeritate lenta. Cum machina diu lento cursu operatur, manubrium impulsorium exurere potest, quia membrana olei inter laminam speculi sub capite impulsorio et manubrium sustentatorium stabiliri non potest. Quapropter, dum machina clauditur, cum celeritas machinae ad certum valorem definitum decrescit, systema frenandi machinae in usum adhibendum est. Frenatio machinae in frenationem electricam, frenationem mechanicam, et frenationem mixtam dividitur. Frenatio electrica est statorem generatoris triphasici ad exitum machinae, postquam generator disiunctus et demagnetizatus est, in breve circuitum incidere, et exspectare dum celeritas machinae ad circiter 50% ad 60% celeritatis nominalis decrescat. Per seriem operationum logicarum, vis frenandi praebetur, et regulator excitationis ad modum frenandi electrici transit ut currentem excitationis ad convolutionem rotoris generatoris addat. Quia generator rotat, stator sub actione campi magnetici rotoris currentem brevi circuiti inducit. Momentum electromagneticum generatum directioni inertialis rotoris contrarium est, quod munus frenandi agit. In processu frenationis electricae efficiendae, fons potentiae frenationis extrinsecus praebendus est, quod arcte cum structura circuitus principalis systematis excitationis coniunctum est. Variae rationes ad fontem potentiae excitationis freni electrici obtinendum in figura infra monstrantur.
Variae rationes ad acquirendam copiam potentiae excitationis freni electrici
Primo modo, machina excitationis est methodus filorum excitationis auto-parallelorum. Cum extremitas machinae circuitu brevi laborat, transformator excitationis fontem potentiae non habet. Fons potentiae frenandi a transformatore frenandi dedicato venit, et transformator frenandi cum potentia stationis connectitur. Ut supra dictum est, pleraque proiecta hydroelectrica systema excitationis rectificatoris statici auto-parallelorum utuntur, et oeconomicius est pontem rectificatorium pro systemate excitationis et systemate frenandi electrici adhibere. Quapropter, haec methodus acquirendi fontem potentiae excitationis frenandi electrici frequentior est. Processus frenandi electrici huius methodi est ut sequitur:
(1) Interruptor circuitus exitus unitatis aperitur et systema disiungitur.
(2) Convolutio rotoris demagnetizata est.
(3) Interruptor potentiae in latere secundario transformatoris excitationis aperitur.
(4) Interruptor circuitus brevis freni electrici unitatis clausus est.
(5) Interruptor potentiae in latere secundario transformatoris freni electrici clausus est.
(6) Thyristor pontis rectificatoris ad conductionem excitatur, et machina in statum freni electrici intrat.
(7) Cum celeritas unitatis nulla est, frenum electricum solvitur (si frenum compositum adhibetur, cum celeritas ad 5% ad 10% celeritatis nominalis pervenit, frenum mechanicum adhibetur). 5. Systema excitationis intelligente Centralis hydroelectrica intelligens ad centralem hydroelectricam vel gregem stationum hydroelectricarum refertur cum digitalizatione informationis, retibus communicationis, standardizatione integrata, interactione negotiorum, optimizatione operationis, et decisione intelligente. Centrales hydroelectricae intelligentes verticaliter in stratum processus, stratum unitatis, et stratum moderationis stationis dividuntur, structura trium stratorum et duorum retium retis strati processus (rete GOOSE, rete SV) et reti strati moderationis stationis (rete MMS) utentes. Centrales hydroelectricae intelligentes apparatu intelligenti sustentari debent. Ut systema moderationis centrale generatoris hydro-turbinae, progressus technologicus systematis excitationis munus adiuvans magnum in constructione centralium hydroelectricarum intelligentium agit.
In stationibus hydroelectricis intelligentibus, praeter munera fundamentalia, ut turbinae generatoris incipere et sistere, potentiam reactivam augere et minuere, et clausuram in casu necessitatis, systema excitationis etiam functionibus IEC61850 de exemplo datorum et communicationis satisfacere debet, et communicationem cum reti stationis moderandae (reti MMS) et reti strati processus (reti GOOSE et rete SV) sustinere. Instrumentum systematis excitationis in strato unitatis structurae systematis stationis hydroelectricae intelligentis collocatur, et unitas fusionis, terminalis intelligens, unitas moderationis auxiliaris, et alia instrumenta vel apparatus intelligens in strato processus collocantur. Structura systematis in figura infra ostenditur.
Systema excitationis intelligente
Computatrum principale strati moderationis stationis hydroelectricae intelligentis requisitis normae communicationis IEC61850 satisfacit, et signum systematis excitationis per rete MMS ad computatrum principale systematis monitorii mittit. Systema excitationis intelligente cum rete GOOSE et commutatoribus retis SV coniungi posse debet ut notitias in strato processuali colligat. Stratum processuale requirit ut notitiae a CT, PT et componentibus localibus productae omnes in forma digitali sint. CT et PT cum unitate fusionis connectuntur (transformatores electronici per funes opticos, transformatores electromagnetici per funes connectuntur). Postquam notitiae currentis et tensionis digitalizatae sunt, cum commutatore retis SV per funes opticos connectuntur. Componentes locales per funes cum terminali intelligente coniungi debent, et commutatores vel signa analoga in signa digitalia convertuntur et ad commutatorem retis GOOSE per funes opticos transmittuntur. In praesenti, systema excitationis fundamentaliter functionem communicationis cum rete MMS strati moderationis stationis et rete GOOSE/SV strati processus habet. Praeter interactionem informationis retialis secundum normam communicationis IEC61850, systema excitationis intelligens etiam monitorium online comprehensivum, diagnosim errorum intelligentem, et operationem probationis et sustentationem commodam habere debet. Effectus et effectus applicationis instrumenti excitationis intelligentis plene functionalis in futuris applicationibus machinalibus actualibus probandi sunt.
Tempus publicationis: Oct-09-2024
