Flëss an der Natur hunn all eng gewëssen Hang. Waasser fléisst laanscht d'Flossbett ënner der Wierkung vun der Schwéierkraaft. Waasser a groussen Héichten enthält vill potenziell Energie. Mat Hëllef vun hydraulesche Strukturen an elektromechaneschen Ausrüstung kann d'Energie vum Waasser an elektresch Energie ëmgewandelt ginn, dat heescht Waasserkraaftwierker. De Prinzip vun der Waasserkraaftwierker ass eis elektromagnetesch Induktioun, dat heescht, wann e Leeder d'Magnéitfluxleitungen an engem Magnéitfeld duerchschneit, generéiert en e Stroum. Dorënner gëtt d'"Bewegung" vum Leeder am Magnéitfeld duerch de Waasserfloss erreecht, deen d'Turbin beaflosst, fir Waasserenergie a rotativ mechanesch Energie ëmzewandelen; an d'Magnéitfeld gëtt bal ëmmer duerch den Anregungsstroum geformt, deen vum Anregungssystem generéiert gëtt, dat duerch d'Rotorwicklung vum Generator fléisst, dat heescht, de Magnetismus gëtt duerch Elektrizitéit generéiert.
1. Wat ass den Anregungssystem? Fir d'Energiekonversioun ze realiséieren, brauch de Synchrongenerator e Gläichstroum-Magnéitfeld, an de Gläichstroum, deen dëst Magnéitfeld generéiert, gëtt den Anregungsstroum vum Generator genannt. Am Allgemengen gëtt de Prozess vun der Bildung vun engem Magnéitfeld am Generatorrotor no dem Prinzip vun der elektromagnetescher Induktioun Anregung genannt. Den Anregungssystem bezitt sech op d'Ausrüstung, déi den Anregungsstroum fir de Synchrongenerator liwwert. Et ass en wichtegen Deel vum Synchrongenerator. Et besteet am Allgemengen aus zwee Haaptdeeler: der Anregungsleistungseenheet an dem Anregungsregler. D'Anregungsleistungseenheet liwwert den Anregungsstroum un de Synchrongeneratorrotor, an den Anregungsregler steiert d'Ausgab vun der Anregungsleistungseenheet no dem Inputsignal an de gegebene Reguléierungskriterien.
2. Funktioun vum Anregungssystem Den Anregungssystem huet déi folgend Haaptfunktiounen: (1) Ënner normalen Betribsbedingungen liwwert en den Anregungsstroum vum Generator a passt den Anregungsstroum no dem uginnene Gesetz un d'Klemmspannung an d'Laaschtbedingungen vum Generator un, fir d'Spannungsstabilitéit z'erhalen. Firwat kann d'Spannungsstabilitéit duerch d'Upassung vum Anregungsstroum erhale bleiwen? Et gëtt eng ongeféier Bezéiung tëscht dem induzéierte Potenzial (dh Leerlaaschtpotenzial) Ed vun der Statorwicklung vum Generator, der Klemmspannung Ug, dem reaktive Laaschtstroum Ir vum Generator an der longitudinal synchroner Reaktanz Xd:
Den induzéierte Potenzial Ed ass proportional zum Magnéitflux, an de Magnéitflux hänkt vun der Gréisst vum Anregungsstroum of. Wann den Anregungsstroum onverännert bleift, bleiwen de Magnéitflux an den induzéierte Potenzial Ed onverännert. Aus der uewe genannter Formel kann een erkennen, datt d'Terminalspannung vum Generator mat der Erhéijung vum Reaktiounsstroum ofhëlt. Fir awer d'Ufuerderunge vum Benotzer un d'Stroumqualitéit ze erfëllen, soll d'Terminalspannung vum Generator grondsätzlech onverännert bleiwen. De Wee fir dës Ufuerderung z'erreechen ass natierlech den Anregungsstroum vum Generator unzepassen, wann de Reaktiounsstroum Ir sech ännert (d.h. d'Laascht ännert sech). (2) Jee no de Laaschtbedingungen gëtt den Anregungsstroum no enger bestëmmter Regel ugepasst, fir d'Reaktiounsleeschtung unzepassen. Firwat ass et néideg, d'Reaktiounsleeschtung unzepassen? Vill elektresch Ausrüstung funktionéiert nom Prinzip vun der elektromagnetescher Induktioun, wéi z.B. Transformatoren, Motoren, Schweessmaschinnen, etc. Si all baséieren op der Etabléierung vun engem ofwiesselnde Magnéitfeld, fir Energie ëmzewandelen an ze transferéieren. Déi elektresch Leeschtung, déi néideg ass, fir en ofwiesselnde Magnéitfeld an en induzéierte Magnéitflux ze etabléieren, gëtt Reaktiounsleeschtung genannt. All elektresch Ausrüstung mat elektromagnetesche Spullen verbraucht Reaktiounsleeschtung, fir e Magnéitfeld ze etabléieren. Ouni Reaktiounsleistung dréint sech de Motor net, den Transformator kann d'Spannung net transforméieren, a vill elektresch Apparater funktionéieren net. Dofir ass Reaktiounsleistung op kee Fall nëtzlos Energie. Ënner normalen Ëmstänn kritt elektresch Apparater net nëmmen aktiv Energie vum Generator, mä musse se och Reaktiounsleistung vum Generator kréien. Wann d'Reaktiounsleistung am Stroumnetz knapp ass, huet d'elektresch Apparater net genuch Reaktiounsleistung fir e normales elektromagnetescht Feld opzebauen. Dann kënnen dës elektresch Apparater net den Nennbetrieb behalen, an d'Klemmspannung vun der elektrescher Apparatur fällt, wat den normale Betrib vun der elektrescher Apparatur beaflosst. Dofir ass et néideg, d'Reaktiounsleistung no der tatsächlecher Belaaschtung unzepassen, an d'Reaktiounsleistung vum Generator hänkt vun der Gréisst vum Anregungsstroum of. De spezifesche Prinzip gëtt hei net méi detailléiert erkläert. (3) Wann e Kuerzschlussaccident am Stroumnetz geschitt oder aner Grënn verursaachen, datt d'Klemmspannung vum Generator eescht fällt, kann de Generator gezwongen ugedriwwe ginn, fir d'dynamesch Stabilitéitsgrenz vum Stroumnetz an d'Genauegkeet vun der Relaisschutzaktioun ze verbesseren. (4) Wann d'Iwwerspannung vum Generator wéinst engem plötzlechen Ofbau vun der Laascht an anere Grënn entsteet, kann de Generator gezwongen entmagnetiséiert ginn, fir déi exzessiv Erhéijung vun der Generatorklemmespannung ze limitéieren. (5) Verbesserung vun der statescher Stabilitéit vum Stroumnetz. (6) Wann e Phase-zu-Phase-Kuerzschluss am Generator an op senge Leitungen entsteet oder d'Generatorklemmespannung ze héich ass, gëtt d'Entmagnetiséierung séier duerchgefouert, fir d'Ausbreedung vum Accident ze limitéieren. (7) D'Reaktiounsleeschtung vun de parallele Generatoren kann raisonnabel verdeelt ginn.
3. Klassifikatioun vun Anregungssystemer Jee no der Aart a Weis wéi de Generator den Anregungsstroum kritt (dat heescht d'Versuergungsmethod vun der Anregungsstroumversuergung), kann den Anregungssystem an extern Anregung a Selbstanregung opgedeelt ginn: den Anregungsstroum, deen vun anere Stroumversuergunge kritt gëtt, gëtt extern Anregung genannt; den Anregungsstroum, deen vum Generator selwer kritt gëtt, gëtt Selbstanregung genannt. No der Gläichrichtungsmethod kann en a Rotatiounsanregung a statesch Anregung opgedeelt ginn. De statesche Anregungssystem huet keng speziell Anregungsmaschinn. Wann en d'Anregungsleistung vum Generator selwer kritt, gëtt dat Selbstanregung statesch Anregung genannt. Déi statesch Selbstanregung kann a selbsparallel Anregung a selbstverbindend Anregung opgedeelt ginn.
Déi am meeschte verbreet Anregungsmethod ass déi selbsparallel Anregungsmethod, déi statesch Anregung ass, wéi an der Figur hei ënnendrënner gewisen. Si kritt d'Anregungsleistung iwwer den Gläichrichtertransformator, deen un d'Generatorsteckdous ugeschloss ass, a liwwert den Generatoranregungsstroum no der Gläichrichtung.
Schaltplang vun engem selbsparallelen Anregungssystem mat stateschem Gleichrichter
De selbsparallelle statesche Anregungssystem besteet haaptsächlech aus de folgende Bestanddeeler: Anregungstransformator, Gläichrichter, Demagnetiséierungsapparat, Reguléierungscontroller an Iwwerspannungsschutzapparat. Dës fënnef Bestanddeeler erfëllen jeeweileg déi folgend Funktiounen:
(1) Anregungstransformator: Reduzéiert d'Spannung um Maschinnenden op eng Spannung, déi dem Gläichrichter entsprécht.
(2) Gläichrichter: Et ass den zentrale Bestanddeel vum ganze System. Eng dräiphaseg voll kontrolléiert Bréckschaltung gëtt dacks benotzt fir d'Ëmwandlung vun AC op DC ofzeschléissen.
(3) Demagnetiséierungsvorrichtung: Den Demagnetiséierungsvorrichtung besteet aus zwéin Deeler, nämlech dem Demagnetiséierungsschalter an dem Demagnetiséierungswidderstand. Dësen Vorrichtung ass verantwortlech fir déi séier Demagnetiséierung vum Apparat am Fall vun engem Accident.
(4) Reguléierungscontroller: D'Steiervorrichtung vum Anregungssystem ännert den Anregungsstroum andeems se de Leitungswénkel vum Thyristor vum Gläichrichter kontrolléiert, fir den Effekt vun der Reguléierung vun der Reaktivleistung an der Spannung vum Generator z'erreechen.
(5) Iwwerspannungsschutz: Wann de Rotorkrees vum Generator eng Iwwerspannung huet, gëtt de Krees ageschalt fir d'Iwwerspannungsenergie ze verbrauchen, den Iwwerspannungswäert ze limitéieren an d'Rotorwicklung vum Generator an déi ugeschloss Ausrüstung ze schützen.
D'Virdeeler vum selbsparallelen Erregungs-stateschen Erregungssystem sinn: einfach Struktur, manner Ausrüstung, niddreg Investitiounen a manner Ënnerhalt. Den Nodeel ass, datt wann de Generator oder de System kuerzgeschloss gëtt, den Erregungsstroum verschwënnt oder staark fällt, während den Erregungsstroum zu dësem Zäitpunkt staark erhéicht soll ginn (dh gezwongen Erregung). Wéinst der Tatsaach, datt modern grouss Eenheeten meeschtens zougemaach Samleschinnen benotzen, an Héichspannungsnetzwierker allgemeng mat schnelle Schutz an héijer Zouverlässegkeet ausgestatt sinn, klëmmt d'Zuel vun den Eenheeten, déi dës Erregungsmethod benotzen, an dëst ass och déi vun de Reglementer a Spezifikatioune recommandéiert Erregungsmethod. 4. Elektresch Bremsung vun der Eenheet Wann d'Eenheet entlueden an ausgeschalt gëtt, gëtt en Deel vun der mechanescher Energie wéinst der grousser Rotatiounsträheet vum Rotor gespäichert. Dësen Deel vun der Energie kann nëmme komplett gestoppt ginn, nodeems en an Reibungswärmeenergie vum Axiallager, Führungslager a Loft ëmgewandelt gouf. Well de Reibungsverloscht vun der Loft proportional zum Quadrat vun der linearer Geschwindegkeet vum Ëmfang ass, fällt d'Rotorgeschwindegkeet ufanks ganz séier, an dann leeft en eng laang Zäit am Leerlaf mat enger niddreger Geschwindegkeet. Wann d'Eenheet laang Zäit mat enger gerénger Geschwindegkeet leeft, kann d'Schubbuchse ausbrennen, well den Uelegfilm tëscht der Spigelplack ënner dem Schubkapp an der Lagerbuchse net etabléiert ka ginn. Aus dësem Grond muss während dem Ausschaltprozess, wann d'Geschwindegkeet vun der Eenheet op e bestëmmte spezifizéierte Wäert fällt, d'Eenheetsbremsung agesat ginn. D'Eenheetsbremsung ass opgedeelt an elektresch Bremsung, mechanesch Bremsung a kombinéiert Bremsung. Elektresch Bremsung besteet doran, de Stator vum Dräi-Phasen-Generator um Ausgang vun der Maschinn ze kuerzschléissen, nodeems de Generator entkoppelt an demagnetiséiert gouf, an ze waarden, bis d'Eenheetsgeschwindegkeet op ongeféier 50% bis 60% vun der Nenngeschwindegkeet fällt. Duerch eng Serie vu logeschen Operatiounen gëtt d'Bremsleistung geliwwert, an den Anregungsregler wiesselt op den elektresche Bremsmodus, fir Anregungsstroum un d'Rotorwicklung vum Generator ze addéieren. Well de Generator rotéiert, induzéiert de Stator e Kuerzschlussstroum ënner der Wierkung vum Magnéitfeld vum Rotor. Den generéierten elektromagneteschen Dréimoment ass genau géint d'Inertialrichtung vum Rotor, deen eng Bremsroll spillt. Beim Prozess vun der Ëmsetzung vun der elektrescher Bremsung muss d'Bremsstroumversuergung extern geliwwert ginn, wat enk mat der Haaptkreesstruktur vum Anregungssystem verbonnen ass. Verschidde Weeër fir d'elektresch Bremsanregungsstroumversuergung ze kréien, sinn an der Figur hei ënnendrënner gewisen.
Verschidde Méiglechkeeten fir d'elektresch Bremsanregungsstroumversuergung ze kréien
An der éischter Method ass den Anregungsapparat eng selbstparallel Anregungsverdrahtungsmethod. Wann den Enn vun der Maschinn kuerzgeschloss ass, huet den Anregungstransformator keng Stroumversuergung. D'Bremsstroumversuergung kënnt vun engem speziellen Bremstransformator, an den Bremstransformator ass un d'Stroumversuergung vum Anlage ugeschloss. Wéi uewe scho gesot, benotzen déi meescht Waasserkraaftprojeten e selbstparallelt Anregungs-statescht Gleichrichter-Anregungssystem, an et ass méi ekonomesch eng Gleichrichterbréck fir den Anregungssystem an den elektresche Bremssystem ze benotzen. Dofir ass dës Method fir d'elektresch Bremsanregungsstroumversuergung ze kréien méi heefeg. Den elektresche Bremsworkflow vun dëser Method ass wéi follegt:
(1) De Schutzschalter vum Steckdous vum Apparat gëtt opgemaach an de System gëtt entkoppelt.
(2) D'Rotorwicklung gëtt demagnetiséiert.
(3) Den Netzschalter op der Sekundärsäit vum Anregungstransformator gëtt opgemaach.
(4) De Kuerzschlussschalter fir d'elektresch Brems vum Apparat ass zou.
(5) Den Netzschalter op der Sekundärsäit vum elektresche Bremstransformator ass zou.
(6) Den Thyristor vum Gläichrichterbréck gëtt a Leetmodus gesat, an d'Eenheet geet an den elektresche Bremszoustand.
(7) Wann d'Geschwindegkeet vun der Eenheet Null ass, gëtt d'elektresch Brems geléist (wann eng kombinéiert Bremsung benotzt gëtt, gëtt eng mechanesch Bremsung ugewannt, wann d'Geschwindegkeet 5% bis 10% vun der Nenngeschwindegkeet erreecht). 5. Intelligent Anregungssystem Intelligent Waasserkraaftwierker bezitt sech op eng Grupp vu Waasserkraaftwierker oder Waasserkraaftwierker mat Informatiounsdigitalisierung, Kommunikatiounsnetzwierker, integréierter Standardiséierung, Geschäftsinteraktioun, Operatiounsoptimiséierung an intelligenter Entscheedungsfindung. Intelligent Waasserkraaftwierker sinn vertikal an eng Prozessschicht, Eenheetsschicht a Statiounskontrollschicht opgedeelt, andeems se eng 3-Schicht-2-Netzwierkstruktur vun engem Prozessschichtnetz (GOOSE-Netz, SV-Netz) a Statiounskontrollschichtnetz (MMS-Netz) benotzen. Intelligent Waasserkraaftwierker mussen duerch intelligent Ausrüstung ënnerstëtzt ginn. Als Kärkontrollsystem vum Hydroturbinengeneratorsatz spillt déi technologesch Entwécklung vum Anregungssystem eng wichteg ënnerstëtzend Roll beim Bau vun intelligenten Waasserkraaftwierker.
An intelligenten Waasserkraaftwierker soll den Anregungssystem, nieft der Erfëllung vu Basisaufgaben wéi dem Starten an Stoppen vum Turbinnegeneratorsatz, der Erhéijung an der Reduktioun vun der Reaktiounsleistung an dem Noutfall, och fäeg sinn, d'Datenmodelléierungs- a Kommunikatiounsfunktiounen vun IEC61850 ze erfëllen, an d'Kommunikatioun mam Statiounssteierungsschichtnetz (MMS-Netz) an dem Prozessschichtnetz (GOOSE-Netz an SV-Netz) z'ënnerstëtzen. Den Anregungssystemgerät ass an der Eenheetsschicht vun der intelligenter Waasserkraaftwierksystemstruktur arrangéiert, an d'Fusiounseenheet, den intelligenten Terminal, d'Hëllefssteiereenheet an aner Geräter oder intelligent Ausrüstung sinn an der Prozessschicht arrangéiert. D'Systemstruktur gëtt an der Figur hei ënnendrënner gewisen.
Intelligent Erregungssystem
Den Hostcomputer vun der Statiounssteierungsschicht vum intelligenten Waasserkraaftwierk entsprécht den Ufuerderunge vum Kommunikatiounsstandard IEC61850 a schéckt d'Signal vum Anregungssystem un den Hostcomputer vum Iwwerwaachungssystem iwwer den MMS-Netz. Den intelligenten Anregungssystem soll sech mam GOOSE-Netz an de SV-Netzwierkschalter verbannen kënnen, fir Daten an der Prozessschicht ze sammelen. D'Prozessschicht erfuerdert, datt d'Daten, déi vun der CT, PT an de lokale Komponenten ausgeginn ginn, all an digitaler Form sinn. CT a PT sinn un d'Fusiounseenheet ugeschloss (elektronesch Transformatoren sinn iwwer optesch Kabelen ugeschloss, an elektromagnetesch Transformatoren sinn iwwer Kabelen ugeschloss). Nodeems d'Stroum- an d'Spannungsdaten digitaliséiert sinn, ginn se iwwer optesch Kabelen mam SV-Netzwierkschalter verbonnen. Déi lokal Komponenten mussen iwwer Kabelen mam intelligenten Terminal verbonne sinn, an de Schalter oder d'analog Signaler ginn an digital Signaler ëmgewandelt an iwwer optesch Kabelen un de GOOSE-Netzwierkschalter weiderginn. Am Moment huet den Anregungssystem am Fong d'Kommunikatiounsfunktioun mam MMS-Netz vun der Statiounssteierungsschicht an dem GOOSE/SV-Netzwierk vum Prozessschicht. Nieft der Erfëllung vun der Netzwierkinformatiounsinteraktioun vum IEC61850 Kommunikatiounsstandard, soll dat intelligent Anregungssystem och eng ëmfaassend Online-Iwwerwaachung, intelligent Feelerdiagnos a praktesch Testbetrieb an Ënnerhalt hunn. D'Leeschtung an den Uwendungseffekt vum voll funktionellen intelligenten Anregungsgerät mussen an zukünftegen aktuellen Ingenieursapplikatioune getest ginn.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 09. Oktober 2024
