Ģeneratora spararata efekts un turbīnas regulatora sistēmas stabilitāte

Ģeneratora spararata efekts un turbīnas regulatora sistēmas stabilitāte Ģeneratora spararata efekts un turbīnas regulatora sistēmas stabilitāte Ģeneratora spararata efekts un turbīnas regulatora sistēmas stabilitāte Ģeneratora spararata efekts un turbīnas regulatora sistēmas stabilitāte
Lieliem mūsdienu hidroģeneratoriem ir mazāka inerces konstante un var rasties problēmas saistībā ar turbīnas vadības sistēmas stabilitāti.Tas ir saistīts ar turbīnas ūdens uzvedību, kas savas inerces dēļ rada ūdens āmuru spiediena caurulēs, kad tiek darbinātas vadības ierīces.To kopumā raksturo hidrauliskā paātrinājuma laika konstantes.Izolētā darbībā, kad visas sistēmas frekvenci nosaka turbīnas regulators, ūdens āmurs ietekmē ātruma regulēšanu un nestabilitāte parādās kā medības vai frekvences svārstības.Savstarpēji savienotai darbībai ar lielu sistēmu frekvence būtībā tiek uzturēta nemainīga vēlākajā sistēmā.Tad ūdens āmurs ietekmē sistēmai pievadīto jaudu un stabilitātes problēma rodas tikai tad, ja jauda tiek kontrolēta slēgtā kontūrā, ti, tiem hidroģeneratoriem, kas piedalās frekvences regulēšanā.

Turbīnas regulatora stabilitāti lielā mērā ietekmē mehāniskā paātrinājuma laika konstantes attiecība ūdens masu hidrauliskā paātrinājuma laika konstantes dēļ un regulatora pastiprinājums.Iepriekš minētās attiecības samazināšanai ir destabilizējoša ietekme un ir jāsamazina regulatora pastiprinājums, kas negatīvi ietekmē frekvences stabilizāciju.Attiecīgi ir nepieciešams minimālais spararata efekts hidroagregāta rotējošām daļām, ko parasti var nodrošināt tikai ģeneratorā.Alternatīvi mehāniskā paātrinājuma laika konstanti var samazināt, nodrošinot spiediena samazināšanas vārstu vai pārsprieguma tvertni utt., bet parasti tas ir ļoti dārgi.Empīriski kritēriji hidroagregāta ātruma regulēšanas spējai varētu būt balstīti uz iekārtas ātruma pieaugumu, kas var notikt, atsakoties no visas neatkarīgi strādājoša agregāta nominālās slodzes.Energoblokiem, kas darbojas lielās savstarpēji savienotās sistēmās un kuri ir nepieciešami sistēmas frekvences regulēšanai, tika uzskatīts, ka procentuālais ātruma pieauguma indekss, kā aprēķināts iepriekš, nepārsniedz 45 procentus.Mazākām sistēmām jānodrošina mazāks ātruma palielinājums (skatiet 4. nodaļu).

Garengriezums no ieplūdes līdz Deharas spēkstacijai
(Avots: Autora dokuments – 2. pasaules kongress, Starptautiskā ūdens resursu asociācija, 1979.) Deharas spēkstacijai ir parādīta hidrauliskā spiediena ūdens sistēma, kas savieno balansēšanas krātuvi ar barošanas bloku, kas sastāv no ūdens ieplūdes, spiediena tuneļa, diferenciālā pārsprieguma tvertnes un pildspalvas. .Maksimālā spiediena pieauguma ierobežošana pildspalvās līdz 35 procentiem, paredzamais vienības maksimālā ātruma pieaugums pēc pilnas slodzes noraidīšanas tika sasniegts līdz aptuveni 45 procentiem, kad regulators aizverās.
laiks 9,1 sekunde pie nominālā augstuma 282 m (925 pēdas) ar normālu spararata efektu, ko rada ģeneratora rotējošās daļas (ti, tikai ņemot vērā temperatūras paaugstināšanas apsvērumus).Pirmajā ekspluatācijas posmā ātruma pieaugums konstatēts ne vairāk kā par 43 procentiem.Attiecīgi tika uzskatīts, ka normāls spararata efekts ir pietiekams sistēmas frekvences regulēšanai.

Ģeneratora parametri un elektriskā stabilitāte
Ģeneratora parametri, kas ietekmē stabilitāti, ir spararata efekts, pārejoša pretestība un īssavienojuma attiecība.Sākotnējā 420 kV EHV sistēmas izstrādes stadijā, piemēram, Deharā, stabilitātes problēmas var būt kritiskas vājās sistēmas, zemāka īssavienojuma līmeņa, darbības ar vadošo jaudas koeficientu, kā arī nepieciešamības taupīt pārvades izvadus un fiksācijas izmērus un ģenerējošo vienību parametri.Sākotnējie pārejas stabilitātes pētījumi tīkla analizatorā (izmantojot pastāvīgu spriegumu aiz pārejas pretestības) Dehar EHV sistēmai arī norādīja, ka tiks iegūta tikai neliela stabilitāte.Deharas spēkstacijas projektēšanas sākumposmā tika uzskatīts, ka ģeneratoru norādīšana ar normālu
raksturlielumi un stabilitātes prasību sasniegšana, optimizējot citu iesaistīto faktoru parametrus, īpaši ierosmes sistēmas parametrus, būtu ekonomiski lētāka alternatīva.Lielbritānijas sistēmas pētījumā arī tika parādīts, ka ģeneratora parametru maiņai ir salīdzinoši daudz mazāka ietekme uz stabilitātes robežām.Attiecīgi ģeneratoram tika noteikti normāli ģeneratora parametri, kas norādīti pielikumā.Ir sniegti detalizēti veiktie stabilitātes pētījumi

Līnijas uzlādes jauda un sprieguma stabilitāte
Attālināti izvietoti hidroģeneratori, ko izmanto, lai uzlādētu garas nenoslogotas EHV līnijas, kuru uzlādes kVA ir lielāka par mašīnas līnijas uzlādes jaudu, iekārta var pašam uzbudināties un nekontrolējami pieaugt spriegums.Paš ierosmes nosacījums ir tāds, ka xc < xd kur xc ir kapacitatīvās slodzes pretestība un xd ir sinhronās tiešās ass pretestība.Jauda, ​​kas nepieciešama vienas 420 kV nenoslogotas līnijas E2 /xc uzlādēšanai līdz Panipat (uztvērēja galam), bija aptuveni 150 MVARs pie nominālā sprieguma.Otrajā posmā, kad tiek uzstādīta otra līdzvērtīga garuma 420 kV līnija, līnijas uzlādes jauda, ​​kas nepieciešama, lai vienlaikus uzlādētu abas nenoslogotās līnijas ar nominālo spriegumu, būtu aptuveni 300 MVAR.

Līnijas uzlādes jauda, ​​kas pieejama pie nominālā sprieguma no Dehar ģeneratora, kā norādīja iekārtu piegādātāji, bija šāda:
(i) 70 procentu nominālā MVA, ti, 121,8 MVAR līnijas uzlāde ir iespējama ar 10 procentu minimālo pozitīvo ierosmi.
(ii) Līdz 87 procentiem no nominālās MVA, ti, 139 MVAR līnijas uzlādes jauda ir iespējama ar minimālo pozitīvo ierosmi 1 procentu.
(iii) Līdz 100 procentiem no nominālās MVAR, ti, 173,8 līnijas uzlādes jaudu var iegūt ar aptuveni 5 procentu negatīvu ierosmi, un maksimālā līnijas uzlādes jauda, ​​ko var iegūt ar 10 procentu negatīvu ierosmi, ir 110 procenti no nominālās MVA (191 MVAR). ) saskaņā ar BSS.
(iv) Tālāka līnijas uzlādes jaudas palielināšana ir iespējama, tikai palielinot iekārtas izmēru.(ii) un (iii) gadījumā ierosmes vadība ar roku nav iespējama, un ir pilnībā jāpaļaujas uz ātrās darbības automātisko sprieguma regulatoru nepārtrauktu darbību.Nav ne ekonomiski izdevīgi, ne arī vēlams palielināt iekārtas izmērus, lai palielinātu līnijas uzlādes jaudu.Attiecīgi, ņemot vērā ekspluatācijas apstākļus pirmajā darbības posmā, tika nolemts nodrošināt ģeneratoriem līnijas uzlādes jaudu 191 MVAR pie nominālā sprieguma, nodrošinot ģeneratoriem negatīvu ierosmi.Kritisku darbības stāvokli, kas izraisa sprieguma nestabilitāti, var izraisīt arī slodzes atvienošana uztvērēja galā.Parādība rodas iekārtas kapacitatīvās slodzes dēļ, ko vēl vairāk negatīvi ietekmē ģeneratora ātruma pieaugums.Pašuzbudinājums un sprieguma nestabilitāte var rasties, ja.

Xc ≤ n2 (Xq + XT)
Kur Xc ir kapacitatīvā slodzes pretestība, Xq ir kvadrātiskās ass sinhronā pretestība un n ir maksimālais relatīvais ātrums, kas rodas slodzes noraidīšanas gadījumā.Šo Dehar ģeneratora stāvokli tika ierosināts novērst, nodrošinot pastāvīgi savienotu 400 kV EHV šunta reaktoru (75 MVA) līnijas uztverošajā galā saskaņā ar veiktajiem detalizētajiem pētījumiem.

Amortizatora tinums
Amortizatora tinuma galvenā funkcija ir tā spēja novērst pārmērīgu pārspriegumu gadījumā, ja līnijas līnijai rodas defekti ar kapacitatīvām slodzēm, tādējādi samazinot iekārtas pārsprieguma stresu.Ņemot vērā attālo atrašanās vietu un garās starpsavienojošās elektropārvades līnijas, tika noteikti pilnībā savienoti slāpētāju tinumi ar kvadrātisko un tiešo asu pretestības attiecību Xnq/Xnd, kas nepārsniedz 1,2.

Ģeneratora raksturlielumi un ierosmes sistēma
Precizējot ģeneratorus ar normāliem raksturlielumiem un veicot provizoriskos pētījumus, kas uzrādīja tikai marginālu stabilitāti, tika nolemts izmantot ātrgaitas statiskās ierosmes iekārtas, lai uzlabotu stabilitātes robežas, lai panāktu kopējo visekonomiskāko iekārtu izvietojumu.Tika veikti detalizēti pētījumi, lai noteiktu statiskās ierosmes iekārtas optimālos raksturlielumus, un tie tika apspriesti 10. nodaļā.

Seismiskie apsvērumi
Deharas spēkstacija iekrīt seismiskajā zonā.Apspriežoties ar iekārtu ražotājiem un ņemot vērā seismiskos un ģeoloģiskos apstākļus vietā, kā arī Indijas valdības ar UNESCO palīdzību izveidotās Koinas zemestrīču ekspertu komitejas ziņojumu, tika ierosināti šādi noteikumi Dehāras hidroģeneratora projektā.

Mehāniskā izturība
Dehar ģeneratori ir izstrādāti tā, lai droši izturētu maksimālo zemestrīces paātrinājuma spēku gan vertikālā, gan horizontālā virzienā, kas sagaidāms Deharā, iedarbojoties mašīnas centrā.

Dabiskā frekvence
Iekārtas dabiskā frekvence jātur tālu (augstāka) no magnētiskās frekvences 100 Hz (divreiz lielāka par ģeneratora frekvenci).Šī dabiskā frekvence būs tālu no zemestrīču biežuma, un tā tiks pārbaudīta, vai tā ir pietiekama, salīdzinot ar dominējošo zemestrīču biežumu un rotācijas sistēmas kritisko ātrumu.

Ģeneratora statora atbalsts
Ģeneratora stators un apakšējā vilces un virzošā gultņa pamati sastāv no vairākām zoles plāksnēm.Zoles plāksnes papildus parastajam vertikālajam virzienam sāniski piesien pie pamatiem ar pamatu skrūvēm.

Vadošā gultņa dizains
Vadošie gultņi ir segmentāla tipa, un vadošās gultņu daļas ir nostiprinātas, lai izturētu pilnu zemestrīces spēku.Turklāt ražotāji ieteica augšējo kronšteinu sāniski sasiet ar stobru (ģeneratora korpusu), izmantojot tērauda sijas.Tas arī nozīmētu, ka betona muca savukārt būtu jānostiprina.

Ģeneratoru vibrācijas noteikšana
Vibrācijas detektoru vai ekscentricitātes mērītāju uzstādīšanu uz turbīnām un ģeneratoriem ieteica uzstādīt izslēgšanas un trauksmes ierosināšanai, ja zemestrīces radītās vibrācijas pārsniedz iepriekš noteiktu vērtību.Šo ierīci var izmantot arī, lai noteiktu jebkādas neparastas iekārtas vibrācijas, ko izraisa hidrauliskie apstākļi, kas ietekmē turbīnu.

Mercury kontakti
Ja tiek izmantoti dzīvsudraba kontakti, spēcīga kratīšana zemestrīces dēļ var izraisīt kļūdainu atslēgšanos, lai sāktu iekārtas izslēgšanu.No tā var izvairīties, norādot pretvibrācijas tipa dzīvsudraba slēdžus vai, ja nepieciešams, pievienojot laika relejus.

Secinājumi
(1) Ievērojami ietaupījumi iekārtu un struktūras izmaksās Deharas spēkstacijā tika iegūti, pieņemot lielu vienības izmēru, ņemot vērā tīkla izmēru un tā ietekmi uz sistēmas neizmantoto jaudu.
(2) Ģeneratoru izmaksas tika samazinātas, pieņemot jumta konstrukcijas konstrukciju, kas tagad ir iespējama lieliem ātrgaitas hidroģeneratoriem, jo ​​tika izstrādāts augstas stiepes tērauds rotora loka caurumošanai.
(3) Dabisku lieljaudas koeficienta ģeneratoru iepirkums pēc detalizētiem pētījumiem radīja papildu izmaksu ietaupījumus.
(4) Ģeneratora rotējošo daļu normāls spararata efekts frekvences regulēšanas stacijā Deharā tika uzskatīts par pietiekamu turbīnas regulatora sistēmas stabilitātei lielās savstarpēji savienotās sistēmas dēļ.
(5) Attālināto ģeneratoru, kas baro EHV tīklus, īpašos parametrus elektriskās stabilitātes nodrošināšanai var nodrošināt ar ātras reaģēšanas statiskās ierosmes sistēmām.
(6) Ātras darbības statiskās ierosmes sistēmas var nodrošināt nepieciešamās stabilitātes robežas.Tomēr šādām sistēmām ir nepieciešams stabilizēt atgriezeniskās saites signālus, lai nodrošinātu stabilitāti pēc defekta.Jāveic detalizēti pētījumi.
(7) Ar garām EHV līnijām ar tīklu savienotu attālināto ģeneratoru pašiesirdes un sprieguma nestabilitāti var novērst, palielinot iekārtas līnijas uzlādes jaudu, izmantojot negatīvu ierosmi un/vai izmantojot pastāvīgi pieslēgtus EHV šunta reaktorus.
(8) Ģeneratoru un to pamatu projektēšanā var paredzēt noteikumus, lai ar nelielām izmaksām nodrošinātu aizsardzību pret seismiskiem spēkiem.

Dehar ģeneratoru galvenie parametri
Īsslēguma attiecība = 1,06
Pārejas pretestības tiešā ass = 0,2
Spararata efekts = 39,5 x 106 lb ft2
Xnq/Xnd ne lielāks par = 1,2