Байгалийн голууд бүгд тодорхой налуутай байдаг. Ус нь таталцлын хүчний нөлөөгөөр голын ёроолоор урсдаг. Өндөрлөг газрын ус нь их хэмжээний потенциал энерги агуулдаг. Гидравлик байгууламж болон цахилгаан механик тоног төхөөрөмжийн тусламжтайгаар усны энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргаж болно, өөрөөр хэлбэл усан цахилгаан үүсгүүр. Усан цахилгаан үүсгүүрийн зарчим нь бидний цахилгаан соронзон индукц бөгөөд өөрөөр хэлбэл дамжуулагч соронзон орон дахь соронзон урсгалын шугамыг таслахад гүйдэл үүсгэдэг. Тэдгээрийн дотроос соронзон орон дахь дамжуулагчийн "хөдөлгөөн" нь усны урсгал турбинд нөлөөлж усны энергийг эргэлтийн механик энерги болгон хувиргаснаар бий болдог; мөн соронзон орон нь бараг үргэлж генераторын роторын ороомогоор урсах өдөөх системийн үүсгэсэн өдөөх гүйдлээр үүсдэг, өөрөөр хэлбэл соронзон чанар нь цахилгаанаар үүсдэг.
1. Өдөөлтийн систем гэж юу вэ? Энергийн хувиргалтыг хэрэгжүүлэхийн тулд синхрон генераторт тогтмол гүйдлийн соронзон орон хэрэгтэй бөгөөд энэхүү соронзон орон үүсгэдэг тогтмол гүйдлийг генераторын өдөөлтийн гүйдэл гэж нэрлэдэг. Ерөнхийдөө цахилгаан соронзон индукцийн зарчмын дагуу генераторын роторт соронзон орон үүсгэх процессыг өдөөлт гэж нэрлэдэг. Өдөөлтийн систем нь синхрон генераторт өдөөлтийн гүйдэл өгдөг тоног төхөөрөмжийг хэлнэ. Энэ нь синхрон генераторын чухал хэсэг юм. Энэ нь ерөнхийдөө өдөөлтийн эрчим хүчний нэгж ба өдөөлтийн зохицуулагч гэсэн хоёр үндсэн хэсгээс бүрдэнэ. Өдөөлтийн эрчим хүчний нэгж нь синхрон генераторын роторт өдөөлтийн гүйдэл өгдөг бөгөөд өдөөлтийн зохицуулагч нь оролтын дохио болон өгөгдсөн зохицуулалтын шалгуурын дагуу өдөөлтийн эрчим хүчний нэгжийн гаралтыг хянадаг.
2. Өдөөлтийн системийн үүрэг Өдөөлтийн систем нь дараах үндсэн үүрэгтэй: (1) Хэвийн ажиллагааны нөхцөлд генераторын өдөөлтийн гүйдлийг хангаж, генераторын терминалын хүчдэл болон ачааллын нөхцөлд тохируулан өгөгдсөн хуулийн дагуу өдөөлтийн гүйдлийг тохируулж, хүчдэлийн тогтвортой байдлыг хадгалдаг. Өдөөлтийн гүйдлийг тохируулснаар хүчдэлийн тогтвортой байдлыг яагаад хадгалж болох вэ? Генераторын статорын ороомгийн өдөөгдсөн потенциал (өөрөөр хэлбэл ачаалалгүй потенциал) Ed, терминалын хүчдэл Ug, генераторын реактив ачааллын гүйдэл Ir болон уртааш синхрон реактив Xd хооронд ойролцоогоор хамаарал байдаг:
Өдөөгдсөн потенциал Ed нь соронзон урсгалтай пропорциональ бөгөөд соронзон урсгал нь өдөөлтийн гүйдлийн хэмжээнээс хамаарна. Өдөөлтийн гүйдэл өөрчлөгдөхгүй хэвээр байвал соронзон урсгал болон өдөөгдсөн потенциал Ed өөрчлөгдөхгүй хэвээр байна. Дээрх томъёоноос харахад генераторын терминалын хүчдэл нь реактив гүйдлийн өсөлттэй хамт буурах болно. Гэсэн хэдий ч хэрэглэгчийн эрчим хүчний чанарын шаардлагыг хангахын тулд генераторын терминалын хүчдэл үндсэндээ өөрчлөгдөхгүй хэвээр байх ёстой. Мэдээжийн хэрэг, энэ шаардлагыг хангах арга бол реактив гүйдэл Ir өөрчлөгдөхөд (өөрөөр хэлбэл ачаалал өөрчлөгдөхөд) генераторын өдөөлтийн гүйдлийг тохируулах явдал юм. (2) Ачааллын нөхцлийн дагуу өдөөлтийн гүйдлийг реактив чадлыг тохируулахын тулд өгөгдсөн дүрмийн дагуу тохируулдаг. Реактив чадлыг тохируулах шаардлагатай юу? Трансформатор, мотор, гагнуурын машин гэх мэт олон цахилгаан тоног төхөөрөмж нь цахилгаан соронзон индукцийн зарчим дээр суурилдаг. Тэд бүгд энергийг хувиргах, дамжуулахын тулд хувьсах соронзон орон байгуулахад тулгуурладаг. Хувьсах соронзон орон болон өдөөгдсөн соронзон урсгалыг үүсгэхэд шаардагдах цахилгаан чадлыг реактив чадл гэж нэрлэдэг. Цахилгаан соронзон ороомогтой бүх цахилгаан тоног төхөөрөмж нь соронзон орон үүсгэхийн тулд реактив чадлыг зарцуулдаг. Реактив чадалгүй бол мотор эргэлдэхгүй, трансформатор хүчдэлийг хувиргаж чадахгүй бөгөөд олон цахилгаан тоног төхөөрөмж ажиллахгүй. Тиймээс реактив чадал нь огт хэрэггүй чадал биш юм. Ердийн нөхцөлд цахилгаан тоног төхөөрөмж нь зөвхөн генератороос идэвхтэй чадал авахаас гадна генератороос реактив чадал авах шаардлагатай болдог. Хэрэв цахилгаан сүлжээнд реактив чадал дутагдаж байвал цахилгаан тоног төхөөрөмж нь хэвийн цахилгаан соронзон орон үүсгэхэд хангалттай реактив чадалгүй болно. Дараа нь эдгээр цахилгаан тоног төхөөрөмж нь нэрлэсэн ажиллагаагаа хадгалж чадахгүй бөгөөд цахилгаан тоног төхөөрөмжийн терминалын хүчдэл буурч, улмаар цахилгаан тоног төхөөрөмжийн хэвийн ажиллагаанд нөлөөлнө. Тиймээс реактив хүчийг бодит ачааллын дагуу тохируулах шаардлагатай бөгөөд генераторын реактив чадлын гаралт нь өдөөх гүйдлийн хэмжээтэй холбоотой байдаг. Тодорхой зарчмыг энд дэлгэрэнгүй тайлбарлахгүй. (3) Цахилгаан системд богино залгааны осол гарсан эсвэл генераторын терминалын хүчдэл ноцтой буурахад хүргэсэн бусад шалтгаанаар генераторыг хүчээр өдөөж, цахилгаан системийн динамик тогтвортой байдлын хязгаар болон реле хамгаалалтын үйл ажиллагааны нарийвчлалыг сайжруулж болно. (4) Гэнэтийн ачаалал буурах болон бусад шалтгааны улмаас генераторын хэт хүчдэл үүссэн үед генераторын терминалын хүчдэлийн хэт их өсөлтийг хязгаарлахын тулд генераторыг хүчээр соронзонгүйжүүлж болно. (5) Цахилгаан системийн статик тогтвортой байдлыг сайжруулах. (6) Генераторын дотор болон түүний хар тугалган утсан дээр фаз хоорондын богино холболт үүссэн эсвэл генераторын терминалын хүчдэл хэт өндөр байх үед ослын тэлэлтийг хязгаарлахын тулд соронзонгүйжүүлэлтийг хурдан хийдэг. (7) Зэрэгцээ генераторуудын реактив чадлыг боломжийн хуваарилах боломжтой.
3. Өдөөлтийн системийн ангилал Генератор өдөөлтийн гүйдлийг хэрхэн олж авснаас (өөрөөр хэлбэл өдөөлтийн цахилгаан хангамжийн хангамжийн арга) хамааран өдөөлтийн системийг гадаад өдөөлт ба өөрөө өдөөлт гэж хувааж болно: бусад тэжээлийн эх үүсвэрээс авсан өдөөлтийн гүйдлийг гадаад өдөөлт гэж нэрлэдэг; генератороос өөрөө авсан өдөөлтийн гүйдлийг өөрөө өдөөлт гэж нэрлэдэг. Шулуутгах аргын дагуу үүнийг эргэлтэт өдөөлт ба статик өдөөлт гэж хувааж болно. Статик өдөөлтийн систем нь тусгай өдөөлтийн машингүй. Хэрэв энэ нь өдөөлтийн хүчийг генератороос өөрөө авсан бол өөрөө өдөөх статик өдөөлт гэж нэрлэдэг. Өөрөө өдөөх статик өдөөлтийг өөрөө зэрэгцээ өдөөлт ба өөрөө нийлмэл өдөөлт гэж хувааж болно.
Хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг өдөөх арга бол доорх зурагт үзүүлсэн шиг өөрөө зэрэгцээ өдөөх статик өдөөлт юм. Энэ нь генераторын залгуурт холбогдсон шулуутгагч трансформатороор дамжуулан өдөөх хүчийг олж авч, залруулсны дараа генераторын өдөөх гүйдлийг хангадаг.
Өөрөө зэрэгцээ өдөөх статик шулуутгагч өдөөх системийн холболтын диаграмм
Өөрөө зэрэгцээ өдөөх статик өдөөх систем нь голчлон дараах хэсгүүдээс бүрдэнэ: өдөөх трансформатор, шулуутгагч, соронзонгүйжүүлэх төхөөрөмж, тохируулгын хянагч болон хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмж. Эдгээр таван хэсэг нь тус тус дараах үүргийг гүйцэтгэдэг:
(1) Өдөөлтийн трансформатор: Машины төгсгөл дэх хүчдэлийг Шулуутгагчтай тохирох хүчдэл хүртэл бууруулна.
(2) Шулуутгагч: Энэ нь бүхэл системийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Хувьсах гүйдлээс тогтмол гүйдэл рүү хөрвүүлэх ажлыг гүйцэтгэхийн тулд гурван фазын бүрэн хяналттай гүүрний хэлхээг ихэвчлэн ашигладаг.
(3) Соронзонгүйжүүлэх төхөөрөмж: Соронзонгүйжүүлэх төхөөрөмж нь соронзонгүйжүүлэх унтраалга болон соронзонгүйжүүлэх резистор гэсэн хоёр хэсгээс бүрдэнэ. Энэ төхөөрөмж нь ослын үед төхөөрөмжийг хурдан соронзонгүйжүүлэх үүрэгтэй.
(4) Зохицуулалтын хянагч: Өдөөлтийн системийн хяналтын төхөөрөмж нь генераторын реактив хүч болон хүчдэлийг зохицуулах үр дүнд хүрэхийн тулд Шулуутгагч төхөөрөмжийн тиристорын дамжуулалтын өнцгийг хянах замаар өдөөлтийн гүйдлийг өөрчилдөг.
(5) Хэт хүчдэлийн хамгаалалт: Генераторын роторын хэлхээ хэт хүчдэлтэй үед хэлхээг асааж, хэт хүчдэлийн энергийг зарцуулж, хэт хүчдэлийн утгыг хязгаарлаж, генераторын роторын ороомог болон түүнд холбогдсон тоног төхөөрөмжийг хамгаална.
Өөрөө зэрэгцээ өдөөх статик өдөөх системийн давуу талууд нь: энгийн бүтэц, бага тоног төхөөрөмж, бага хөрөнгө оруулалт, бага засвар үйлчилгээ юм. Сул тал нь генератор эсвэл систем богино холболттой үед өдөөх гүйдэл алга болох эсвэл их хэмжээгээр буурдаг бол өдөөх гүйдлийг энэ үед их хэмжээгээр нэмэгдүүлэх (өөрөөр хэлбэл албадан өдөөх) шаардлагатай байдаг. Гэсэн хэдий ч орчин үеийн том төхөөрөмжүүд нь ихэвчлэн хаалттай шин ашигладаг бөгөөд өндөр хүчдэлийн цахилгаан сүлжээ нь ерөнхийдөө хурдан хамгаалалт, өндөр найдвартай байдлаар тоноглогдсон тул энэхүү өдөөх аргыг ашигладаг төхөөрөмжүүдийн тоо нэмэгдэж байгаа бөгөөд энэ нь мөн дүрэм журам, техникийн шаардлагаар зөвлөсөн өдөөх арга юм. 4. Төхөөрөмжийн цахилгаан тоормослох Төхөөрөмжийг ачаалалгүй, унтраахад роторын асар их эргэлтийн инерцийн улмаас механик энергийн нэг хэсэг хадгалагддаг. Энэ энергийн хэсгийг зөвхөн түлхэлтийн холхивч, чиглүүлэгч холхивч болон агаарын үрэлтийн дулааны энерги болгон хувиргасны дараа бүрэн зогсоож болно. Агаарын үрэлтийн алдагдал нь тойргийн шугаман хурдны квадраттай пропорциональ байдаг тул роторын хурд эхэндээ маш хурдан буурдаг бөгөөд дараа нь бага хурдтай үед удаан хугацаагаар сул зогсолт хийдэг. Төхөөрөмж удаан хугацаанд бага хурдтай ажиллах үед түлхэлтийн толгойн доорх толин тусгал хавтан болон холхивчийн бутны хоорондох тосны хальс тогтоогдохгүй тул түлхэлтийн бут шатаж болзошгүй. Ийм учраас унтраах явцад төхөөрөмжийн хурд тодорхой заасан утга хүртэл буурахад төхөөрөмжийн тоормосны системийг ашиглах шаардлагатай болдог. Төхөөрөмжийн тоормослолтыг цахилгаан тоормослох, механик тоормослох, хосолсон тоормослох гэж хуваадаг. Цахилгаан тоормослох нь генераторыг салгаж, соронзонгүй болгосны дараа машины төгсгөлийн залгуурт гурван фазын генераторын статорыг богино холболттой болгож, төхөөрөмжийн хурд нь нэрлэсэн хурдны 50% - 60% хүртэл буурахыг хүлээх явдал юм. Хэд хэдэн логик үйлдлээр тоормослох хүчийг хангаж, өдөөлтийн зохицуулагч нь генераторын роторын ороомогт өдөөлтийн гүйдэл нэмэхийн тулд цахилгаан тоормослох горимд шилждэг. Генератор эргэлдэж байгаа тул статор нь роторын соронзон орны нөлөөгөөр богино холболтын гүйдэл үүсгэдэг. Үүссэн цахилгаан соронзон эргүүлэх хүч нь роторын инерцийн чиглэлийн эсрэг бөгөөд энэ нь тоормослох үүрэг гүйцэтгэдэг. Цахилгаан тоормослох үйл явцыг хэрэгжүүлэх явцад тоормослох цахилгаан хангамжийг гаднаас хангах шаардлагатай бөгөөд энэ нь өдөөх системийн гол хэлхээний бүтэцтэй нягт холбоотой юм. Цахилгаан тоормослох өдөөх цахилгаан хангамжийг олж авах янз бүрийн аргыг доорх зурагт үзүүлэв.
Цахилгаан тоормосны өдөөлтийн цахилгаан хангамжийг авах янз бүрийн аргууд
Эхний аргаар өдөөх төхөөрөмж нь өөрөө зэрэгцээ өдөөх утас холбох арга юм. Машины төгсгөл богино холболттой үед өдөөх трансформатор нь цахилгаан хангамжгүй болно. Тоормосны цахилгаан хангамж нь тусгай тоормосны трансформатороос ирдэг бөгөөд тоормосны трансформатор нь станцын цахилгаан хангамжтай холбогдсон байдаг. Дээр дурдсанчлан, ихэнх усан цахилгаан станцын төслүүд нь өөрөө зэрэгцээ өдөөх статик шулуутгагч өдөөх системийг ашигладаг бөгөөд өдөөх систем болон цахилгаан тоормосны системд шулуутгагч гүүр ашиглах нь илүү хэмнэлттэй байдаг. Тиймээс цахилгаан тоормосны өдөөх цахилгаан хангамжийг олж авах энэ арга нь илүү түгээмэл байдаг. Энэ аргын цахилгаан тоормосны ажлын урсгал дараах байдалтай байна.
(1) Төхөөрөмжийн гаралтын хэлхээний таслуур нээгдэж, систем салгагдсан.
(2) Роторын ороомог соронзонгүй болсон.
(3) Өдөөлтийн трансформаторын хоёрдогч талын цахилгаан унтраалга нээгдэнэ.
(4) Төхөөрөмжийн цахилгаан тоормосны богино залгааны унтраалга хаалттай байна.
(5) Цахилгаан тоормосны трансформаторын хоёрдогч талын цахилгаан унтраалга хаалттай байна.
(6) Шулуутгагч гүүрний тиристорыг ажиллуулахаар идэвхжүүлж, төхөөрөмж цахилгаан тоормосны төлөвт орно.
(7) Төхөөрөмжийн хурд тэг болоход цахилгаан тоормос суллагдана (хэрэв хосолсон тоормос ашиглавал хурд нь нэрлэсэн хурдны 5%-10%-д хүрэхэд механик тоормос хэрэглэнэ). 5. Ухаалаг өдөөлтийн систем Ухаалаг усан цахилгаан станц гэдэг нь мэдээллийн дижиталчлал, харилцаа холбооны сүлжээ, нэгдсэн стандартчилал, бизнесийн харилцан үйлчлэл, үйл ажиллагааны оновчлол, ухаалаг шийдвэр гаргалттай усан цахилгаан станц эсвэл усан цахилгаан станцын бүлгийг хэлнэ. Ухаалаг усан цахилгаан станцуудыг процессын давхарга, нэгжийн давхарга, станцын хяналтын давхарга гэж босоо байдлаар хувааж, процессын давхаргын сүлжээ (GOOSE сүлжээ, SV сүлжээ) болон станцын хяналтын давхаргын сүлжээ (MMS сүлжээ) гэсэн 3 давхаргат 2 сүлжээний бүтцийг ашигладаг. Ухаалаг усан цахилгаан станцуудыг ухаалаг тоног төхөөрөмжөөр дэмжих шаардлагатай. Гидротурбины генераторын багцын гол хяналтын систем болох өдөөлтийн системийн технологийн хөгжил нь ухаалаг усан цахилгаан станц барихад чухал дэмжлэг үзүүлдэг.
Ухаалаг усан цахилгаан станцуудад турбин генераторын багцыг асаах, зогсоох, реактив чадлыг нэмэгдүүлэх, бууруулах, яаралтай унтраах зэрэг үндсэн ажлуудыг гүйцэтгэхээс гадна өдөөх систем нь IEC61850 өгөгдлийн загварчлал болон харилцаа холбооны функцийг хангаж, станцын хяналтын давхаргын сүлжээ (MMS сүлжээ) болон процессын давхаргын сүлжээ (GOOSE сүлжээ болон SV сүлжээ)-тэй харилцаа холбоог дэмжих чадвартай байх ёстой. Өдөөх системийн төхөөрөмжийг ухаалаг усан цахилгаан станцын системийн бүтцийн нэгжийн давхаргад, нэгтгэх төхөөрөмж, ухаалаг терминал, туслах удирдлагын хэсэг болон бусад төхөөрөмж эсвэл ухаалаг тоног төхөөрөмжийг процессын давхаргад байрлуулсан. Системийн бүтцийг доорх зурагт үзүүлэв.
Ухаалаг өдөөлтийн систем
Ухаалаг усан цахилгаан станцын станцын хяналтын давхаргын хост компьютер нь IEC61850 холбооны стандартын шаардлагыг хангаж, өдөөлтийн системийн дохиог MMS сүлжээгээр дамжуулан хяналтын системийн хост компьютерт илгээдэг. Ухаалаг өдөөлтийн систем нь GOOSE сүлжээ болон SV сүлжээний унтраалгатай холбогдож, процессын давхаргад өгөгдөл цуглуулах боломжтой байх ёстой. Процессын давхарга нь CT, PT болон орон нутгийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн гаралтын өгөгдөл бүгд дижитал хэлбэрээр байхыг шаарддаг. CT болон PT нь нэгтгэх нэгжид холбогдсон (электрон трансформаторууд нь оптик кабелиар, цахилгаан соронзон трансформаторууд нь кабелиар холбогдсон). Гүйдэл болон хүчдэлийн өгөгдлийг дижитал болгосны дараа тэдгээрийг оптик кабелиар дамжуулан SV сүлжээний унтраалгатай холбодог. Орон нутгийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг кабелиар дамжуулан ухаалаг терминалд холбох шаардлагатай бөгөөд унтраалга эсвэл аналог дохиог дижитал дохио болгон хувиргаж, оптик кабелиар дамжуулан GOOSE сүлжээний унтраалга руу дамжуулдаг. Одоогийн байдлаар өдөөлтийн систем нь үндсэндээ станцын хяналтын давхаргын MMS сүлжээ болон процессын давхаргын GOOSE/SV сүлжээтэй холбооны функцтэй байна. IEC61850 холбооны стандартын сүлжээний мэдээллийн харилцан үйлчлэлийг хангахаас гадна ухаалаг өдөөлтийн систем нь цогц онлайн хяналт, ухаалаг алдаа оношлох, тохиромжтой туршилтын ажиллагаа, засвар үйлчилгээтэй байх ёстой. Бүрэн ажиллагаатай ухаалаг өдөөлтийн төхөөрөмжийн гүйцэтгэл болон хэрэглээний үр нөлөөг ирээдүйн бодит инженерийн хэрэглээнд туршиж үзэх шаардлагатай.
Нийтэлсэн цаг: 2024 оны 10-р сарын 9
