Sungai di alam semula jadi semuanya mempunyai cerun tertentu. Air mengalir di sepanjang dasar sungai di bawah tindakan graviti. Air di altitud tinggi mengandungi tenaga berpotensi yang banyak. Dengan bantuan struktur hidraulik dan peralatan elektromekanikal, tenaga air boleh ditukar kepada tenaga elektrik, iaitu penjanaan kuasa hidro. Prinsip penjanaan kuasa hidro ialah aruhan elektromagnet kita, iaitu, apabila konduktor memotong garis fluks magnet dalam medan magnet, ia akan menghasilkan arus. Antaranya, "pergerakan" konduktor dalam medan magnet dicapai oleh aliran air yang memberi kesan kepada turbin untuk menukar tenaga air kepada tenaga mekanikal putaran; dan medan magnet hampir selalu dibentuk oleh arus pengujaan yang dihasilkan oleh sistem pengujaan yang mengalir melalui belitan pemutar penjana, iaitu, kemagnetan dijana oleh elektrik.
1. Apakah sistem pengujaan? Untuk merealisasikan penukaran tenaga, penjana segerak memerlukan medan magnet DC, dan arus DC yang menjana medan magnet ini dipanggil arus pengujaan penjana. Secara amnya, proses membentuk medan magnet dalam pemutar penjana mengikut prinsip aruhan elektromagnet dipanggil pengujaan. Sistem pengujaan merujuk kepada peralatan yang menyediakan arus pengujaan untuk penjana segerak. Ia adalah bahagian penting dalam penjana segerak. Ia biasanya terdiri daripada dua bahagian utama: unit kuasa pengujaan dan pengawal selia pengujaan. Unit kuasa pengujaan memberikan arus pengujaan kepada rotor penjana segerak, dan pengawal selia pengujaan mengawal output unit kuasa pengujaan mengikut isyarat input dan kriteria peraturan yang diberikan.
2. Fungsi sistem pengujaan Sistem pengujaan mempunyai fungsi utama berikut: (1) Di bawah keadaan operasi biasa, ia membekalkan arus pengujaan penjana, dan melaraskan arus pengujaan mengikut undang-undang yang diberikan mengikut voltan terminal penjana dan keadaan beban untuk mengekalkan kestabilan voltan. Mengapakah kestabilan voltan boleh dikekalkan dengan melaraskan arus pengujaan? Terdapat hubungan anggaran antara potensi teraruh (iaitu potensi tanpa beban) Ed penggulungan stator penjana, voltan terminal Ug, arus beban reaktif Ir penjana, dan reaktans segerak membujur Xd:
Potensi teraruh Ed adalah berkadar dengan fluks magnet, dan fluks magnet bergantung pada magnitud arus pengujaan. Apabila arus pengujaan kekal tidak berubah, fluks magnet dan potensi teraruh Ed kekal tidak berubah. Daripada formula di atas, dapat dilihat bahawa voltan terminal penjana akan berkurangan dengan peningkatan arus reaktif. Walau bagaimanapun, untuk memenuhi keperluan pengguna untuk kualiti kuasa, voltan terminal penjana harus kekal pada asasnya tidak berubah. Jelas sekali, cara untuk mencapai keperluan ini adalah dengan melaraskan arus pengujaan penjana apabila arus reaktif Ir berubah (iaitu, beban berubah). (2) Mengikut keadaan beban, arus pengujaan diselaraskan mengikut peraturan yang diberikan untuk melaraskan kuasa reaktif. Mengapa perlu melaraskan kuasa reaktif? Banyak peralatan elektrik berfungsi berdasarkan prinsip aruhan elektromagnet, seperti transformer, motor, mesin kimpalan, dll. Mereka semua bergantung pada penubuhan medan magnet berselang-seli untuk menukar dan memindahkan tenaga. Kuasa elektrik yang diperlukan untuk mewujudkan medan magnet berselang-seli dan fluks magnet teraruh dipanggil kuasa reaktif. Semua peralatan elektrik dengan gegelung elektromagnet menggunakan kuasa reaktif untuk mewujudkan medan magnet. Tanpa kuasa reaktif, motor tidak akan berputar, pengubah tidak akan dapat mengubah voltan, dan banyak peralatan elektrik tidak akan berfungsi. Oleh itu, kuasa reaktif bukanlah kuasa sia-sia. Dalam keadaan biasa, peralatan elektrik bukan sahaja memperoleh kuasa aktif daripada penjana, tetapi juga perlu mendapatkan kuasa reaktif daripada penjana. Jika kuasa reaktif dalam grid kuasa kekurangan bekalan, peralatan elektrik tidak akan mempunyai kuasa reaktif yang mencukupi untuk mewujudkan medan elektromagnet biasa. Kemudian peralatan elektrik ini tidak dapat mengekalkan operasi terkadar, dan voltan terminal peralatan elektrik akan jatuh, sekali gus menjejaskan operasi biasa peralatan elektrik. Oleh itu, adalah perlu untuk melaraskan kuasa reaktif mengikut beban sebenar, dan output kuasa reaktif oleh penjana berkaitan dengan magnitud arus pengujaan. Prinsip khusus tidak akan dihuraikan di sini. (3) Apabila kemalangan litar pintas berlaku dalam sistem kuasa atau sebab lain menyebabkan voltan terminal penjana turun dengan serius, penjana boleh teruja secara paksa untuk meningkatkan had kestabilan dinamik sistem kuasa dan ketepatan tindakan perlindungan geganti. (4) Apabila voltan lampau penjana berlaku disebabkan penumpahan beban secara tiba-tiba dan sebab-sebab lain, penjana boleh dinyahmagnetkan secara paksa untuk mengehadkan peningkatan voltan terminal penjana yang berlebihan. (5) Meningkatkan kestabilan statik sistem kuasa. (6) Apabila litar pintas fasa ke fasa berlaku di dalam penjana dan pada wayar plumbumnya atau voltan terminal penjana terlalu tinggi, penyahmagnetan dilakukan dengan cepat untuk mengehadkan pengembangan kemalangan. (7) Kuasa reaktif penjana selari boleh diagihkan secara munasabah.
3. Klasifikasi sistem pengujaan Mengikut cara penjana memperoleh arus pengujaan (iaitu kaedah bekalan bekalan kuasa pengujaan), sistem pengujaan boleh dibahagikan kepada pengujaan luaran dan pengujaan diri: arus pengujaan yang diperoleh daripada bekalan kuasa lain dipanggil pengujaan luaran; arus pengujaan yang diperoleh daripada penjana itu sendiri dipanggil pengujaan diri. Mengikut kaedah pembetulan, ia boleh dibahagikan kepada pengujaan berputar dan pengujaan statik. Sistem pengujaan statik tidak mempunyai mesin pengujaan khas. Jika ia memperoleh kuasa pengujaan daripada penjana itu sendiri, ia dipanggil pengujaan statik pengujaan sendiri. Pengujaan statik pengujaan diri boleh dibahagikan kepada pengujaan selari diri dan pengujaan pengkompaunan sendiri.
Kaedah pengujaan yang paling biasa digunakan ialah pengujaan statik pengujaan selari sendiri, seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah. Ia memperoleh kuasa pengujaan melalui pengubah penerus yang disambungkan ke alur keluar penjana, dan membekalkan arus pengujaan penjana selepas pembetulan.
Gambarajah pendawaian sistem pengujaan penerus statik pengujaan selari diri
Sistem pengujaan statik pengujaan selari diri terutamanya terdiri daripada bahagian berikut: pengubah pengujaan, penerus, peranti penyahmagnetan, pengawal peraturan dan peranti perlindungan voltan lampau. Lima bahagian ini masing-masing melengkapkan fungsi berikut:
(1) Pengubah pengujaan: Kurangkan voltan pada hujung mesin kepada voltan yang sepadan dengan penerus.
(2) Penerus: Ia adalah komponen teras keseluruhan sistem. Litar jambatan terkawal penuh tiga fasa sering digunakan untuk menyelesaikan tugas penukaran dari AC ke DC.
(3) Peranti penyahmagnetan: Peranti penyahmagnetan terdiri daripada dua bahagian, iaitu suis penyahmagnetan dan perintang penyahmagnetan. Peranti ini bertanggungjawab untuk penyahmagnetan pantas unit sekiranya berlaku kemalangan.
(4) Pengawal peraturan: Peranti kawalan sistem pengujaan mengubah arus pengujaan dengan mengawal sudut pengaliran thyristor peranti penerus untuk mencapai kesan mengawal kuasa reaktif dan voltan penjana.
(5) Perlindungan lebihan voltan: Apabila litar pemutar pemutar mempunyai lebihan voltan, litar dihidupkan untuk menggunakan tenaga lebihan voltan, mengehadkan nilai lebihan voltan, dan melindungi penggulungan pemutar penjana dan peralatan yang disambungkan.
Kelebihan sistem pengujaan statik pengujaan selari sendiri ialah: struktur mudah, kurang peralatan, pelaburan rendah dan kurang penyelenggaraan. Kelemahannya ialah apabila penjana atau sistem litar pintas, arus pengujaan akan hilang atau turun dengan banyaknya, manakala arus pengujaan perlu ditingkatkan dengan banyak (iaitu pengujaan paksa) pada masa ini. Walau bagaimanapun, memandangkan unit besar moden kebanyakannya menggunakan bar bas tertutup, dan grid kuasa voltan tinggi biasanya dilengkapi dengan perlindungan pantas dan kebolehpercayaan yang tinggi, bilangan unit yang menggunakan kaedah pengujaan ini semakin meningkat, dan ini juga merupakan kaedah pengujaan yang disyorkan oleh peraturan dan spesifikasi. 4. Brek elektrik unit Apabila unit dipunggah dan ditutup, sebahagian daripada tenaga mekanikal disimpan disebabkan oleh inersia putaran besar pemutar. Bahagian tenaga ini hanya boleh dihentikan sepenuhnya selepas ia ditukar kepada tenaga haba geseran galas tujah, galas panduan dan udara. Oleh kerana kehilangan geseran udara adalah berkadar dengan kuasa dua halaju linear lilitan, kelajuan pemutar jatuh dengan cepat pada mulanya, dan kemudian ia akan melahu untuk masa yang lama pada kelajuan rendah. Apabila unit berjalan untuk masa yang lama pada kelajuan rendah, semak tujah mungkin terbakar kerana filem minyak antara plat cermin di bawah kepala tujah dan semak galas tidak dapat diwujudkan. Atas sebab ini, semasa proses penutupan, apabila kelajuan unit menurun kepada nilai tertentu, sistem brek unit perlu digunakan. Brek unit dibahagikan kepada brek elektrik, brek mekanikal dan brek gabungan. Brek elektrik adalah untuk membuat litar pintas pemegun penjana tiga fasa di alur keluar mesin selepas penjana dipisahkan dan dinyahmagnetkan, dan tunggu sehingga kelajuan unit menurun kepada kira-kira 50% hingga 60% daripada kelajuan yang diberi nilai. Melalui satu siri operasi logik, kuasa brek disediakan, dan pengawal selia pengujaan beralih kepada mod brek elektrik untuk menambah arus pengujaan pada belitan rotor penjana. Kerana penjana berputar, pemegun mendorong arus litar pintas di bawah tindakan medan magnet pemutar. Tork elektromagnet yang dihasilkan hanya bertentangan dengan arah inersia pemutar, yang memainkan peranan brek. Dalam proses merealisasikan brek elektrik, bekalan kuasa brek perlu disediakan secara luaran, yang berkait rapat dengan struktur litar utama sistem pengujaan. Pelbagai cara untuk mendapatkan bekalan kuasa pengujaan brek elektrik ditunjukkan dalam rajah di bawah.
Pelbagai cara untuk mendapatkan bekalan kuasa pengujaan brek elektrik
Dalam cara pertama, peranti pengujaan adalah kaedah pendawaian pengujaan selari sendiri. Apabila hujung mesin dilitar pintas, pengubah pengujaan tidak mempunyai bekalan kuasa. Bekalan kuasa brek datang daripada pengubah brek khusus, dan pengubah brek disambungkan kepada kuasa loji. Seperti yang dinyatakan di atas, kebanyakan projek kuasa hidro menggunakan sistem pengujaan penerus statik pengujaan selari sendiri, dan lebih menjimatkan untuk menggunakan jambatan penerus untuk sistem pengujaan dan sistem brek elektrik. Oleh itu, kaedah mendapatkan bekalan kuasa pengujaan brek elektrik ini adalah lebih biasa. Aliran kerja brek elektrik kaedah ini adalah seperti berikut:
(1) Pemutus litar alir keluar unit dibuka dan sistem dipisahkan.
(2) Penggulungan rotor dinyahmagnetkan.
(3) Suis kuasa pada bahagian kedua pengubah pengujaan dibuka.
(4) Suis litar pintas brek elektrik unit ditutup.
(5) Suis kuasa pada bahagian kedua pengubah brek elektrik ditutup.
(6) Tiristor jambatan penerus dicetuskan untuk mengalir, dan unit memasuki keadaan brek elektrik.
(7) Apabila kelajuan unit adalah sifar, brek elektrik dilepaskan (jika brek gabungan digunakan, apabila kelajuan mencapai 5% hingga 10% daripada kelajuan undian, brek mekanikal digunakan). 5. Sistem pengujaan pintar Loji kuasa hidro pintar merujuk kepada loji kuasa hidro atau kumpulan stesen janakuasa hidro dengan pendigitalan maklumat, rangkaian komunikasi, penyeragaman bersepadu, interaksi perniagaan, pengoptimuman operasi dan membuat keputusan yang bijak. Loji kuasa hidro pintar dibahagikan secara menegak kepada lapisan proses, lapisan unit, dan lapisan kawalan stesen, menggunakan struktur 3 lapisan 2 rangkaian rangkaian lapisan proses (rangkaian GOOSE, rangkaian SV) dan rangkaian lapisan kawalan stesen (rangkaian MMS). Loji kuasa hidro pintar perlu disokong oleh peralatan pintar. Sebagai sistem kawalan teras set penjana hidro-turbin, pembangunan teknologi sistem pengujaan memainkan peranan sokongan yang penting dalam pembinaan loji kuasa hidro pintar.
Dalam loji kuasa hidro pintar, selain daripada menyelesaikan tugas asas seperti memulakan dan menghentikan set penjana turbin, meningkatkan dan mengurangkan kuasa reaktif, dan penutupan kecemasan, sistem pengujaan juga harus dapat memenuhi fungsi pemodelan dan komunikasi data IEC61850, dan menyokong komunikasi dengan rangkaian lapisan kawalan stesen (rangkaian MMS) dan rangkaian lapisan proses (rangkaian SVG dan rangkaian SVG). Peranti sistem pengujaan disusun pada lapisan unit struktur sistem stesen janakuasa hidro pintar, dan unit penggabungan, terminal pintar, unit kawalan tambahan dan peranti lain atau peralatan pintar disusun pada lapisan proses. Struktur sistem ditunjukkan dalam rajah di bawah.
Sistem pengujaan pintar
Komputer hos lapisan kawalan stesen loji kuasa hidro pintar memenuhi keperluan standard komunikasi IEC61850, dan menghantar isyarat sistem pengujaan ke komputer hos sistem pemantauan melalui rangkaian MMS. Sistem pengujaan pintar seharusnya dapat menyambung dengan rangkaian GOOSE dan suis rangkaian SV untuk mengumpul data pada lapisan proses. Lapisan proses memerlukan output data oleh CT, PT dan komponen tempatan semuanya dalam bentuk digital. CT dan PT disambungkan kepada unit penggabungan (transformer elektronik disambungkan dengan kabel optik, dan transformer elektromagnet disambungkan dengan kabel). Selepas data semasa dan voltan didigitalkan, ia disambungkan ke suis rangkaian SV melalui kabel optik. Komponen tempatan perlu disambungkan ke terminal pintar melalui kabel, dan suis atau isyarat analog ditukar kepada isyarat digital dan dihantar ke suis rangkaian GOOSE melalui kabel optik. Pada masa ini, sistem pengujaan pada asasnya mempunyai fungsi komunikasi dengan rangkaian MMS lapisan kawalan stesen dan rangkaian GOOSE/SV lapisan proses. Di samping memenuhi interaksi maklumat rangkaian piawaian komunikasi IEC61850, sistem pengujaan pintar juga harus mempunyai pemantauan dalam talian yang komprehensif, diagnosis kerosakan pintar dan operasi dan penyelenggaraan ujian yang mudah. Prestasi dan kesan aplikasi peranti pengujaan pintar berfungsi sepenuhnya perlu diuji dalam aplikasi kejuruteraan sebenar pada masa hadapan.
Masa siaran: Okt-09-2024
