Efekti i Volantit të Gjeneratorit dhe Stabiliteti i Sistemit të Rregullatorit të Turbinës

Efekti i Volantit të Gjeneratorit dhe Stabiliteti i Sistemit të Rregullatorit të Turbinës Efekti i Volantit të Gjeneratorit dhe Stabiliteti i Sistemit të Rregullatorit të Turbinës Efekti i Volantit të Gjeneratorit dhe Stabiliteti i Sistemit të Rregullatorit të Turbinës Efekti i Volantit të Gjeneratorit dhe Stabiliteti i Sistemit të Rregullatorit të Turbinës
Gjeneratorët e mëdhenj modernë hidroelektrikë kanë një konstante më të vogël të inercisë dhe mund të përballen me probleme në lidhje me stabilitetin e sistemit të qeverisjes së turbinës. Kjo për shkak të sjelljes së ujit të turbinës, i cili për shkak të inercisë së tij shkakton goditje hidraulike në tubat e presionit kur pajisjet e kontrollit janë në funksion. Kjo në përgjithësi karakterizohet nga konstantet kohore të nxitimit hidraulik. Në funksionimin e izoluar, kur frekuenca e të gjithë sistemit përcaktohet nga rregullatori i turbinës, goditja hidraulike ndikon në qeverisjen e shpejtësisë dhe paqëndrueshmëria shfaqet si gjueti ose lëkundje e frekuencës. Për funksionimin e ndërlidhur me një sistem të madh, frekuenca mbahet në thelb konstante nga ky i fundit. Goditja hidraulike më pas ndikon në fuqinë e furnizuar në sistem dhe problemi i stabilitetit lind vetëm kur fuqia kontrollohet në një qark të mbyllur, dmth., në rastin e atyre gjeneratorëve hidroelektrikë që marrin pjesë në rregullimin e frekuencës.

Stabiliteti i ingranazhit të rregullatorit të turbinës ndikohet shumë nga raporti i konstantës kohore të nxitimit mekanik për shkak të konstantës kohore të nxitimit hidraulik të masave të ujit dhe nga fitimi i rregullatorit të turbinës. Një ulje e raportit të mësipërm ka një efekt destabilizues dhe kërkon një ulje të fitimit të rregullatorit të turbinës, gjë që ndikon negativisht në stabilizimin e frekuencës. Prandaj, është i nevojshëm një efekt minimal i volantit për pjesët rrotulluese të një njësie hidroelektrike, i cili normalisht mund të sigurohet vetëm në gjenerator. Nga ana tjetër, konstanta kohore e nxitimit mekanik mund të reduktohet duke siguruar një valvul lehtësues presioni ose një rezervuar mbingarkese, etj., por në përgjithësi është shumë e kushtueshme. Një kriter empirik për aftësinë e rregullimit të shpejtësisë së një njësie hidroenergjetike mund të bazohet në rritjen e shpejtësisë së njësisë, e cila mund të ndodhë me heqjen dorë nga e gjithë ngarkesa e vlerësuar e njësisë që vepron në mënyrë të pavarur. Për njësitë e fuqisë që veprojnë në sisteme të mëdha të ndërlidhura dhe të cilat kërkohen të rregullojnë frekuencën e sistemit, indeksi i përqindjes së rritjes së shpejtësisë, siç është llogaritur më sipër, u konsiderua të mos kalojë 45 përqind. Për sisteme më të vogla, mund të sigurohet rritje më e vogël e shpejtësisë (Referojuni Kapitullit 4).

Seksioni gjatësor nga marrja e tubacionit deri te termocentrali Dehar
(Burimi: Punim nga Autori – Kongresi i 2-të Botëror, Shoqata Ndërkombëtare e Burimeve Ujore 1979) Për Termocentralin Dehar, tregohet sistemi i ujit me presion hidraulik që lidh depozitën balancuese me njësinë e energjisë, e përbërë nga marrja e ujit, tuneli i presionit, rezervuari diferencial i mbingarkesës dhe tubacioni i hyrjes. Duke kufizuar rritjen maksimale të presionit në tubacionet e hyrjes në 35 përqind, rritja maksimale e vlerësuar e shpejtësisë së njësisë pas heqjes së ngarkesës së plotë u përpunua në rreth 45 përqind me një rregullator uji që mbyllet.
kohë prej 9.1 sekondash në kokë nominale prej 282 m (925 ft) me efektin normal të volantit të pjesëve rrotulluese të gjeneratorit (domethënë, i fiksuar vetëm në konsideratat e rritjes së temperaturës). Në fazën e parë të funksionimit, rritja e shpejtësisë u gjet të mos ishte më shumë se 43 përqind. Prandaj, u konsiderua se efekti normal i volantit është i mjaftueshëm për rregullimin e frekuencës së sistemit.

Parametrat e Gjeneratorit dhe Stabiliteti Elektrik
Parametrat e gjeneratorit që kanë ndikim në stabilitet janë efekti i volantit, reaktansa kalimtare dhe raporti i qarkut të shkurtër. Në fazën fillestare të zhvillimit të sistemit EHV 420 kV si në Dehar, problemet e stabilitetit kanë gjasa të jenë kritike për shkak të sistemit të dobët, nivelit më të ulët të qarkut të shkurtër, funksionimit në faktorin kryesor të fuqisë dhe nevojës për ekonomi në sigurimin e prizave të transmetimit dhe fiksimin e madhësisë dhe parametrave të njësive gjeneruese. Studimet paraprake të stabilitetit kalimtar në analizuesin e rrjetit (duke përdorur tension konstant pas reaktancës kalimtare) për sistemin EHV në Dehar treguan gjithashtu se do të arrihej vetëm stabilitet margjinal. Në fazën e hershme të projektimit të termocentralit Dehar, u konsiderua se specifikimi i gjeneratorëve me normale
karakteristikat dhe arritja e kërkesave të stabilitetit duke optimizuar parametrat e faktorëve të tjerë të përfshirë, veçanërisht ato të sistemit të ngacmimit, do të ishte një alternativë më e lirë ekonomikisht. Në një studim të Sistemit Britanik u tregua gjithashtu se ndryshimi i parametrave të gjeneratorit ka një efekt relativisht shumë më të vogël në kufijtë e stabilitetit. Prandaj, parametrat normalë të gjeneratorit, siç janë dhënë në shtojcë, u specifikuan për gjeneratorin. Studimet e detajuara të stabilitetit të kryera janë dhënë.

Kapaciteti i karikimit të linjës dhe stabiliteti i tensionit
Gjeneratorët hidro të vendosur në distancë përdoren për të ngarkuar linja të gjata të pa ngarkuara EHV, kVA e ngarkimit të të cilave është më shumë se kapaciteti i ngarkimit të linjës së makinës, makina mund të vetë-ngacmohet dhe tensioni të rritet përtej kontrollit. Kushti për vetë-ngacmim është që xc < xd ku, xc është reaktansa kapacitive e ngarkesës dhe xd reaktansa sinkrone e boshtit direkt. Kapaciteti i kërkuar për të ngarkuar një linjë të vetme të pa ngarkuar 420 kV E2 /xc deri në Panipat (skaji marrës) ishte rreth 150 MVAR në tension të vlerësuar. Në fazën e dytë, kur instalohet një linjë e dytë 420 kV me gjatësi ekuivalente, kapaciteti i ngarkimit të linjës i kërkuar për të ngarkuar të dy linjat e pa ngarkuara njëkohësisht në tension të vlerësuar do të ishte rreth 300 MVAR.

Kapaciteti i karikimit në linjë i disponueshëm në tensionin e vlerësuar nga gjeneratori Dehar, siç u tregua nga furnizuesit e pajisjeve, ishte si më poshtë:
(i) 70 përqind MVA e vlerësuar, dmth., karikimi i linjës 121.8 MVAR është i mundur me një ngacmim pozitiv minimal prej 10 përqind.
(ii) Deri në 87 përqind të MVA të vlerësuar, dmth., kapaciteti i karikimit të linjës prej 139 MVAR është i mundur me një ngacmim pozitiv minimal prej 1 përqind.
(iii) Deri në 100 përqind të MVA të vlerësuar, dmth., kapaciteti i karikimit të linjës prej 173.8 mund të merret me afërsisht 5 përqind ngacmim negativ dhe kapaciteti maksimal i karikimit të linjës që mund të merret me ngacmim negativ prej 10 përqind është 110 përqind e MVA të vlerësuar (191 MVAR) sipas BSS.
(iv) Rritja e mëtejshme e kapaciteteve të karikimit në linjë është e mundur vetëm duke rritur madhësinë e makinës. Në rastin e (ii) dhe (iii) kontrolli manual i ngacmimit nuk është i mundur dhe mbështetja e plotë duhet të vendoset në funksionimin e vazhdueshëm të rregullatorëve automatikë të tensionit me veprim të shpejtë. Nuk është as ekonomikisht e realizueshme dhe as e dëshirueshme të rritet madhësia e makinës me qëllim rritjen e kapaciteteve të karikimit në linjë. Prandaj, duke marrë në konsideratë kushtet e funksionimit në fazën e parë të funksionimit, u vendos të sigurohet një kapacitet karikimi në linjë prej 191 MVAR në tension të vlerësuar për gjeneratorët duke siguruar ngacmim negativ në gjeneratorë. Gjendja kritike e funksionimit që shkakton paqëndrueshmëri të tensionit mund të shkaktohet edhe nga shkëputja e ngarkesës në anën marrëse. Fenomeni ndodh për shkak të ngarkesës kapacitive në makinë, e cila ndikohet më tej negativisht nga rritja e shpejtësisë së gjeneratorit. Vetë-ngacmimi dhe paqëndrueshmëria e tensionit mund të ndodhin nëse.

Xc ≤ n2 (Xq + XT)
Ku, Xc është reaktansa kapacitive e ngarkesës, Xq është reaktansa sinkrone e boshtit kuadraturë dhe n është mbishpejtësia maksimale relative që ndodh gjatë refuzimit të ngarkesës. Ky kusht në gjeneratorin Dehar u propozua të shmangej duke siguruar një reaktor shunt 400 kV EHV (75 MVA) të lidhur përgjithmonë në skajin marrës të linjës, sipas studimeve të hollësishme të kryera.

Mbështjellja e amortizatorit
Funksioni kryesor i një dredhjeje amortizuesi është aftësia e tij për të parandaluar mbitensionet e tepërta në rast të defekteve linjë-në-linjë me ngarkesa kapacitive, duke zvogëluar kështu stresin e mbitensionit në pajisje. Duke marrë në konsideratë vendndodhjen e largët dhe linjat e gjata të transmetimit që ndërlidhen, u specifikuan dredhjet e amortizuesve të lidhur plotësisht me raportin e kuadraturës dhe reaktancave të boshtit të drejtpërdrejtë Xnq/Xnd që nuk tejkalon 1.2.

Karakteristikat e Gjeneratorit dhe Sistemi i Ngacmimit
Duke qenë se gjeneratorët me karakteristika normale u specifikuan dhe studimet paraprake treguan vetëm stabilitet kufitar, u vendos që pajisjet e ngacmimit statik me shpejtësi të lartë të përdoren për të përmirësuar kufijtë e stabilitetit në mënyrë që të arrihet rregullimi më ekonomik i përgjithshëm i pajisjeve. U kryen studime të hollësishme për të përcaktuar karakteristikat optimale të pajisjeve të ngacmimit statik dhe u diskutuan në kapitullin 10.

Konsideratat sizmike
Termocentrali Dehar bie në zonë sizmike. Dispozitat e mëposhtme në projektin e hidrogjeneratorit në Dehar u propozuan në konsultim me prodhuesit e pajisjeve dhe duke marrë në konsideratë kushtet sizmike dhe gjeologjike në vend dhe raportin e Komitetit të Ekspertëve të Tërmeteve të Koynës, të ngritur nga Qeveria e Indisë me ndihmën e UNESCO-s.

Forca Mekanike
Gjeneratorët Dehar do të projektohen për t'i bërë ballë në mënyrë të sigurt forcës maksimale të përshpejtimit të tërmetit si në drejtimin vertikal ashtu edhe në atë horizontal që pritet në Dehar që vepron në qendër të makinës.

Frekuenca Natyrore
Frekuenca natyrore e makinës duhet të mbahet larg (më e lartë) nga frekuenca magnetike prej 100 Hz (dyfishi i frekuencës së gjeneratorit). Kjo frekuencë natyrore do të jetë shumë larg frekuencës së tërmetit dhe do të kontrollohet për diferencë të mjaftueshme kundrejt frekuencës mbizotëruese të tërmetit dhe shpejtësisë kritike të sistemit rrotullues.

Mbështetja e statorit të gjeneratorit
Themelet e statorit të gjeneratorit dhe kushinetës së poshtme shtytëse dhe udhëzuese përbëhen nga një numër pllakash të vetme. Pllakat e vetme duhet të lidhen me themelin anash, përveç drejtimit normal vertikal me anë të bulona themeli.

Dizajni i kushinetës udhëzuese
Kushinetat udhëzuese duhet të jenë të tipit segmental dhe pjesët e kushinetës udhëzuese duhet të forcohen për t'i bërë ballë forcës së plotë të tërmetit. Prodhuesit gjithashtu rekomanduan që kllapa e sipërme të lidhet anash me fuçinë (mbrojtjen e gjeneratorit) me anë të trarëve të çelikut. Kjo do të thoshte gjithashtu se fuçia e betonit nga ana tjetër do të duhej të forcohej.

Zbulimi i Dridhjeve të Gjeneratorëve
Rekomandohet instalimi i detektorëve të dridhjeve ose matësve të ekscentricitetit në turbina dhe gjeneratorë për të filluar mbylljen dhe alarmin në rast se dridhjet për shkak të tërmetit tejkalojnë një vlerë të paracaktuar. Ky pajisje mund të përdoret gjithashtu për të zbuluar çdo dridhje të pazakontë të një njësie për shkak të kushteve hidraulike që ndikojnë në turbinë.

Kontaktet e Merkurit
Një dridhje e fortë për shkak të tërmetit ka të ngjarë të rezultojë në ndërprerje të rreme për të filluar fikjen e një njësie nëse përdoren kontakte me zhivë. Kjo mund të shmanget duke specifikuar çelësa me zhivë të tipit anti-dridhje ose, nëse shihet e nevojshme, duke shtuar rele kohore.

Përfundime
(1) Ekonomi të konsiderueshme në koston e pajisjeve dhe strukturës në termocentralin Dehar u arritën duke përdorur një njësi të madhe duke pasur parasysh madhësinë e rrjetit dhe ndikimin e tij në kapacitetin rezervë të sistemit.
(2) Kostoja e gjeneratorëve u ul duke adoptuar dizajnin ombrellë të ndërtimit, i cili tani është i mundur për hidrogjeneratorët e mëdhenj me shpejtësi të lartë për shkak të zhvillimit të çelikut me rezistencë të lartë ndaj tërheqjes për shpimet e brinjëve të rotorit.
(3) Blerja e gjeneratorëve natyrorë me faktor të lartë fuqie pas studimeve të hollësishme rezultoi në kursime të mëtejshme në kosto.
(4) Efekti normal i volantit të pjesëve rrotulluese të gjeneratorit në stacionin e rregullimit të frekuencës në Dehar u konsiderua i mjaftueshëm për stabilitetin e sistemit të rregullatorit të turbinës për shkak të sistemit të madh të ndërlidhur.
(5) Parametrat e veçantë të gjeneratorëve të largët që ushqejnë rrjetet EHV për të siguruar stabilitet elektrik mund të përmbushen nga sistemet e ngacmimit statik me reagim të shpejtë.
(6) Sistemet e ngacmimit statik me veprim të shpejtë mund të ofrojnë kufijtë e nevojshëm të stabilitetit. Megjithatë, sisteme të tilla kërkojnë sinjale stabilizuese të kthimit të reagimit për të arritur stabilitetin pas prishjes. Duhen kryer studime të hollësishme.
(7) Vetë-ngacmimi dhe paqëndrueshmëria e tensionit të gjeneratorëve të largët të ndërlidhur me rrjetin me anë të linjave të gjata të tensionit të lartë mund të parandalohen duke rritur kapacitetin e karikimit të linjës së makinës duke përdorur ngacmim negativ dhe/ose duke përdorur reaktorë shunt të tensionit të lartë të lidhur përgjithmonë.
(8) Në projektimin e gjeneratorëve dhe themeleve të tyre mund të merren masa për të siguruar mbrojtje kundër forcave sizmike me kosto të vogla.

Parametrat kryesorë të gjeneratorëve Dehar
Raporti i qarkut të shkurtër = 1.06
Reaktanca Kalimtare Boshti Direkt = 0.2
Efekti i volantit = 39.5 x 106 lb ft2
Xnq/Xnd jo më i madh se = 1.2