Lumenjtë në natyrë kanë të gjithë një pjerrësi të caktuar. Uji rrjedh përgjatë shtratit të lumit nën veprimin e gravitetit. Uji në lartësi të mëdha përmban energji potenciale të bollshme. Me ndihmën e strukturave hidraulike dhe pajisjeve elektromekanike, energjia e ujit mund të shndërrohet në energji elektrike, domethënë, në gjenerimin e energjisë hidroelektrike. Parimi i gjenerimit të energjisë hidroelektrike është induksioni ynë elektromagnetik, domethënë, kur një përcjellës pret linjat e fluksit magnetik në një fushë magnetike, ai do të gjenerojë rrymë. Midis tyre, "lëvizja" e përcjellësit në fushën magnetike arrihet nga rrjedha e ujit që ndikon në turbinë për të shndërruar energjinë mekanike rrotulluese; dhe fusha magnetike pothuajse gjithmonë formohet nga rryma e ngacmimit e gjeneruar nga sistemi i ngacmimit që rrjedh përmes mbështjelljes së rotorit të gjeneratorit, domethënë, magnetizmi gjenerohet nga energjia elektrike.
1. Çfarë është sistemi i ngacmimit? Për të realizuar shndërrimin e energjisë, gjeneratori sinkron ka nevojë për një fushë magnetike DC, dhe rryma DC që gjeneron këtë fushë magnetike quhet rrymë ngacmimi e gjeneratorit. Në përgjithësi, procesi i formimit të një fushe magnetike në rotorin e gjeneratorit sipas parimit të induksionit elektromagnetik quhet ngacmim. Sistemi i ngacmimit i referohet pajisjeve që sigurojnë rrymë ngacmimi për gjeneratorin sinkron. Është një pjesë e rëndësishme e gjeneratorit sinkron. Në përgjithësi përbëhet nga dy pjesë kryesore: njësia e fuqisë së ngacmimit dhe rregullatori i ngacmimit. Njësia e fuqisë së ngacmimit siguron rrymë ngacmimi në rotorin e gjeneratorit sinkron, dhe rregullatori i ngacmimit kontrollon daljen e njësisë së fuqisë së ngacmimit sipas sinjalit hyrës dhe kritereve të dhëna të rregullimit.
2. Funksioni i sistemit të ngacmimit Sistemi i ngacmimit ka funksionet kryesore të mëposhtme: (1) Në kushte normale operimi, ai furnizon rrymën e ngacmimit të gjeneratorit dhe rregullon rrymën e ngacmimit sipas ligjit të dhënë sipas tensionit të terminalit të gjeneratorit dhe kushteve të ngarkesës për të ruajtur stabilitetin e tensionit. Pse mund të mbahet stabiliteti i tensionit duke rregulluar rrymën e ngacmimit? Ekziston një marrëdhënie e përafërt midis potencialit të induktuar (domethënë potencialit pa ngarkesë) Ed të mbështjelljes së statorit të gjeneratorit, tensionit të terminalit Ug, rrymës së ngarkesës reaktive Ir të gjeneratorit dhe reaktancës gjatësore sinkrone Xd:
Potenciali i induktuar Ed është proporcional me fluksin magnetik, dhe fluksi magnetik varet nga madhësia e rrymës së ngacmimit. Kur rryma e ngacmimit mbetet e pandryshuar, fluksi magnetik dhe potenciali i induktuar Ed mbeten të pandryshuara. Nga formula e mësipërme, mund të shihet se tensioni terminal i gjeneratorit do të ulet me rritjen e rrymës reaktive. Megjithatë, për të përmbushur kërkesat e përdoruesit për cilësinë e energjisë, tensioni terminal i gjeneratorit duhet të mbetet praktikisht i pandryshuar. Natyrisht, mënyra për të arritur këtë kërkesë është të rregullohet rryma e ngacmimit të gjeneratorit ndërsa ndryshon rryma reaktive Ir (domethënë, ndryshon ngarkesa). (2) Sipas kushteve të ngarkesës, rryma e ngacmimit rregullohet sipas një rregulli të caktuar për të rregulluar fuqinë reaktive. Pse është e nevojshme të rregullohet fuqia reaktive? Shumë pajisje elektrike punojnë bazuar në parimin e induksionit elektromagnetik, siç janë transformatorët, motorët, makinat e saldimit, etj. Të gjitha mbështeten në krijimin e një fushe magnetike alternative për të konvertuar dhe transferuar energji. Energjia elektrike e nevojshme për të krijuar një fushë magnetike alternative dhe fluks magnetik të induktuar quhet fuqi reaktive. Të gjitha pajisjet elektrike me spirale elektromagnetike konsumojnë fuqi reaktive për të krijuar një fushë magnetike. Pa fuqi reaktive, motori nuk do të rrotullohet, transformatori nuk do të jetë në gjendje të transformojë tensionin dhe shumë pajisje elektrike nuk do të funksionojnë. Prandaj, fuqia reaktive nuk është aspak fuqi e padobishme. Në rrethana normale, pajisjet elektrike jo vetëm që marrin fuqi aktive nga gjeneratori, por gjithashtu duhet të marrin fuqi reaktive nga gjeneratori. Nëse fuqia reaktive në rrjetin elektrik është në mungesë furnizimi, pajisjet elektrike nuk do të kenë fuqi reaktive të mjaftueshme për të krijuar një fushë normale elektromagnetike. Atëherë këto pajisje elektrike nuk mund të ruajnë funksionimin e vlerësuar dhe tensioni i terminalit të pajisjeve elektrike do të bjerë, duke ndikuar kështu në funksionimin normal të pajisjeve elektrike. Prandaj, është e nevojshme të rregullohet fuqia reaktive sipas ngarkesës aktuale dhe prodhimi i fuqisë reaktive nga gjeneratori lidhet me madhësinë e rrymës së ngacmimit. Parimi specifik nuk do të elaborohet këtu. (3) Kur ndodh një aksident me qark të shkurtër në sistemin e energjisë ose arsye të tjera shkaktojnë rënie serioze të tensionit të terminalit të gjeneratorit, gjeneratori mund të ngacmohet me forcë për të përmirësuar limitin e stabilitetit dinamik të sistemit të energjisë dhe saktësinë e veprimit të mbrojtjes së relesë. (4) Kur mbitensioni i gjeneratorit ndodh për shkak të ndërprerjes së papritur të ngarkesës dhe arsyeve të tjera, gjeneratori mund të demagnetizohet me forcë për të kufizuar rritjen e tepërt të tensionit të terminalit të gjeneratorit. (5) Përmirësimi i stabilitetit statik të sistemit të energjisë. (6) Kur ndodh një qark i shkurtër fazë-me-fazë brenda gjeneratorit dhe në telat e tij përcjellës ose tensioni i terminalit të gjeneratorit është shumë i lartë, demagnetizimi kryhet shpejt për të kufizuar zgjerimin e aksidentit. (7) Fuqia reaktive e gjeneratorëve paralelë mund të shpërndahet në mënyrë të arsyeshme.
3. Klasifikimi i sistemeve të ngacmimit Sipas mënyrës se si gjeneratori merr rrymën e ngacmimit (domethënë, metoda e furnizimit të furnizimit me energji ngacmuese), sistemi i ngacmimit mund të ndahet në ngacmim të jashtëm dhe vetë-ngacmim: rryma e ngacmimit e marrë nga furnizime të tjera me energji quhet ngacmim i jashtëm; rryma e ngacmimit e marrë nga vetë gjeneratori quhet vetë-ngacmim. Sipas metodës së ndreqjes, ai mund të ndahet në ngacmim rrotullues dhe ngacmim statik. Sistemi i ngacmimit statik nuk ka një makinë të veçantë ngacmimi. Nëse ai merr fuqinë e ngacmimit nga vetë gjeneratori, ai quhet ngacmim statik me vetë-ngacmim. Ngacmimi statik me vetë-ngacmim mund të ndahet në ngacmim vetë-paralel dhe ngacmim vetë-komponues.
Metoda më e përdorur e ngacmimit është ngacmimi statik me ngacmim vetëparalel, siç tregohet në figurën më poshtë. Ai merr fuqinë e ngacmimit përmes transformatorit të ndreqësit të lidhur me prizën e gjeneratorit dhe furnizon rrymën e ngacmimit të gjeneratorit pas ndreqjes.
Diagrami i lidhjes së sistemit të ngacmimit statik të ndreqësit me ngacmim vetë-paralel
Sistemi i ngacmimit statik me ngacmim vetëparalel përbëhet kryesisht nga pjesët e mëposhtme: transformatori i ngacmimit, ndreqësi, pajisja e demagnetizimit, kontrolluesi i rregullimit dhe pajisja e mbrojtjes nga mbitensionet. Këto pesë pjesë përmbushin përkatësisht funksionet e mëposhtme:
(1) Transformator ngacmimi: Ulni tensionin në skajin e makinës në një tension që përputhet me ndreqësin.
(2) Ndreqësi: Është komponenti kryesor i të gjithë sistemit. Një qark ure trefazor i kontrolluar plotësisht përdoret shpesh për të përfunduar detyrën e konvertimit nga AC në DC.
(3) Pajisja e demagnetizimit: Pajisja e demagnetizimit përbëhet nga dy pjesë, përkatësisht çelësi i demagnetizimit dhe rezistenca e demagnetizimit. Kjo pajisje është përgjegjëse për demagnetizimin e shpejtë të njësisë në rast aksidenti.
(4) Kontrolluesi i rregullimit: Pajisja e kontrollit të sistemit të ngacmimit ndryshon rrymën e ngacmimit duke kontrolluar këndin e përçueshmërisë së tiristorit të pajisjes ndreqëse për të arritur efektin e rregullimit të fuqisë reaktive dhe tensionit të gjeneratorit.
(5) Mbrojtja nga mbitensionet: Kur qarku i rotorit të gjeneratorit ka mbitension, qarku ndizet për të konsumuar energjinë e mbitensionit, për të kufizuar vlerën e mbitensionit dhe për të mbrojtur mbështjelljen e rotorit të gjeneratorit dhe pajisjet e lidhura me të.
Avantazhet e sistemit të ngacmimit statik me ngacmim vetë-paralel janë: strukturë e thjeshtë, më pak pajisje, investim i ulët dhe më pak mirëmbajtje. Disavantazhi është se kur gjeneratori ose sistemi ka qark të shkurtër, rryma e ngacmimit do të zhduket ose do të bjerë shumë, ndërsa rryma e ngacmimit duhet të rritet shumë (domethënë ngacmim i detyruar) në këtë kohë. Megjithatë, duke marrë parasysh që njësitë e mëdha moderne përdorin kryesisht shufra të mbyllura, dhe rrjetet e energjisë me tension të lartë janë përgjithësisht të pajisura me mbrojtje të shpejtë dhe besueshmëri të lartë, numri i njësive që përdorin këtë metodë ngacmimi është në rritje, dhe kjo është gjithashtu metoda e ngacmimit e rekomanduar nga rregulloret dhe specifikimet. 4. Frenimi elektrik i njësisë Kur njësia shkarkohet dhe fiket, një pjesë e energjisë mekanike ruhet për shkak të inercisë së madhe rrotulluese të rotorit. Kjo pjesë e energjisë mund të ndalet plotësisht vetëm pasi të shndërrohet në energji të nxehtësisë së fërkimit të kushinetës shtytëse, kushinetës udhëzuese dhe ajrit. Meqenëse humbja e fërkimit të ajrit është proporcionale me katrorin e shpejtësisë lineare të perimetrit, shpejtësia e rotorit bie shumë shpejt në fillim, dhe më pas ai do të punojë në boshllëk për një kohë të gjatë me një shpejtësi të ulët. Kur njësia punon për një kohë të gjatë me shpejtësi të ulët, bushja shtytëse mund të digjet sepse filmi i vajit midis pllakës së pasqyrës nën kokën shtytëse dhe bushit të kushinetës nuk mund të vendoset. Për këtë arsye, gjatë procesit të fikjes, kur shpejtësia e njësisë bie në një vlerë të caktuar të specifikuar, sistemi i frenimit të njësisë duhet të vihet në përdorim. Frenimi i njësisë ndahet në frenim elektrik, frenim mekanik dhe frenim të kombinuar. Frenimi elektrik është për të shkurtuar statorin e gjeneratorit trefazor në daljen e fundit të makinës pasi gjeneratori të jetë shkëputur dhe demagnetizuar, dhe për të pritur që shpejtësia e njësisë të bjerë në rreth 50% deri në 60% të shpejtësisë së vlerësuar. Përmes një serie operacionesh logjike, sigurohet fuqia e frenimit, dhe rregullatori i ngacmimit kalon në modalitetin e frenimit elektrik për të shtuar rrymë ngacmimi në mbështjelljen e rotorit të gjeneratorit. Për shkak se gjeneratori rrotullohet, statori shkakton një rrymë qarku të shkurtër nën veprimin e fushës magnetike të rotorit. Momenti rrotullues elektromagnetik i gjeneruar është pikërisht i kundërt me drejtimin inercial të rotorit, i cili luan një rol frenimi. Në procesin e realizimit të frenimit elektrik, furnizimi me energji i frenimit duhet të sigurohet nga jashtë, gjë që është e lidhur ngushtë me strukturën kryesore të qarkut të sistemit të ngacmimit. Mënyra të ndryshme për të marrë furnizimin me energji të ngacmimit elektrik të frenimit tregohen në figurën më poshtë.
Mënyra të ndryshme për të marrë furnizimin me energji elektrike të ngacmimit të frenave
Në mënyrën e parë, pajisja e ngacmimit është një metodë instalimi elektrik i ngacmimit me lidhje vetë-paralele. Kur skaji i makinës ka qark të shkurtër, transformatori i ngacmimit nuk ka furnizim me energji. Furnizimi me energji i frenimit vjen nga një transformator i dedikuar i frenimit, dhe transformatori i frenimit është i lidhur me energjinë e centralit. Siç u përmend më sipër, shumica e projekteve të hidrocentraleve përdorin një sistem ngacmimi ndreqës statik të ngacmimit vetë-paralel, dhe është më ekonomike të përdoret një urë ndreqëse për sistemin e ngacmimit dhe sistemin elektrik të frenimit. Prandaj, kjo metodë e marrjes së furnizimit me energji të ngacmimit të frenimit elektrik është më e zakonshme. Fluksi i punës së frenimit elektrik të kësaj metode është si më poshtë:
(1) Ndërprerësi i qarkut të prizës së njësisë hapet dhe sistemi shkëputet.
(2) Pështjella e rotorit është e demagnetizuar.
(3) Çelësi i fuqisë në anën sekondare të transformatorit të ngacmimit hapet.
(4) Çelësi i qarkut të shkurtër të frenave elektrike të njësisë është i mbyllur.
(5) Çelësi i energjisë në anën dytësore të transformatorit të frenimit elektrik është i mbyllur.
(6) Tiristori i urës ndreqëse aktivizohet për të përçuar rrymën dhe njësia hyn në gjendjen e frenimit elektrik.
(7) Kur shpejtësia e njësisë është zero, freni elektrik lirohet (nëse përdoret frenim i kombinuar, kur shpejtësia arrin 5% deri në 10% të shpejtësisë nominale, aplikohet frenim mekanik). 5. Sistemi inteligjent i ngacmimit Hidrocentrali inteligjent i referohet një grupi hidrocentrali ose stacioni hidroelektrike me dixhitalizim informacioni, rrjetëzim komunikimi, standardizim të integruar, ndërveprim biznesi, optimizim të operimit dhe vendimmarrje inteligjente. Hidrocentralet inteligjente ndahen vertikalisht në shtresën e procesit, shtresën e njësisë dhe shtresën e kontrollit të stacionit, duke përdorur një strukturë 3-shtresore 2-rrjetore të rrjetit të shtresës së procesit (rrjeti GOOSE, rrjeti SV) dhe rrjetit të shtresës së kontrollit të stacionit (rrjeti MMS). Hidrocentralet inteligjente duhet të mbështeten nga pajisjet inteligjente. Si sistemi kryesor i kontrollit të grupit të gjeneratorëve hidro-turbinë, zhvillimi teknologjik i sistemit të ngacmimit luan një rol të rëndësishëm mbështetës në ndërtimin e hidrocentraleve inteligjente.
Në hidrocentralet inteligjente, përveç kryerjes së detyrave themelore siç janë ndezja dhe ndalimi i grupit të gjeneratorit të turbinës, rritja dhe ulja e fuqisë reaktive dhe mbyllja emergjente, sistemi i ngacmimit duhet të jetë gjithashtu në gjendje të përmbushë funksionet e modelimit dhe komunikimit të të dhënave IEC61850, dhe të mbështesë komunikimin me rrjetin e shtresës së kontrollit të stacionit (rrjeti MMS) dhe rrjetin e shtresës së procesit (rrjeti GOOSE dhe rrjeti SV). Pajisja e sistemit të ngacmimit është e vendosur në shtresën e njësisë së strukturës së sistemit të hidrocentralit inteligjent, dhe njësia e bashkimit, terminali inteligjent, njësia ndihmëse e kontrollit dhe pajisje të tjera ose pajisje inteligjente janë të vendosura në shtresën e procesit. Struktura e sistemit është treguar në figurën më poshtë.
Sistemi inteligjent i ngacmimit
Kompjuteri pritës i shtresës së kontrollit të stacionit të hidrocentralit inteligjent përmbush kërkesat e standardit të komunikimit IEC61850 dhe dërgon sinjalin e sistemit të ngacmimit në kompjuterin pritës të sistemit të monitorimit përmes rrjetit MMS. Sistemi inteligjent i ngacmimit duhet të jetë në gjendje të lidhet me rrjetin GOOSE dhe çelësat e rrjetit SV për të mbledhur të dhëna në shtresën e procesit. Shtresa e procesit kërkon që të dhënat e dala nga komponentët CT, PT dhe lokalë të jenë të gjitha në formë dixhitale. CT dhe PT janë të lidhur me njësinë e bashkimit (transformatorët elektronikë janë të lidhur me kabllo optike dhe transformatorët elektromagnetikë janë të lidhur me kabllo). Pasi të dhënat e rrymës dhe tensionit të jenë dixhitalizuar, ato lidhen me çelësin e rrjetit SV përmes kabllove optike. Komponentët lokalë duhet të lidhen me terminalin inteligjent përmes kabllove dhe çelësi ose sinjalet analoge shndërrohen në sinjale dixhitale dhe transmetohen në çelësin e rrjetit GOOSE përmes kabllove optike. Aktualisht, sistemi i ngacmimit ka në thelb funksionin e komunikimit me rrjetin MMS të shtresës së kontrollit të stacionit dhe rrjetin GOOSE/SV të shtresës së procesit. Përveç përmbushjes së ndërveprimit të informacionit të rrjetit të standardit të komunikimit IEC61850, sistemi inteligjent i ngacmimit duhet të ketë gjithashtu monitorim gjithëpërfshirës online, diagnostikim inteligjent të defekteve dhe funksionim e mirëmbajtje të përshtatshme testimi. Performanca dhe efekti i aplikimit të pajisjes plotësisht funksionale të ngacmimit inteligjent duhet të testohen në aplikimet e ardhshme aktuale inxhinierike.
Koha e postimit: Tetor-09-2024
