เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามู่เล่เอฟเฟกต์และความเสถียรของระบบผู้ว่าราชการกังหัน

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ผลของมู่เล่และความเสถียรของ Governor System เครื่องปั่นไฟ ผลของมู่เล่ และความเสถียรของ Governor System เครื่องปั่นไฟ ผลของมู่เล่ และความเสถียรของ Governor System เครื่องปั่นไฟ ผลของมู่เล่ และความเสถียรของ Governor System
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำขนาดใหญ่สมัยใหม่มีค่าคงที่ความเฉื่อยน้อยกว่าและอาจประสบปัญหาเกี่ยวกับความเสถียรของระบบควบคุมกังหันนี่เป็นเพราะพฤติกรรมของน้ำกังหันซึ่งเนื่องจากความเฉื่อยของมันทำให้เกิดค้อนน้ำในท่อแรงดันเมื่อใช้งานอุปกรณ์ควบคุมโดยทั่วไปจะมีลักษณะเฉพาะโดยค่าคงที่เวลาเร่งความเร็วแบบไฮดรอลิกในการทำงานแบบแยกส่วน เมื่อความถี่ของทั้งระบบถูกกำหนดโดยผู้ว่าราชการกังหัน ค้อนน้ำจะส่งผลต่อการควบคุมความเร็วและความไม่เสถียรจะปรากฏเป็นการล่าสัตว์หรือการแกว่งของความถี่สำหรับการทำงานที่เชื่อมต่อถึงกันกับระบบขนาดใหญ่ ความถี่จะคงที่โดยพื้นฐานแล้วในภายหลังจากนั้นค้อนน้ำจะส่งผลต่อกำลังไฟฟ้าที่จ่ายเข้าสู่ระบบและปัญหาความเสถียรจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อควบคุมกำลังไฟฟ้าในวงปิด กล่าวคือ ในกรณีของเครื่องกำเนิดพลังน้ำซึ่งมีส่วนร่วมในการควบคุมความถี่

ความเสถียรของเฟืองผู้ควบคุมกังหันได้รับผลกระทบอย่างมากจากอัตราส่วนของเวลาคงที่ของเวลาเร่งความเร็วทางกล เนื่องจากค่าคงที่เวลาเร่งความเร็วแบบไฮดรอลิกของมวลน้ำและโดยอัตราขยายของผู้ว่าราชการการลดอัตราส่วนข้างต้นมีผลทำให้เกิดความไม่เสถียรและจำเป็นต้องลดอัตราขยายของผู้ว่าการ ซึ่งส่งผลกระทบในทางลบต่อการรักษาเสถียรภาพของความถี่ดังนั้น เอฟเฟกต์มู่เล่ขั้นต่ำสำหรับชิ้นส่วนที่หมุนได้ของหน่วยพลังน้ำจึงมีความจำเป็น ซึ่งปกติแล้วจะมีให้ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเท่านั้นอีกทางหนึ่งคือค่าคงที่เวลาเร่งความเร็วเชิงกลอาจลดลงได้ด้วยการจัดหาวาล์วระบายแรงดันหรือถังแรงดันไฟกระชาก ฯลฯ แต่โดยทั่วไปมีค่าใช้จ่ายสูงมากเกณฑ์เชิงประจักษ์สำหรับความสามารถในการควบคุมความเร็วของหน่วยสร้างพลังน้ำอาจขึ้นอยู่กับความเร็วที่เพิ่มขึ้นของหน่วยซึ่งอาจเกิดขึ้นจากการปฏิเสธโหลดพิกัดทั้งหมดของหน่วยที่ทำงานอย่างอิสระสำหรับหน่วยพลังงานที่ทำงานในระบบที่เชื่อมต่อถึงกันขนาดใหญ่และซึ่งจำเป็นสำหรับการควบคุมความถี่ของระบบ ดัชนีเปอร์เซ็นต์ความเร็วที่เพิ่มขึ้นตามที่คำนวณข้างต้นนั้นไม่เกิน 45 เปอร์เซ็นต์สำหรับระบบที่เล็กกว่า ให้เพิ่มความเร็วที่น้อยกว่า (ดูบทที่ 4)

ส่วนตามยาวจากทางเข้าไปยังโรงไฟฟ้า Dehar
(ที่มา: Paper by Author – 2nd world Congress, International Water Resources Association 1979) สำหรับโรงไฟฟ้า Dehar Power Plant ระบบน้ำแรงดันไฮดรอลิกที่เชื่อมต่อที่เก็บบาลานซ์กับชุดจ่ายไฟประกอบด้วยการดูดน้ำเข้า อุโมงค์แรงดัน ถังแรงดันไฟกระชากแบบดิฟเฟอเรนเชียล และเพนสต็อค .การจำกัดการเพิ่มแรงดันสูงสุดในปากกาหมึกซึมเหลือ 35 เปอร์เซ็นต์ ความเร็วสูงสุดที่เพิ่มขึ้นโดยประมาณของยูนิตเมื่อปฏิเสธการรับน้ำหนักเต็มที่ทำได้ประมาณ 45 เปอร์เซ็นต์เมื่อปิดโดยผู้ว่าการ
เวลา 9.1 วินาทีที่ส่วนสูงที่พิกัด 282 ม. (925 ฟุต) โดยมีผลมู่เล่ปกติของชิ้นส่วนที่หมุนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (กล่าวคือ กำหนดไว้โดยคำนึงถึงอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเท่านั้น)ในระยะแรกของการทำงาน พบว่าความเร็วที่เพิ่มขึ้นจะไม่เกินร้อยละ 43จึงถือว่าผลของมู่เล่ปกติเพียงพอสำหรับการควบคุมความถี่ของระบบ

พารามิเตอร์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและความเสถียรทางไฟฟ้า
พารามิเตอร์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีผลกระทบต่อความเสถียรคือผลกระทบของมู่เล่ รีแอกแตนซ์ชั่วคราว และอัตราส่วนการลัดวงจรในขั้นเริ่มต้นของการพัฒนาระบบ EHV ขนาด 420 kV ณ จุดที่ Dehar ปัญหาด้านเสถียรภาพมีแนวโน้มจะวิกฤต เนื่องจากระบบอ่อนแอ ระดับไฟฟ้าลัดวงจรที่ต่ำกว่า การทำงานที่ตัวประกอบกำลังไฟฟ้าชั้นนำ และความจำเป็นในการประหยัดในการจัดหาช่องส่งและขนาดคงที่และ พารามิเตอร์ของหน่วยสร้างการศึกษาความเสถียรชั่วคราวเบื้องต้นในเครื่องวิเคราะห์เครือข่าย (โดยใช้แรงดันคงที่หลังปฏิกิริยาตอบสนองชั่วคราว) สำหรับระบบ Dehar EHV ยังระบุด้วยว่าจะได้รับความเสถียรเพียงเล็กน้อยเท่านั้นในระยะเริ่มต้นของการออกแบบโรงไฟฟ้า Dehar ถือว่าการระบุเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบปกติ
ลักษณะเฉพาะและบรรลุข้อกำหนดด้านความเสถียรโดยการปรับพารามิเตอร์ให้เหมาะสมของปัจจัยอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องโดยเฉพาะปัจจัยของระบบกระตุ้นจะเป็นทางเลือกที่ถูกกว่าในเชิงเศรษฐกิจในการศึกษาระบบของอังกฤษ ยังแสดงให้เห็นด้วยว่าการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีผลค่อนข้างน้อยเมื่อเทียบกับระยะขอบเสถียรภาพดังนั้นพารามิเตอร์เครื่องกำเนิดปกติตามที่ระบุในภาคผนวกจึงถูกระบุสำหรับเครื่องกำเนิดมีการศึกษาความเสถียรโดยละเอียดที่ดำเนินการ

ความจุในการชาร์จและความเสถียรของแรงดันไฟฟ้า
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำที่อยู่ห่างไกลที่ใช้ในการชาร์จสาย EHV ที่ไม่ได้บรรจุสายยาวซึ่งชาร์จ kVA นั้นมากกว่าความสามารถในการชาร์จในสายของเครื่อง เครื่องอาจตื่นเต้นในตัวเองและแรงดันไฟเพิ่มขึ้นเหนือการควบคุมเงื่อนไขสำหรับการกระตุ้นตัวเองคือ xc < xd โดยที่ xc คือรีแอกแตนซ์โหลดแบบ capacitive และ xd รีแอกแตนซ์ของแกนตรงแบบซิงโครนัสความจุที่จำเป็นสำหรับการชาร์จสาย E2 /xc ที่ไม่ได้บรรจุ 420 kV หนึ่งเส้นจนถึง Panipat (ปลายรับ) อยู่ที่ประมาณ 150 MVAR ที่แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดในขั้นตอนที่สองเมื่อติดตั้งสายที่สอง 420 kV ที่มีความยาวเท่ากัน ความสามารถในการชาร์จสายที่ต้องชาร์จทั้งสองสายที่ไม่ได้บรรจุพร้อมกันที่แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดจะอยู่ที่ประมาณ 300 MVAR

ความสามารถในการชาร์จสายไฟฟ้าที่พิกัดแรงดันไฟฟ้าจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า Dehar ตามที่ผู้จัดหาอุปกรณ์ระบุไว้มีดังนี้:
(i) คะแนน MVA ร้อยละ 70 เช่น การชาร์จสาย 121.8 MVAR เป็นไปได้โดยมีการกระตุ้นเชิงบวกขั้นต่ำ 10 เปอร์เซ็นต์
(ii) มากถึง 87 เปอร์เซ็นต์ของ MVA ที่กำหนด เช่น ความสามารถในการชาร์จสาย MVAR 139 เป็นไปได้โดยมีการกระตุ้นเชิงบวกขั้นต่ำ 1 เปอร์เซ็นต์
(iii) สูงสุด 100 เปอร์เซ็นต์ของ MVAR ที่กำหนด เช่น ความสามารถในการชาร์จสาย 173.8 สามารถรับได้ด้วยการกระตุ้นเชิงลบประมาณ 5 เปอร์เซ็นต์ และความสามารถในการชาร์จสายสูงสุดที่สามารถรับได้ด้วยการกระตุ้นเชิงลบ 10 เปอร์เซ็นต์ คือ 110 เปอร์เซ็นต์ของ MVA ที่กำหนด (191 MVAR ) ตาม BSS
(iv) การเพิ่มความสามารถในการชาร์จในสายสามารถทำได้โดยการเพิ่มขนาดของเครื่องเท่านั้นในกรณีของ (ii) และ (iii) การควบคุมแรงกระตุ้นด้วยมือไม่สามารถทำได้ และต้องอาศัยการทำงานอย่างต่อเนื่องของตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติที่ทำงานอย่างรวดเร็วเป็นไปไม่ได้ทางเศรษฐกิจและไม่เป็นที่ต้องการในการเพิ่มขนาดของเครื่องเพื่อเพิ่มความสามารถในการชาร์จสายเมื่อพิจารณาถึงสภาพการทำงานในขั้นแรกของการทำงาน จึงมีการตัดสินใจให้สามารถชาร์จสายไฟได้ 191 MVARs ที่แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยให้แรงกระตุ้นเชิงลบบนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสภาพการทำงานที่สำคัญซึ่งทำให้เกิดความไม่เสถียรของแรงดันไฟฟ้าอาจเกิดจากการขาดการเชื่อมต่อของโหลดที่ปลายรับปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเนื่องจากการโหลดแบบคาปาซิทีฟบนเครื่องซึ่งได้รับผลกระทบจากความเร็วที่เพิ่มขึ้นของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าการกระตุ้นตนเองและความไม่เสถียรของแรงดันไฟฟ้าอาจเกิดขึ้นได้หาก

Xc ≤ n2 (Xq + XT)
โดยที่ Xc คือรีแอกแตนซ์โหลดแบบคาปาซิทีฟ Xq คือรีแอกแตนซ์ซิงโครนัสของแกนสี่เหลี่ยมจัตุรัสและ n คือสัมพัทธ์สูงสุดเหนือความเร็วที่เกิดขึ้นจากการปฏิเสธโหลดเงื่อนไขนี้ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า Dehar ได้รับการเสนอให้ถูกมองข้ามโดยการจัดหาเครื่องปฏิกรณ์แบบแบ่ง EHV ขนาด 400 kV (75 MVA) ที่เชื่อมต่ออย่างถาวรที่จุดสิ้นสุดการรับของสายการผลิตตามการศึกษาโดยละเอียดที่ดำเนินการ

ขดลวดแดมเปอร์
หน้าที่หลักของขดลวดแดมเปอร์คือความสามารถในการป้องกันแรงดันไฟเกินที่มากเกินไปในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาดแบบ line to line กับโหลดแบบ capacitive ซึ่งจะช่วยลดความเครียดจากแรงดันไฟเกินบนอุปกรณ์โดยคำนึงถึงตำแหน่งที่อยู่ห่างไกลและสายส่งที่เชื่อมต่อกันที่มีความยาวซึ่งเชื่อมต่อกันอย่างเต็มที่กับขดลวดแดมเปอร์ที่มีอัตราส่วนของพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสและรีแอกแตนซ์ของแกนตรง Xnq/ Xnd ไม่เกิน 1.2 ถูกระบุ

ลักษณะเครื่องกำเนิดและระบบกระตุ้น
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีลักษณะปกติได้รับการระบุและการศึกษาเบื้องต้นระบุว่ามีความเสถียรเพียงส่วนเพิ่ม ได้มีการตัดสินใจว่าจะใช้อุปกรณ์กระตุ้นแบบสถิตความเร็วสูงเพื่อปรับปรุงขอบด้านเสถียรภาพ เพื่อให้ได้การจัดอุปกรณ์ที่ประหยัดที่สุดโดยรวมมีการดำเนินการศึกษาโดยละเอียดเพื่อกำหนดคุณลักษณะที่เหมาะสมที่สุดของอุปกรณ์กระตุ้นแบบสถิตและอภิปรายในบทที่ 10

ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับแผ่นดินไหว
โรงไฟฟ้า Dehar ตกอยู่ในเขตแผ่นดินไหวบทบัญญัติต่อไปนี้ในการออกแบบเครื่องกำเนิดพลังน้ำที่ Dehar ได้รับการเสนอโดยปรึกษาหารือกับผู้ผลิตอุปกรณ์และคำนึงถึงสภาพแผ่นดินไหวและธรณีวิทยาที่ไซต์และรายงานของคณะกรรมการผู้เชี่ยวชาญแผ่นดินไหว Koyna ซึ่งจัดตั้งขึ้นโดยรัฐบาลอินเดียด้วยความช่วยเหลือของยูเนสโก

ความแข็งแรงทางกล
เครื่องกำเนิดไฟฟ้า Dehar ได้รับการออกแบบมาให้ทนทานต่อแรงเร่งสูงสุดของแผ่นดินไหวอย่างปลอดภัยทั้งในแนวตั้งและแนวนอนที่ Dehar ทำงานที่ศูนย์กลางของเครื่องจักร

ความถี่ธรรมชาติ
ความถี่ธรรมชาติของเครื่องจะถูกเก็บไว้อย่างดี (สูงกว่า) จากความถี่แม่เหล็ก 100 Hz (สองเท่าของความถี่เครื่องกำเนิด)ความถี่ธรรมชาตินี้จะถูกลบออกจากความถี่ของแผ่นดินไหว และตรวจสอบระยะขอบที่เพียงพอกับความถี่ที่เด่นของแผ่นดินไหวและความเร็ววิกฤตของระบบการหมุน

เครื่องกำเนิดสเตเตอร์รองรับ
สเตเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและฐานรองล่างและฐานรองแบริ่งประกอบด้วยแผ่นพื้นรองเท้าจำนวนหนึ่งแผ่นพื้นรองเท้าจะผูกติดกับฐานรากด้านข้าง นอกเหนือจากแนวตั้งปกติโดยใช้สลักเกลียวฐานราก

การออกแบบแบริ่งไกด์
ตลับลูกปืนไกด์เป็นแบบปล้องและส่วนไกด์แบริ่งจะเสริมความแข็งแกร่งให้ทนต่อแรงแผ่นดินไหวได้เต็มที่ผู้ผลิตแนะนำเพิ่มเติมให้ผูกโครงยึดด้านบนไว้ด้านข้างกับกระบอกสูบ (โครงเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) โดยใช้คานเหล็กนี่ก็หมายความว่าจะต้องเสริมกำลังถังคอนกรีตด้วย

การตรวจจับการสั่นสะเทือนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
แนะนำให้ติดตั้งเครื่องตรวจจับการสั่นสะเทือนหรือเครื่องวัดความเยื้องศูนย์บนกังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อเริ่มต้นการปิดระบบและการแจ้งเตือนในกรณีที่การสั่นสะเทือนเนื่องจากแผ่นดินไหวเกินค่าที่กำหนดไว้อุปกรณ์นี้อาจใช้ในการตรวจจับการสั่นสะเทือนที่ผิดปกติของยูนิตเนื่องจากสภาวะไฮดรอลิกที่ส่งผลต่อกังหัน

หน้าสัมผัสปรอท
การสั่นอย่างรุนแรงจากแผ่นดินไหวอาจส่งผลให้เกิดการสะดุดผิดพลาดสำหรับการเริ่มปิดเครื่องหากใช้หน้าสัมผัสปรอทสามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการระบุสวิตช์ปรอทประเภทป้องกันการสั่นสะเทือน หรือหากพบว่าจำเป็นโดยการเพิ่มรีเลย์จับเวลา

บทสรุป
(1) ประหยัดต้นทุนของอุปกรณ์และโครงสร้างที่โรงไฟฟ้า Dehar ได้อย่างมากจากการนำขนาดยูนิตขนาดใหญ่มาใช้ โดยคำนึงถึงขนาดของกริดและอิทธิพลที่มีต่อความจุสำรองของระบบ
(2) ต้นทุนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าลดลงโดยใช้การออกแบบร่มซึ่งขณะนี้เป็นไปได้สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำความเร็วสูงขนาดใหญ่ เนื่องจากการพัฒนาเหล็กแรงดึงสูงสำหรับการเจาะขอบโรเตอร์
(3) การจัดซื้อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานสูงแบบธรรมชาติหลังจากศึกษาอย่างละเอียดแล้ว ส่งผลให้ประหยัดค่าใช้จ่ายได้อีก
(4) ผลของมู่เล่ปกติของชิ้นส่วนที่หมุนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่สถานีควบคุมความถี่ที่เดฮาร์นั้นถือว่าเพียงพอสำหรับความเสถียรของระบบผู้ว่าการกังหันเนื่องจากระบบเชื่อมต่อขนาดใหญ่
(5) พารามิเตอร์พิเศษของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าระยะไกลที่ป้อนเครือข่าย EHV เพื่อให้มั่นใจว่าเสถียรภาพทางไฟฟ้าสามารถทำได้โดยระบบกระตุ้นแบบสถิตตอบสนองที่รวดเร็ว
(6) ระบบกระตุ้นแบบสถิตที่ออกฤทธิ์เร็วสามารถให้ระยะขอบเสถียรภาพที่จำเป็นอย่างไรก็ตาม ระบบดังกล่าวต้องการสัญญาณป้อนกลับที่เสถียรเพื่อให้เกิดความเสถียรหลังเกิดข้อผิดพลาดควรทำการศึกษาอย่างละเอียด
(7) การกระตุ้นตนเองและความไม่เสถียรของแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าระยะไกลที่เชื่อมต่อกับกริดโดยสาย EHV ยาวสามารถป้องกันได้โดยการเพิ่มความสามารถในการชาร์จในสายของเครื่องโดยใช้การกระตุ้นเชิงลบและ/หรือโดยการใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบแบ่ง EHV ที่เชื่อมต่ออย่างถาวร
(8) บทบัญญัติสามารถทำได้ในการออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและฐานรากเพื่อป้องกันแรงแผ่นดินไหวด้วยต้นทุนเพียงเล็กน้อย

พารามิเตอร์หลักของ Dehar Generators
อัตราส่วนการลัดวงจร = 1.06
แกนตรงปฏิกิริยาตอบสนองชั่วคราว = 0.2
เอฟเฟกต์มู่เล่ = 39.5 x 106 lb ft2
Xnq/Xnd ไม่เกิน = 1.2