Epekto ng Flywheel ng Generator at Katatagan ng Turbine Governor SystemEpekto ng Flywheel ng Generator at Katatagan ng Turbine Governor SystemEpekto ng Flywheel ng Generator at Katatagan ng Turbine Governor SystemEpekto ng Flywheel ng Generator at Katatagan ng Turbine Governor System
Ang malalaking modernong hydro generator ay may mas maliit na inertia constant at maaaring maharap sa mga problema tungkol sa katatagan ng turbine governing system. Ito ay dahil sa pag-uugali ng turbine water, na dahil sa inertia nito ay nagbibigay ng water hammer sa mga pressure pipe kapag pinapatakbo ang mga control device. Ito ay karaniwang nailalarawan sa pamamagitan ng hydraulic acceleration time constants. Sa isolated operation, kapag ang frequency ng buong sistema ay tinutukoy ng turbine governor, ang water hammer ay nakakaapekto sa speed governing at ang instability ay lumilitaw bilang hunting o frequency swinging. Para sa magkakaugnay na operasyon sa isang malaking sistema, ang frequency ay mahalagang pinapanatiling constant ng huli. Ang water hammer ay nakakaapekto sa power na ipinapadala sa sistema at ang problema sa stability ay lumilitaw lamang kapag ang power ay kinokontrol sa isang closed loop, ibig sabihin, sa kaso ng mga hydro generator na nakikilahok sa frequency regulation.
Ang katatagan ng turbine governor gear ay lubos na naaapektuhan ng ratio ng mechanical acceleration time constant dahil sa hydraulic acceleration time constant ng mga masa ng tubig at ng gain ng governor. Ang pagbawas ng nabanggit na ratio ay may epektong destabilizing at nangangailangan ng pagbawas ng governor gain, na negatibong nakakaapekto sa frequency stabilization. Alinsunod dito, kinakailangan ang minimum na flywheel effect para sa mga umiikot na bahagi ng isang hydro unit na karaniwang maibibigay lamang sa generator. Bilang kahalili, maaaring mabawasan ang mechanical acceleration time constant sa pamamagitan ng pagkakaloob ng pressure relief valve o surge tank, atbp., ngunit sa pangkalahatan ito ay napakamahal. Ang isang empirical criteria para sa kakayahan sa pag-regulate ng bilis ng isang hydro generating unit ay maaaring ibatay sa pagtaas ng bilis ng unit na maaaring maganap sa pagtanggi ng buong rated load ng unit na gumagana nang nakapag-iisa. Para sa mga power unit na gumagana sa malalaking magkakaugnay na sistema at kinakailangang i-regulate ang frequency ng system, ang percentage speed rise index na kinalkula sa itaas ay itinuturing na hindi hihigit sa 45 porsyento. Para sa mas maliliit na sistema, dapat ibigay ang mas maliit na pagtaas ng bilis (Tingnan ang Kabanata 4).
Paayon na seksyon mula sa intake hanggang sa Dehar Power Plant
(Pinagmulan: Papel ng Awtor – Ika-2 Pandaigdigang Kongreso, International Water Resources Association 1979) Para sa Dehar Power Plant, ipinapakita ang hydraulic pressure water system na nagkokonekta sa balancing storage sa power unit na binubuo ng water intake, pressure tunnel, differential surge tank at penstock. Sa paglilimita sa pinakamataas na pagtaas ng presyon sa mga penstock sa 35 porsyento, ang tinantyang pinakamataas na pagtaas ng bilis ng unit kapag tinatanggihan ang buong karga ay umabot sa humigit-kumulang 45 porsyento na may governor closing.
oras na 9.1 segundo sa rated head na 282 m (925 ft) na may normal na epekto ng flywheel ng mga umiikot na bahagi ng generator (ibig sabihin, nakatakda lamang sa mga konsiderasyon sa pagtaas ng temperatura). Sa unang yugto ng operasyon, ang pagtaas ng bilis ay natagpuang hindi hihigit sa 43 porsyento. Alinsunod dito, itinuturing na sapat na ang normal na epekto ng flywheel para sa pag-regulate ng frequency ng sistema.
Mga Parameter ng Generator at Katatagan ng Elektrisidad
Ang mga parametro ng generator na may kinalaman sa katatagan ay ang flywheel effect, transient reactance at short circuit ratio. Sa unang yugto ng pag-unlad ng 420 kV EHV system sa Dehar, ang mga problema sa katatagan ay maaaring maging kritikal dahil sa mahinang sistema, mas mababang antas ng short circuit, operasyon sa nangungunang power factor, at pangangailangan para sa ekonomiya sa pagbibigay ng mga transmission outlet at pag-aayos ng laki at mga parametro ng mga generating unit. Ang mga paunang pag-aaral ng transient stability sa network analyzer (gamit ang constant voltage sa likod ng transient reactance) para sa Dehar EHV system ay nagpahiwatig din na marginal stability lamang ang makukuha. Sa unang yugto ng disenyo ng Dehar Power Plant, itinuturing na ang pagtukoy sa mga generator na may normal
Ang mga katangian at pagkamit ng mga kinakailangan ng katatagan sa pamamagitan ng pag-optimize ng mga parameter ng iba pang mga salik na kasangkot lalo na ang mga sa excitation system ay magiging mas murang alternatibo sa ekonomiya. Sa isang pag-aaral ng British System, ipinakita rin na ang pagbabago ng mga parameter ng generator ay may mas kaunting epekto sa mga margin ng katatagan. Alinsunod dito, ang mga normal na parameter ng generator na ibinigay sa apendiks ay tinukoy para sa generator. Ang detalyadong mga pag-aaral ng katatagan na isinagawa ay ibinigay.
Kapasidad ng Pag-charge ng Linya at Katatagan ng Boltahe
Sa mga hydro generator na matatagpuan sa malalayong lugar na ginagamit upang magkarga ng mahahabang linya ng EHV na walang karga, na ang charging kVA ay higit pa sa kapasidad ng pag-charge ng linya ng makina, ang makina ay maaaring maging self-excited at ang boltahe ay tumaas nang hindi makontrol. Ang kondisyon para sa self-excitation ay ang xc < xd kung saan, ang xc ay ang capacitive load reactance at ang xd ay ang synchronous direct axis reactance. Ang kapasidad na kinakailangan para sa pag-charge ng isang 420 kV na walang karga na linya E2 /xc hanggang sa Panipat (receiving end) ay humigit-kumulang 150 MVAR sa rated voltage. Sa ikalawang yugto, kapag ang pangalawang 420 kV na linya na may katumbas na haba ay naka-install, ang kapasidad ng pag-charge ng linya na kinakailangan upang magkarga ng parehong linya na walang karga nang sabay-sabay sa rated voltage ay magiging humigit-kumulang 300 MVAR.
Ang kapasidad ng pag-charge ng linya na magagamit sa rated voltage mula sa Dehar generator gaya ng ipinahiwatig ng mga supplier ng kagamitan ay ang mga sumusunod:
(i) 70 porsyentong rating na MVA, ibig sabihin, posible ang 121.8 MVAR line charging na may minimum na positibong excitation na 10 porsyento.
(ii) Hanggang 87 porsyento ng rated MVA, ibig sabihin, 139 MVAR line charging capacity ay posible na may minimum na positibong paggulo na 1 porsyento.
(iii) Hanggang 100 porsyento ng rated MVAR, ibig sabihin, 173.8 line charging capacity ang maaaring makuha gamit ang humigit-kumulang 5 porsyentong negative excitation at ang maximum line charging capacity na maaaring makuha gamit ang negative excitation na 10 porsyento ay 110 porsyento ng rated MVA (191 MVAR) ayon sa BSS.
(iv) Ang karagdagang pagtaas sa kapasidad ng line charging ay posible lamang sa pamamagitan ng pagpapalaki ng laki ng makina. Sa kaso ng (ii) at (iii) hindi posible ang pagkontrol ng kamay sa excitation at ang buong pag-asa ay kailangang ilagay sa patuloy na operasyon ng mga quick-acting automatic voltage regulator. Hindi praktikal sa ekonomiya o kanais-nais na dagdagan ang laki ng makina para sa layunin ng pagpapataas ng kapasidad ng line charging. Alinsunod dito, isinasaalang-alang ang mga kondisyon ng pagpapatakbo sa unang yugto ng operasyon, napagpasyahan na magbigay ng kapasidad ng line charging na 191 MVAR sa rated voltage para sa mga generator sa pamamagitan ng pagbibigay ng negatibong excitation sa mga generator. Ang kritikal na kondisyon ng pagpapatakbo na nagdudulot ng kawalang-tatag ng boltahe ay maaari ring sanhi ng pagkaputol ng load sa receiving end. Ang phenomenon ay nangyayari dahil sa capacitive loading sa makina na higit pang naaapektuhan ng pagtaas ng bilis ng generator. Maaaring mangyari ang self excitation at kawalang-tatag ng boltahe kung.
Xc ≤ n2 (Xq + XT)
Kung saan, ang Xc ay ang capacitive load reactance, ang Xq ay ang quadrature axis synchronous reactance at ang n ay ang maximum relative over speed na nangyayari sa load rejection. Ang kundisyong ito sa Dehar generator ay iminungkahi na maiwasan sa pamamagitan ng paglalaan ng isang permanenteng konektadong 400 kV EHV shunt reactor (75 MVA) sa receiving end ng linya ayon sa detalyadong pag-aaral na isinagawa.
Paikot-ikot na damper
Ang pangunahing tungkulin ng isang damper winding ay ang kapasidad nito na maiwasan ang labis na over-voltage sakaling magkaroon ng mga line-to-line fault na may capacitive load, sa gayon ay nababawasan ang over-voltage stress sa kagamitan. Isinasaalang-alang ang liblib na lokasyon at mahahabang magkakaugnay na linya ng transmisyon, ang ganap na konektadong damper windings na may ratio ng quadrature at direct axis reactances, ang Xnq/Xnd ay hindi hihigit sa 1.2.
Katangian ng Generator at Sistema ng Pagganyak
Matapos matukoy ang mga generator na may mga normal na katangian at ang mga paunang pag-aaral ay nagpakita lamang ng marginal na katatagan, napagpasyahan na gamitin ang high-speed static excitation equipment upang mapabuti ang mga margin ng katatagan upang makamit ang pangkalahatang pinaka-matipid na pagkakaayos ng kagamitan. Isinagawa ang mga detalyadong pag-aaral upang matukoy ang mga pinakamainam na katangian ng static excitation equipment at tinalakay sa kabanata 10.
Mga Pagsasaalang-alang sa Seismic
Ang Dehar Power Plant ay nasa seismic zone. Ang mga sumusunod na probisyon sa disenyo ng hydro generator sa Dehar ay iminungkahi sa konsultasyon sa mga tagagawa ng kagamitan at isinasaalang-alang ang mga kondisyon ng seismic at heolohikal sa lugar at ang ulat ng Koyna Earthquake Experts Committee na binuo ng Pamahalaan ng India sa tulong ng UNESCO.
Lakas ng Mekanikal
Ang mga generator ng Dehar ay dapat idisenyo upang ligtas na mapaglabanan ang pinakamataas na puwersa ng pagbilis ng lindol kapwa sa patayo at pahalang na direksyon na inaasahan sa Dehar na kumikilos sa gitna ng makina.
Likas na Dalas
Ang natural na frequency ng makina ay dapat na ilayo (mas mataas) mula sa magnetic frequency na 100 Hz (doble ng frequency ng generator). Ang natural na frequency na ito ay lalayo sa frequency ng lindol at susuriin para sa sapat na margin laban sa nangingibabaw na frequency ng lindol at kritikal na bilis ng umiikot na sistema.
Suporta ng stator ng generator
Ang generator stator at ang mga pundasyon ng lower thrust at guide bearing ay binubuo ng ilang sole plate. Ang mga sole plate ay dapat itali sa pundasyon nang pahilig bilang karagdagan sa normal na patayong direksyon gamit ang mga bolt ng pundasyon.
Disenyo ng Gabay na Bearing
Ang mga guide bearing ay dapat na segmental type at ang mga bahagi ng guide bearing ay dapat palakasin upang makayanan ang buong puwersa ng lindol. Inirerekomenda rin ng mga tagagawa na itali ang top bracket nang pahalang sa barrel (generator enclosure) sa pamamagitan ng mga steel girder. Nangangahulugan din ito na ang concrete barrel naman ay kailangang palakasin.
Pagtukoy ng Panginginig ng Vibration ng mga Generator
Inirerekomenda ang pag-install ng mga vibration detector o eccentricity meter sa mga turbine at generator para sa pagsisimula ng shutdown at alarma kung sakaling lumampas ang mga vibration dulot ng lindol sa isang paunang natukoy na halaga. Maaari ring gamitin ang aparatong ito sa pag-detect ng anumang hindi pangkaraniwang vibrations ng isang unit dahil sa mga kondisyong haydroliko na nakakaapekto sa turbine.
Mga Kontak sa Mercury
Ang matinding pagyanig dahil sa lindol ay maaaring magresulta sa maling pag-trip para simulan ang pagsasara ng isang yunit kung gagamit ng mga mercury contact. Maiiwasan ito sa pamamagitan ng pagtukoy ng mga anti-vibration type mercury switch o kung kinakailangan sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga timing relay.
Mga Konklusyon
(1) Malaking tulong ang pagtitipid sa gastos ng kagamitan at istruktura sa Dehar Power Plant sa pamamagitan ng paggamit ng malaking sukat ng yunit na isinasaalang-alang ang laki ng grid at ang impluwensya nito sa ekstrang kapasidad ng sistema.
(2) Nabawasan ang gastos ng mga generator sa pamamagitan ng pag-aampon ng umbrella design ng konstruksyon na posible na ngayon para sa malalaking high-speed hydro generators dahil sa pag-unlad ng high tensile steel para sa mga rotor rim punching.
(3) Ang pagbili ng mga natural na high power factor generators pagkatapos ng detalyadong pag-aaral ay nagresulta sa karagdagang pagtitipid sa gastos.
(4) Ang normal na epekto ng flywheel ng mga umiikot na bahagi ng generator sa istasyon ng pag-regulate ng frequency sa Dehar ay itinuring na sapat para sa katatagan ng sistema ng turbine governor dahil sa malaking magkakaugnay na sistema.
(5) Ang mga espesyal na parametro ng mga remote generator na nagpapakain sa mga EHV network para sa pagtiyak ng katatagan ng kuryente ay maaaring matugunan ng mga fast response static excitation system.
(6) Ang mga mabilis na gumaganang static excitation system ay maaaring magbigay ng kinakailangang stability margin. Gayunpaman, ang mga ganitong sistema ay nangangailangan ng mga nagpapatatag na feedback back signal upang makamit ang stability pagkatapos ng fault. Dapat isagawa ang mga detalyadong pag-aaral.
(7) Ang self-excitation at voltage instability ng mga remote generator na konektado sa grid sa pamamagitan ng mahahabang linya ng EHV ay maaaring mapigilan sa pamamagitan ng pagpapataas ng kapasidad ng line charging ng makina sa pamamagitan ng paggamit ng negative excitation at/o sa pamamagitan ng paggamit ng permanenteng konektadong EHV shunt reactors.
(8) Maaaring gumawa ng mga probisyon sa disenyo ng mga generator at mga pundasyon nito upang magbigay ng mga pananggalang laban sa mga puwersang seismic sa maliliit na gastos.
Pangunahing mga Parameter ng mga Generator ng Dehar
Ratio ng Maikling Sirkito = 1.06
Transient Reactance Direktang Aksis = 0.2
Epekto ng Flywheel = 39.5 x 106 lb ft2
Ang Xnq/Xnd ay hindi hihigit sa = 1.2
Oras ng pag-post: Mayo-11-2021
