Ang mga ilog sa kalikasan ay may tiyak na dalisdis. Ang tubig ay dumadaloy sa ilalim ng ilog sa ilalim ng pagkilos ng grabidad. Ang tubig sa matataas na lugar ay naglalaman ng maraming potensyal na enerhiya. Sa tulong ng mga haydroliko na istruktura at electromechanical na kagamitan, ang enerhiya ng tubig ay maaaring ma-convert sa elektrikal na enerhiya, iyon ay, hydropower generation. Ang prinsipyo ng pagbuo ng hydropower ay ang aming electromagnetic induction, iyon ay, kapag pinutol ng isang konduktor ang mga linya ng magnetic flux sa isang magnetic field, ito ay bubuo ng kasalukuyang. Kabilang sa mga ito, ang "movement" ng conductor sa magnetic field ay nakakamit sa pamamagitan ng daloy ng tubig na nakakaapekto sa turbine upang i-convert ang enerhiya ng tubig sa rotational mechanical energy; at ang magnetic field ay halos palaging nabuo sa pamamagitan ng kasalukuyang paggulo na nabuo ng sistema ng paggulo na dumadaloy sa pamamagitan ng generator rotor winding, iyon ay, ang magnetism ay nabuo ng kuryente.
1. Ano ang sistema ng paggulo? Upang mapagtanto ang conversion ng enerhiya, ang kasabay na generator ay nangangailangan ng DC magnetic field, at ang DC current na bumubuo ng magnetic field na ito ay tinatawag na excitation current ng generator. Sa pangkalahatan, ang proseso ng pagbuo ng magnetic field sa generator rotor ayon sa prinsipyo ng electromagnetic induction ay tinatawag na excitation. Ang sistema ng paggulo ay tumutukoy sa kagamitan na nagbibigay ng kasalukuyang paggulo para sa kasabay na generator. Ito ay isang mahalagang bahagi ng kasabay na generator. Ito ay karaniwang binubuo ng dalawang pangunahing bahagi: ang excitation power unit at ang excitation regulator. Ang excitation power unit ay nagbibigay ng excitation current sa synchronous generator rotor, at kinokontrol ng excitation regulator ang output ng excitation power unit ayon sa input signal at ang ibinigay na regulation criteria.
2. Function ng excitation system Ang excitation system ay may mga sumusunod na pangunahing function: (1) Sa ilalim ng normal na mga kondisyon ng operating, ito ay nagbibigay ng generator excitation current, at inaayos ang excitation current ayon sa ibinigay na batas ayon sa generator terminal boltahe at mga kondisyon ng pagkarga upang mapanatili ang katatagan ng boltahe. Bakit maaaring mapanatili ang katatagan ng boltahe sa pamamagitan ng pagsasaayos ng kasalukuyang paggulo? Mayroong tinatayang relasyon sa pagitan ng induced potential (ibig sabihin, walang load potential) Ed ng generator stator winding, ang terminal voltage Ug, ang reactive load current Ir ng generator, at ang longitudinal synchronous reactance Xd:
Ang sapilitan na potensyal na Ed ay proporsyonal sa magnetic flux, at ang magnetic flux ay nakasalalay sa magnitude ng kasalukuyang paggulo. Kapag ang kasalukuyang paggulo ay nananatiling hindi nagbabago, ang magnetic flux at ang sapilitan na potensyal na Ed ay nananatiling hindi nagbabago. Mula sa formula sa itaas, makikita na ang terminal boltahe ng generator ay bababa sa pagtaas ng reaktibong kasalukuyang. Gayunpaman, upang matugunan ang mga kinakailangan ng gumagamit para sa kalidad ng kapangyarihan, ang boltahe ng terminal ng generator ay dapat na manatiling hindi nagbabago. Malinaw, ang paraan upang makamit ang pangangailangang ito ay upang ayusin ang kasalukuyang paggulo ng generator habang nagbabago ang reaktibong kasalukuyang Ir (iyon ay, nagbabago ang pagkarga). (2) Ayon sa mga kondisyon ng pagkarga, ang kasalukuyang paggulo ay nababagay ayon sa isang ibinigay na panuntunan upang ayusin ang reaktibong kapangyarihan. Bakit kailangang ayusin ang reaktibong kapangyarihan? Maraming mga de-koryenteng kagamitan ang gumagana batay sa prinsipyo ng electromagnetic induction, tulad ng mga transformer, motor, welding machine, atbp. Lahat sila ay umaasa sa pagtatatag ng isang alternating magnetic field upang mag-convert at maglipat ng enerhiya. Ang de-koryenteng kapangyarihan na kinakailangan upang magtatag ng isang alternating magnetic field at sapilitan magnetic flux ay tinatawag na reactive power. Ang lahat ng mga de-koryenteng kagamitan na may electromagnetic coils ay gumagamit ng reaktibong kapangyarihan upang magtatag ng magnetic field. Kung walang reaktibong kapangyarihan, ang motor ay hindi iikot, ang transpormer ay hindi magagawang baguhin ang boltahe, at maraming mga de-koryenteng kagamitan ang hindi gagana. Samakatuwid, ang reaktibong kapangyarihan ay hindi nangangahulugang walang silbi na kapangyarihan. Sa normal na mga pangyayari, ang mga de-koryenteng kagamitan ay hindi lamang nakakakuha ng aktibong kapangyarihan mula sa generator, ngunit kailangan ding kumuha ng reaktibong kapangyarihan mula sa generator. Kung ang reactive power sa power grid ay kulang sa supply, ang mga electrical equipment ay hindi magkakaroon ng sapat na reactive power upang makapagtatag ng isang normal na electromagnetic field. Kung gayon ang mga de-koryenteng kagamitan na ito ay hindi maaaring mapanatili ang na-rate na operasyon, at ang terminal boltahe ng mga de-koryenteng kagamitan ay bababa, kaya makakaapekto sa normal na operasyon ng mga de-koryenteng kagamitan. Samakatuwid, kinakailangang ayusin ang reaktibong kapangyarihan ayon sa aktwal na pagkarga, at ang reaktibong kapangyarihan na output ng generator ay nauugnay sa magnitude ng kasalukuyang paggulo. Ang tiyak na prinsipyo ay hindi ilalarawan dito. (3) Kapag ang isang aksidente sa short circuit ay nangyari sa sistema ng kuryente o iba pang mga dahilan na naging sanhi ng seryosong pagbaba ng boltahe ng terminal ng generator, ang generator ay maaaring pilitin na masasabik na mapabuti ang dynamic na limitasyon ng katatagan ng sistema ng kuryente at ang katumpakan ng pagkilos ng proteksyon ng relay. (4) Kapag naganap ang overvoltage ng generator dahil sa biglaang pagkawala ng karga at iba pang mga dahilan, ang generator ay maaaring puwersahang i-demagnetize upang limitahan ang labis na pagtaas ng boltahe ng terminal ng generator. (5) Pagbutihin ang static na katatagan ng power system. (6) Kapag ang isang phase-to-phase short circuit ay nangyari sa loob ng generator at sa mga lead wire nito o ang boltahe ng terminal ng generator ay masyadong mataas, mabilis na isinasagawa ang demagnetization upang limitahan ang paglawak ng aksidente. (7) Ang reaktibong kapangyarihan ng mga parallel generator ay maaaring maipamahagi nang makatwiran.
3. Pag-uuri ng mga sistema ng paggulo Ayon sa paraan na nakukuha ng generator ang kasalukuyang paggulo (iyon ay, ang paraan ng supply ng supply ng kapangyarihan ng paggulo), ang sistema ng paggulo ay maaaring nahahati sa panlabas na paggulo at paggulo sa sarili: ang kasalukuyang paggulo na nakuha mula sa iba pang mga suplay ng kuryente ay tinatawag na panlabas na paggulo; ang kasalukuyang paggulo na nakuha mula sa generator mismo ay tinatawag na self-excitation. Ayon sa paraan ng pagwawasto, maaari itong nahahati sa rotary excitation at static excitation. Ang static excitation system ay walang espesyal na excitation machine. Kung nakuha nito ang kapangyarihan ng paggulo mula sa generator mismo, ito ay tinatawag na self-excitation static excitation. Self-excitation static excitation ay maaaring nahahati sa self-parallel excitation at self-compounding excitation.
Ang pinakakaraniwang ginagamit na paraan ng paggulo ay ang self-parallel excitation static excitation, tulad ng ipinapakita sa figure sa ibaba. Nakukuha nito ang kapangyarihan ng paggulo sa pamamagitan ng transpormer ng rectifier na konektado sa outlet ng generator, at nagbibigay ng kasalukuyang paggulo ng generator pagkatapos ng pagwawasto.
Wiring diagram ng self-parallel excitation static rectifier excitation system
Ang self-parallel excitation static excitation system ay pangunahing binubuo ng mga sumusunod na bahagi: excitation transformer, rectifier, demagnetization device, regulation controller at overvoltage protection device. Ang limang bahaging ito ay kumpletuhin ang mga sumusunod na function:
(1) Excitation transformer: Bawasan ang boltahe sa dulo ng makina sa isang boltahe na tumutugma sa rectifier.
(2) Rectifier: Ito ang pangunahing bahagi ng buong sistema. Ang isang three-phase fully controlled bridge circuit ay kadalasang ginagamit para kumpletuhin ang conversion task mula AC hanggang DC.
(3) Demagnetization device: Ang demagnetization device ay binubuo ng dalawang bahagi, katulad ng demagnetization switch at ang demagnetization resistor. Ang aparatong ito ay responsable para sa mabilis na pag-demagnetize ng yunit kung sakaling magkaroon ng aksidente.
(4) Regulasyon controller: Binabago ng control device ng excitation system ang excitation current sa pamamagitan ng pagkontrol sa conduction angle ng thyristor ng rectifier device upang makamit ang epekto ng pag-regulate ng reactive power at boltahe ng generator.
(5) Proteksyon sa sobrang boltahe: Kapag ang generator rotor circuit ay may overvoltage, ang circuit ay nakabukas upang ubusin ang overvoltage na enerhiya, limitahan ang overvoltage na halaga, at protektahan ang generator rotor winding at ang mga konektadong kagamitan nito.
Ang mga bentahe ng self-parallel excitation static excitation system ay: simpleng istraktura, mas kaunting kagamitan, mababang pamumuhunan at mas kaunting pagpapanatili. Ang kawalan ay kapag ang generator o sistema ay short-circuited, ang kasalukuyang paggulo ay mawawala o bumaba nang malaki, habang ang kasalukuyang paggulo ay dapat na tumaas nang malaki (ibig sabihin, sapilitang paggulo) sa oras na ito. Gayunpaman, kung isasaalang-alang na ang mga modernong malalaking yunit ay kadalasang gumagamit ng mga saradong busbar, at ang mataas na boltahe na mga grids ng kuryente ay karaniwang nilagyan ng mabilis na proteksyon at mataas na pagiging maaasahan, ang bilang ng mga yunit na gumagamit ng paraan ng paggulo na ito ay tumataas, at ito rin ang paraan ng paggulo na inirerekomenda ng mga regulasyon at pagtutukoy. 4. Electric braking ng unit Kapag ang unit ay ibinaba at isinara, ang isang bahagi ng mekanikal na enerhiya ay nakaimbak dahil sa malaking rotational inertia ng rotor. Ang bahaging ito ng enerhiya ay maaari lamang ganap na ihinto pagkatapos na ito ay ma-convert sa friction heat energy ng thrust bearing, guide bearing at hangin. Dahil ang pagkawala ng friction ng hangin ay proporsyonal sa parisukat ng linear velocity ng circumference, ang bilis ng rotor ay bumaba nang napakabilis sa simula, at pagkatapos ay idle ito ng mahabang panahon sa mababang bilis. Kapag ang unit ay tumatakbo nang mahabang panahon sa mababang bilis, ang thrust bush ay maaaring masunog dahil ang oil film sa pagitan ng mirror plate sa ilalim ng thrust head at ang bearing bush ay hindi maitatag. Para sa kadahilanang ito, sa panahon ng proseso ng pagsasara, kapag ang bilis ng yunit ay bumaba sa isang tiyak na tinukoy na halaga, ang sistema ng pagpepreno ng yunit ay kailangang gamitin. Ang unit braking ay nahahati sa electric braking, mechanical braking at combined braking. Ang electric braking ay para i-short-circuit ang three-phase generator stator sa labasan ng dulo ng makina pagkatapos ma-decoupled at ma-demagnetize ang generator, at hintayin ang bilis ng unit na bumaba sa humigit-kumulang 50% hanggang 60% ng rate na bilis. Sa pamamagitan ng isang serye ng mga lohikal na operasyon, ang lakas ng pagpepreno ay ibinibigay, at ang regulator ng paggulo ay lumipat sa mode ng electric braking upang magdagdag ng kasalukuyang paggulo sa generator rotor winding. Dahil ang generator ay umiikot, ang stator ay nag-uudyok ng isang short-circuit na kasalukuyang sa ilalim ng pagkilos ng rotor magnetic field. Ang electromagnetic torque na nabuo ay kabaligtaran lamang sa inertial na direksyon ng rotor, na gumaganap ng isang papel sa pagpepreno. Sa proseso ng pagsasakatuparan ng electric braking, ang supply ng kapangyarihan ng pagpepreno ay kailangang ibigay sa labas, na malapit na nauugnay sa pangunahing istraktura ng circuit ng sistema ng paggulo. Ang iba't ibang paraan para makuha ang electric brake excitation power supply ay ipinapakita sa figure sa ibaba.
Iba't ibang paraan para makuha ang electric brake excitation power supply
Sa unang paraan, ang excitation device ay isang self-parallel excitation wiring method. Kapag ang dulo ng makina ay short-circuited, ang excitation transformer ay walang power supply. Ang supply ng braking power ay nagmumula sa isang dedikadong brake transformer, at ang brake transformer ay konektado sa power ng planta. Gaya ng nabanggit sa itaas, karamihan sa mga proyekto ng hydropower ay gumagamit ng self-parallel excitation static rectifier excitation system, at mas matipid na gumamit ng rectifier bridge para sa excitation system at ang electric brake system. Samakatuwid, ang pamamaraang ito ng pagkuha ng electric brake excitation power supply ay mas karaniwan. Ang daloy ng trabaho ng electric braking ng pamamaraang ito ay ang mga sumusunod:
(1) Ang unit outlet circuit breaker ay binuksan at ang system ay na-decoupled.
(2) Ang rotor winding ay demagnetized.
(3) Binuksan ang power switch sa pangalawang bahagi ng excitation transformer.
(4) Ang switch ng short-circuit na electric brake ng unit ay sarado.
(5) Ang power switch sa pangalawang bahagi ng electric brake transformer ay sarado.
(6) Ang rectifier bridge thyristor ay na-trigger na magsagawa, at ang yunit ay pumasok sa electric brake state.
(7) Kapag ang bilis ng unit ay zero, ang de-kuryenteng preno ay pinakawalan (kung ang pinagsamang pagpepreno ay ginagamit, kapag ang bilis ay umabot sa 5% hanggang 10% ng na-rate na bilis, inilapat ang mekanikal na pagpepreno). 5. Intelligent excitation system Ang Intelligent hydropower plant ay tumutukoy sa hydropower plant o hydropower station group na may digitalization ng impormasyon, networking ng komunikasyon, pinagsamang standardisasyon, interaksyon sa negosyo, operation optimization, at matalinong paggawa ng desisyon. Ang mga matalinong planta ng hydropower ay patayo na nahahati sa layer ng proseso, layer ng yunit, at layer ng control ng istasyon, gamit ang isang 3-layer na 2-network na istraktura ng network ng layer ng proseso (GOOSE network, SV network) at station control layer network (MMS network). Ang mga matalinong planta ng hydropower ay kailangang suportahan ng matalinong kagamitan. Bilang pangunahing sistema ng kontrol ng hydro-turbine generator set, ang teknolohikal na pag-unlad ng sistema ng paggulo ay gumaganap ng isang mahalagang papel na sumusuporta sa pagtatayo ng mga matatalinong halaman ng hydropower.
Sa intelligent na hydropower plants, bilang karagdagan sa pagkumpleto ng mga pangunahing gawain tulad ng pagsisimula at pagpapahinto sa turbine generator set, pagtaas at pagbaba ng reactive power, at emergency shutdown, dapat ding matugunan ng excitation system ang IEC61850 data modelling at mga function ng komunikasyon, at suportahan ang komunikasyon sa station control layer network (MMS network) at sa process layer network (SV network at SV network). Ang aparato ng excitation system ay nakaayos sa unit layer ng intelligent hydropower station system structure, at ang merged unit, intelligent terminal, auxiliary control unit at iba pang device o intelligent na kagamitan ay nakaayos sa process layer. Ang istraktura ng system ay ipinapakita sa figure sa ibaba.
Intelligent na sistema ng paggulo
Ang host computer ng station control layer ng intelligent hydropower plant ay nakakatugon sa mga kinakailangan ng IEC61850 communication standard, at nagpapadala ng signal ng excitation system sa host computer ng monitoring system sa pamamagitan ng MMS network. Ang intelligent na excitation system ay dapat na makakonekta sa GOOSE network at SV network switch upang mangolekta ng data sa layer ng proseso. Kinakailangan ng layer ng proseso na ang output ng data ng CT, PT at mga lokal na bahagi ay nasa digital na anyo. Ang CT at PT ay konektado sa merging unit (ang mga electronic transformer ay konektado sa pamamagitan ng mga optical cable, at ang mga electromagnetic transformer ay konektado sa pamamagitan ng mga cable). Matapos ma-digitize ang kasalukuyang at boltahe na data, nakakonekta sila sa switch ng SV network sa pamamagitan ng mga optical cable. Ang mga lokal na bahagi ay kinakailangang konektado sa intelligent na terminal sa pamamagitan ng mga cable, at ang switch o analog signal ay na-convert sa mga digital na signal at ipinadala sa GOOSE network switch sa pamamagitan ng optical cables. Sa kasalukuyan, ang sistema ng paggulo ay karaniwang may function ng komunikasyon sa network ng control layer na MMS network at ang layer ng proseso na GOOSE/SV network. Bilang karagdagan sa pagtugon sa pakikipag-ugnayan ng impormasyon sa network ng pamantayan ng komunikasyon ng IEC61850, ang intelligent na sistema ng paggulo ay dapat ding magkaroon ng komprehensibong online na pagsubaybay, matalinong diagnosis ng kasalanan at maginhawang operasyon at pagpapanatili ng pagsubok. Ang pagganap at epekto ng aplikasyon ng fully functional na intelligent excitation device ay kailangang masuri sa mga aktwal na aplikasyon sa engineering sa hinaharap.
Oras ng post: Okt-09-2024
