Tabiatdagi barcha daryolar ma'lum bir qiyalikka ega. Suv daryo o'zani bo'ylab tortishish kuchi ta'sirida oqadi. Yuqori balandlikdagi suvda ko'p miqdorda potentsial energiya mavjud. Gidrotexnika inshootlari va elektromexanik uskunalar yordamida suv energiyasi elektr energiyasiga, ya'ni gidroenergetika ishlab chiqarishga aylantirilishi mumkin. Gidroenergetika ishlab chiqarish printsipi bizning elektromagnit induksiyamizdir, ya'ni o'tkazgich magnit maydondagi magnit oqim chiziqlarini kesganda, u tok hosil qiladi. Ular orasida o'tkazgichning magnit maydondagi "harakati" suv oqimining turbinaga ta'sir qilishi va suv energiyasini aylanish mexanik energiyasiga aylantirishi orqali amalga oshiriladi; va magnit maydon deyarli har doim generator rotorining o'rashidan oqib o'tadigan qo'zg'alish tizimi tomonidan hosil bo'ladigan qo'zg'alish oqimi bilan hosil bo'ladi, ya'ni magnitlanish elektr energiyasi bilan hosil bo'ladi.
1. Qo'zg'alish tizimi nima? Energiya konversiyasini amalga oshirish uchun sinxron generatorga doimiy tok magnit maydoni kerak bo'ladi va bu magnit maydonni hosil qiluvchi doimiy tok generatorning qo'zg'alish oqimi deb ataladi. Odatda, elektromagnit induksiya printsipiga muvofiq generator rotorida magnit maydon hosil qilish jarayoni qo'zg'alish deb ataladi. Qo'zg'alish tizimi sinxron generator uchun qo'zg'alish oqimini ta'minlaydigan uskunani anglatadi. Bu sinxron generatorning muhim qismidir. U odatda ikkita asosiy qismdan iborat: qo'zg'alish quvvat bloki va qo'zg'alish regulyatori. Qo'zg'alish quvvat bloki sinxron generator rotoriga qo'zg'alish oqimini ta'minlaydi va qo'zg'alish regulyatori kirish signali va berilgan tartibga solish mezonlariga muvofiq qo'zg'alish quvvat blokining chiqishini boshqaradi.
2. Qo'zg'alish tizimining funktsiyasi Qo'zg'alish tizimi quyidagi asosiy funktsiyalarga ega: (1) Oddiy ish sharoitida u generatorni qo'zg'alish tokini ta'minlaydi va kuchlanish barqarorligini saqlab qolish uchun generator terminali kuchlanishi va yuk sharoitlariga muvofiq berilgan qonunga muvofiq qo'zg'alish tokini sozlaydi. Nima uchun qo'zg'alish tokini sozlash orqali kuchlanish barqarorligini saqlab qolish mumkin? Generator stator sargisining induktsiyalangan potensiali (ya'ni yuksiz potensial) Ed, terminal kuchlanishi Ug, generatorning reaktiv yuk oqimi Ir va bo'ylama sinxron reaktivlik Xd o'rtasida taxminiy bog'liqlik mavjud:
Induksiyalangan potensial Ed magnit oqimga mutanosib va magnit oqim qo'zg'alish oqimining kattaligiga bog'liq. Qo'zg'alish oqimi o'zgarishsiz qolganda, magnit oqim va induksiyalangan potensial Ed o'zgarishsiz qoladi. Yuqoridagi formuladan ko'rinib turibdiki, generatorning terminal kuchlanishi reaktiv oqimning oshishi bilan kamayadi. Biroq, foydalanuvchining quvvat sifatiga bo'lgan talablarini qondirish uchun generatorning terminal kuchlanishi asosan o'zgarishsiz qolishi kerak. Shubhasiz, bu talabga erishish yo'li reaktiv oqim Ir o'zgarganda (ya'ni yuk o'zgarganda) generatorning qo'zg'alish oqimini sozlashdir. (2) Yuk sharoitlariga ko'ra, qo'zg'alish oqimi reaktiv quvvatni sozlash uchun berilgan qoidaga muvofiq sozlanadi. Nima uchun reaktiv quvvatni sozlash kerak? Ko'pgina elektr uskunalari, masalan, transformatorlar, motorlar, payvandlash mashinalari va boshqalar elektromagnit induksiya printsipi asosida ishlaydi. Ularning barchasi energiyani aylantirish va uzatish uchun o'zgaruvchan magnit maydonni yaratishga tayanadi. O'zgaruvchan magnit maydon va induksiyalangan magnit oqimni yaratish uchun zarur bo'lgan elektr quvvati reaktiv quvvat deb ataladi. Elektromagnit g'altaklarga ega barcha elektr uskunalari magnit maydonni yaratish uchun reaktiv quvvat sarflaydi. Reaktiv quvvatsiz dvigatel aylanmaydi, transformator kuchlanishni o'zgartira olmaydi va ko'plab elektr uskunalari ishlamaydi. Shuning uchun reaktiv quvvat hech qanday foydasiz quvvat emas. Oddiy sharoitlarda elektr uskunalari nafaqat generatordan faol quvvat oladi, balki generatordan reaktiv quvvat olishi kerak. Agar elektr tarmog'idagi reaktiv quvvat yetishmasa, elektr uskunalari normal elektromagnit maydonni yaratish uchun yetarli reaktiv quvvatga ega bo'lmaydi. Keyin bu elektr uskunalari nominal ishlashni ta'minlay olmaydi va elektr uskunasining terminal kuchlanishi pasayadi, bu esa elektr uskunasining normal ishlashiga ta'sir qiladi. Shuning uchun reaktiv quvvatni haqiqiy yukga qarab sozlash kerak va generator tomonidan ishlab chiqarilgan reaktiv quvvat qo'zg'alish oqimining kattaligiga bog'liq. Bu yerda aniq printsip batafsil bayon qilinmaydi. (3) Elektr tizimida qisqa tutashuv avariyasi yoki boshqa sabablar generator terminali kuchlanishining jiddiy pasayishiga olib kelganda, elektr tizimining dinamik barqarorlik chegarasini va o'rni himoyasi ta'sirining aniqligini oshirish uchun generatorni majburan qo'zg'atish mumkin. (4) Jeneratörning haddan tashqari kuchlanishi to'satdan yukning pasayishi va boshqa sabablarga ko'ra yuzaga kelganda, generator terminali kuchlanishining haddan tashqari oshishini cheklash uchun generatorni majburan demagnetizatsiya qilish mumkin. (5) Elektr tizimining statik barqarorligini oshirish. (6) Jeneratör ichida va uning simlarida fazalararo qisqa tutashuv sodir bo'lganda yoki generator terminali kuchlanishi juda yuqori bo'lganda, avariyaning kengayishini cheklash uchun tezda demagnetizatsiya amalga oshiriladi. (7) Parallel generatorlarning reaktiv quvvatini oqilona taqsimlash mumkin.
3. Qo'zg'alish tizimlarining tasnifi Generatorning qo'zg'alish tokini olish usuliga ko'ra (ya'ni, qo'zg'alish quvvat manbaining ta'minot usuli), qo'zg'alish tizimini tashqi qo'zg'alish va o'z-o'zini qo'zg'atishga bo'lish mumkin: boshqa quvvat manbalaridan olingan qo'zg'alish oqimi tashqi qo'zg'alish deb ataladi; generatorning o'zidan olingan qo'zg'alish oqimi o'z-o'zini qo'zg'alish deb ataladi. Rektifikatsiya usuliga ko'ra, uni aylanma qo'zg'alish va statik qo'zg'alishlarga bo'lish mumkin. Statik qo'zg'alish tizimida maxsus qo'zg'alish mashinasi yo'q. Agar u qo'zg'alish quvvatini generatorning o'zidan olsa, u o'z-o'zini qo'zg'alish statik qo'zg'alishi deb ataladi. O'z-o'zini qo'zg'alish statik qo'zg'alishini o'z-o'zidan parallel qo'zg'alish va o'z-o'zini birlashtiruvchi qo'zg'alishlarga bo'lish mumkin.
Eng ko'p ishlatiladigan qo'zg'alish usuli - bu quyidagi rasmda ko'rsatilgandek, o'z-o'zidan parallel qo'zg'alish statik qo'zg'alishdir. U qo'zg'alish kuchini generator rozetkasiga ulangan rektifikator transformatori orqali oladi va rektifikatsiyadan keyin generatorga qo'zg'alish oqimini ta'minlaydi.
O'z-o'zidan parallel qo'zg'alish statik rektifikator qo'zg'alish tizimining simlar diagrammasi
O'z-o'zidan parallel qo'zg'alish statik qo'zg'alish tizimi asosan quyidagi qismlardan iborat: qo'zg'alish transformatori, rektifikator, demagnetizatsiya moslamasi, regulyator boshqaruvchisi va haddan tashqari kuchlanishdan himoya qilish moslamasi. Bu besh qism mos ravishda quyidagi funktsiyalarni bajaradi:
(1) Qo'zg'alish transformatori: Mashina uchidagi kuchlanishni rektifikatorga mos keladigan kuchlanishgacha kamaytiring.
(2) Rektifikator: Bu butun tizimning asosiy komponentidir. Uch fazali to'liq boshqariladigan ko'prik sxemasi ko'pincha AC dan DC ga o'tkazish vazifasini bajarish uchun ishlatiladi.
(3) Demagnetizatsiya qurilmasi: Demagnetizatsiya qurilmasi ikki qismdan iborat, ya'ni demagnetizatsiya kaliti va demagnetizatsiya rezistori. Ushbu qurilma baxtsiz hodisa yuz bergan taqdirda jihozning tez demagnetizatsiyasi uchun javobgardir.
(4) Regulyatsiya boshqaruvchisi: Qo'zg'alish tizimining boshqaruv moslamasi generatorning reaktiv quvvati va kuchlanishini tartibga solish effektiga erishish uchun rektifikator qurilmasining tiristorining o'tkazuvchanlik burchagini boshqarish orqali qo'zg'alish oqimini o'zgartiradi.
(5) Haddan tashqari kuchlanishdan himoya: Jeneratör rotor zanjirida haddan tashqari kuchlanish mavjud bo'lganda, zanjir haddan tashqari kuchlanish energiyasini iste'mol qilish, haddan tashqari kuchlanish qiymatini cheklash va generator rotor sargisi va unga ulangan uskunani himoya qilish uchun yoqiladi.
O'z-o'zidan parallel qo'zg'alish statik qo'zg'alish tizimining afzalliklari quyidagilardir: oddiy tuzilish, kamroq uskunalar, kam investitsiyalar va kamroq texnik xizmat ko'rsatish. Kamchilik shundaki, generator yoki tizim qisqa tutashuvga uchraganida, qo'zg'alish oqimi yo'qoladi yoki sezilarli darajada pasayadi, shu bilan birga qo'zg'alish oqimi sezilarli darajada oshirilishi kerak (ya'ni majburiy qo'zg'alish). Biroq, zamonaviy yirik agregatlar asosan yopiq shinalardan foydalanishini va yuqori kuchlanishli elektr tarmoqlari odatda tezkor himoya va yuqori ishonchlilik bilan jihozlanganligini hisobga olsak, ushbu qo'zg'alish usulidan foydalanadigan agregatlar soni ortib bormoqda va bu ham qoidalar va texnik shartlar bilan tavsiya etilgan qo'zg'alish usuli hisoblanadi. 4. Agregatning elektr tormozlanishi Agregat tushirilganda va o'chirilganda, mexanik energiyaning bir qismi rotorning ulkan aylanish inersiyasi tufayli saqlanadi. Energiyaning bu qismi faqat tortish podshipnigi, yo'naltiruvchi podshipnik va havoning ishqalanish issiqlik energiyasiga aylantirilgandan keyingina to'liq to'xtatilishi mumkin. Havoning ishqalanish yo'qotilishi aylananing chiziqli tezligining kvadratiga mutanosib bo'lganligi sababli, rotor tezligi dastlab juda tez pasayadi va keyin u past tezlikda uzoq vaqt bo'sh ishlaydi. Qurilma uzoq vaqt past tezlikda ishlaganda, itarish vtulkasi yonib ketishi mumkin, chunki itarish boshi ostidagi oyna plastinkasi va podshipnik vtulkasi orasidagi yog 'plyonkasi o'rnatilmaydi. Shu sababli, o'chirish jarayonida, qurilma tezligi ma'lum bir belgilangan qiymatga tushganda, qurilma tormozlash tizimini ishga tushirish kerak. Qurilma tormozlash elektr tormozlash, mexanik tormozlash va kombinatsiyalangan tormozlashga bo'linadi. Elektr tormozlash generator ajratilgandan va magnitsizlantirilgandan so'ng, mashina uchidagi chiqish joyida uch fazali generator statorini qisqa tutashuvga ulash va qurilma tezligi nominal tezlikning taxminan 50% dan 60% gacha pasayishini kutishdir. Bir qator mantiqiy operatsiyalar orqali tormozlash kuchi ta'minlanadi va qo'zg'alish regulyatori generator rotorining o'rashiga qo'zg'alish oqimini qo'shish uchun elektr tormozlash rejimiga o'tadi. Generator aylanayotganligi sababli, stator rotor magnit maydoni ta'sirida qisqa tutashuv oqimini keltirib chiqaradi. Hosil bo'lgan elektromagnit moment rotorning inersial yo'nalishiga mutlaqo teskari bo'lib, tormozlash rolini o'ynaydi. Elektr tormozlashni amalga oshirish jarayonida tormozlash quvvat manbai tashqi tomondan ta'minlanishi kerak, bu esa qo'zg'alish tizimining asosiy sxema tuzilishi bilan chambarchas bog'liq. Elektr tormoz qo'zg'alish quvvat manbaini olishning turli usullari quyidagi rasmda ko'rsatilgan.
Elektr tormoz qo'zg'alish quvvat manbaini olishning turli usullari
Birinchi usulda, qo'zg'alish moslamasi o'z-o'zidan parallel qo'zg'alish simlarini ulash usuli hisoblanadi. Mashina uchi qisqa tutashuvga uchraganida, qo'zg'alish transformatorida quvvat manbai bo'lmaydi. Tormozlash quvvat manbai maxsus tormoz transformatoridan keladi va tormoz transformatori zavod quvvatiga ulangan. Yuqorida aytib o'tilganidek, ko'pgina gidroelektr stansiyalari loyihalarida o'z-o'zidan parallel qo'zg'alish statik rektifikator qo'zg'alish tizimi qo'llaniladi va qo'zg'alish tizimi va elektr tormoz tizimi uchun rektifikator ko'prigidan foydalanish tejamkorroqdir. Shuning uchun, elektr tormoz qo'zg'alish quvvat manbaini olishning bu usuli ko'proq keng tarqalgan. Ushbu usulning elektr tormozlash ish jarayoni quyidagicha:
(1) Jihozning chiqish elektron to'xtatuvchisi ochiladi va tizim uziladi.
(2) Rotor o'rash magnitsizlantirilgan.
(3) Qo'zg'alish transformatorining ikkilamchi tomonidagi quvvat tugmasi ochiladi.
(4) Jihozning elektr tormoz qisqa tutashuvi tugmasi yopiq.
(5) Elektr tormoz transformatorining ikkilamchi tomonidagi quvvat tugmasi yopiq.
(6) Rektifikator ko'prigi tiristori o'tkazish uchun ishga tushiriladi va qurilma elektr tormoz holatiga o'tadi.
(7) Qurilmaning tezligi nolga teng bo'lganda, elektr tormoz qo'yiladi (agar kombinatsiyalangan tormozlash qo'llanilsa, tezlik nominal tezlikning 5% dan 10% gacha yetganda, mexanik tormozlash qo'llaniladi). 5. Aqlli qo'zg'alish tizimi Aqlli gidroelektrostansiya deganda axborotni raqamlashtirish, aloqa tarmog'i, integratsiyalashgan standartlashtirish, biznes o'zaro ta'siri, operatsiyalarni optimallashtirish va aqlli qarorlar qabul qilish bilan shug'ullanadigan gidroelektrostansiya yoki gidroelektrostansiyalar guruhi tushuniladi. Aqlli gidroelektrostansiyalar vertikal ravishda jarayon qatlami, birlik qatlami va stansiya boshqaruv qatlamiga bo'linadi, jarayon qatlami tarmog'ining (GOOSE tarmog'i, SV tarmog'i) va stansiya boshqaruv qatlami tarmog'ining (MMS tarmog'i) 3 qatlamli 2 tarmoqli tuzilishidan foydalaniladi. Aqlli gidroelektrostansiyalar aqlli uskunalar bilan qo'llab-quvvatlanishi kerak. Gidroturbinali generatorlar to'plamining asosiy boshqaruv tizimi sifatida qo'zg'alish tizimining texnologik rivojlanishi aqlli gidroelektrostansiyalarni qurishda muhim yordamchi rol o'ynaydi.
Aqlli gidroelektrostansiyalarda, turbina generatorini ishga tushirish va to'xtatish, reaktiv quvvatni oshirish va kamaytirish hamda favqulodda o'chirish kabi asosiy vazifalarni bajarishdan tashqari, qo'zg'alish tizimi IEC61850 ma'lumotlarni modellashtirish va aloqa funktsiyalariga javob berishi va stansiya boshqaruv qatlami tarmog'i (MMS tarmog'i) va jarayon qatlami tarmog'i (GOOSE tarmog'i va SV tarmog'i) bilan aloqani qo'llab-quvvatlashi kerak. Qo'zg'alish tizimi qurilmasi aqlli gidroelektrostansiya tizimi strukturasining birlik qatlamida joylashgan va birlashtiruvchi blok, aqlli terminal, yordamchi boshqaruv bloki va boshqa qurilmalar yoki aqlli uskunalar jarayon qatlamida joylashgan. Tizim tuzilishi quyidagi rasmda ko'rsatilgan.
Aqlli qo'zg'alish tizimi
Aqlli gidroelektr stansiyasining stansiya boshqaruv qatlamining asosiy kompyuteri IEC61850 aloqa standarti talablariga javob beradi va qo'zg'alish tizimining signalini MMS tarmog'i orqali monitoring tizimining asosiy kompyuteriga yuboradi. Aqlli qo'zg'alish tizimi jarayon qatlamida ma'lumotlarni to'plash uchun GOOSE tarmog'i va SV tarmoq kommutatorlari bilan ulanishi kerak. Jarayon qatlami CT, PT va mahalliy komponentlar tomonidan chiqarilgan ma'lumotlarning barchasi raqamli shaklda bo'lishini talab qiladi. CT va PT birlashtiruvchi blokga ulangan (elektron transformatorlar optik kabellar orqali, elektromagnit transformatorlar esa kabellar orqali ulangan). Oqim va kuchlanish ma'lumotlari raqamlashtirilgandan so'ng, ular optik kabellar orqali SV tarmoq kommutatoriga ulanadi. Mahalliy komponentlar kabellar orqali aqlli terminalga ulanishi kerak va kommutator yoki analog signallar raqamli signallarga aylantiriladi va optik kabellar orqali GOOSE tarmoq kommutatoriga uzatiladi. Hozirgi vaqtda qo'zg'alish tizimi asosan stansiya boshqaruv qatlami MMS tarmog'i va jarayon qatlami GOOSE/SV tarmog'i bilan aloqa funktsiyasiga ega. IEC61850 aloqa standartining tarmoq axborot o'zaro ta'siriga javob berishdan tashqari, aqlli qo'zg'alish tizimi ham keng qamrovli onlayn monitoring, aqlli nosozliklarni tashxislash va qulay sinov operatsiyasi va texnik xizmat ko'rsatishga ega bo'lishi kerak. To'liq ishlaydigan aqlli qo'zg'alish moslamasining ishlashi va qo'llanilish effekti kelajakdagi haqiqiy muhandislik dasturlarida sinovdan o'tkazilishi kerak.
Joylashtirilgan vaqt: 2024-yil 9-oktabr
