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Características de grandes hidro geradores do central elétrica de Dehar

January 20, 2021

O central elétrica de Dehar do projeto da relação de Beas Sutlej comissão em 1976 até 1980, tem seis (quatro primeira fase e segunda etapa dois) tipos geradores verticais do semi-guarda-chuva de 0,95 PF de 165 MW cada. Uma seção longitudinal do esquema é mostrada em figura 9,4. Os 300 geradores do RPM são acoplados às turbinas de Francis avaliados da cabeça de 282 m (925 ft) que têm uma velocidade do fugitivo da turbina de 516 RPM. O tamanho da unidade de 174 MVA selecionados para o central elétrica era o tamanho da unidade a maior no país naquele tempo e é talvez uma máquina com velocidade a mais alta com semi construção do guarda-chuva. O central elétrica deve ser interconectada com a grade regional do norte da Índia na primeira fase circuito longo de 280 quilômetros por um único linha de 420 quilovolts em Panipat e por um circuito dobro longo de 60 quilômetros linha de 245 quilovolts em Ganguwal. Um segundo a linha de 420 quilovolts foi adicionada avante com duas unidades da segunda etapa. 420kV era introduzido na região pela primeira vez.

O sistema de transmissão interconectado principal ao que central elétrica de Dehar devia ser interconectada (primeira fase) é mostrado na figura interconexão de 9.5and (primeira fase) do central elétrica. As considerações da economia ditaram o tamanho e o tipo de gerar a unidade a ser instaladas e as tomadas da transmissão a ser fornecidas em um hidro local de geração. Mais na fase inicial do desenvolvimento de problemas de sistema do EHV da estabilidade de hidro geradores seja responsável ser crítico devido ao sistema fraco, ao grande ângulo da transmissão e ao funcionamento dos geradores em fator de poder principal. Há igualmente um risco de autoexcitação e de problema da estabilidade da tensão devido à carga capacitiva de linhas longas do EHV. Umas constantes mais adicionais, menores da inércia de máquinas modernas de projeto avançado podem igualmente comprometer a estabilidade da engrenagem do regulador da turbina. Estes problemas são trazidos para fora e o sistema e outras considerações envolvidos em fixar o tamanho econômico, o tipo e as características elétricas e mecânicas principais de hidro geradores de Dehar e sistema da excitação que mantêm-se no avanço da vista na tecnologia material, a disponibilidade do equipamento estático ativo rápido moderno da excitação e os métodos usados para a análise de problemas de sistema são discutidos.

 

A central elétrica de Dehar é ficada situada na região Himalaia de Índia. Esta região e muitas outras áreas montanhosas onde as hidro estações são encontradas são zonas sísmicas. As disposições fizeram no gerador para proteger contra forças sísmicas foram esboçadas igualmente.

 

 

Avaliação dos megawatt e número de gerar unidades

 

As economias substanciais no custo do equipamento e da estrutura civil são obtidas pela instalação de poucas máquinas de um tamanho mais grande especialmente em um central elétrica principal alto. Uma eficiência mais adicional, mais alta é associada com as unidades de geração maiores. A limitação no tamanho da unidade é colocada de um lado pela turbina da água e por outro lado por considerações do sistema. Com a disponibilidade de melhores técnicas e materiais, o projeto da turbina hidráulica submeteu-se ao avanço rápido e muito grande - as turbinas hidráulicas de Francisturbine do meio feito sob medida e da cabeça alta foram feitas ou propostas, por exemplo, 8,20,000 turbinas hidráulicas de HP para o terceiro central elétrica em Coulee grande nos EUA. Em conformidade a limitação principal no tamanho da unidade para geradores conduzidos médios e altos de turbina de Francis da cabeça é características de sistema e outras limitações. Enquanto o sistema cresce mais grande, o tamanho maior que gera unidades pode ser instalado. No tamanho econômico máximo geral da unidade que pode ser instalado em um sistema pode ser encontrado avaliando o aumento na capacidade de geração do sobressalente do sistema exigida em consequência do aumento no tamanho da unidade. A avaliação da capacidade de geração do sobressalente do sistema para vários tamanhos da unidade é dependente do tamanho e das características dos centrais elétricas no sistema e para poupar a capacidade já disponível na grade. Outras considerações envolvidas são operação da carga da parte e transporte únicos de pacotes pesados e grandes da parte,

 

O tamanho econômico da unidade no central elétrica de Dehar foi fixado que mantém na vista a capacidade de trabalho disponível máxima de 583 MW determinados tão pela água e estudos do poder, a capacidade de geração do sobressalente do sistema exigida para ser fornecido no central elétrica para encontrar indisponibilidade forçadas o sistema e na indisponibilidade da capacidade exigidos para a manutenção programada dos motopropulsores. A variação sazonal da carga e de capacidades de geração disponíveis foi tomada na consideração para fixar a capacidade de reposição. A capacidade de geração de reposição exigida para indisponibilidade forçadas foi dada certo por métodos da probabilidade. O transporte era igualmente uma consideração em fixar o tamanho máximo das unidades. Os detalhes são dados no capítulo 2 (Para 2,5). A avaliação a melhor em conformidade do número e do quilowatt de gerar unidades foi fixada como quatro unidades de 165 MW cada da primeira fase. Duas unidades adicionais da segunda etapa de capacidade igual foram propostas na casa do poder tomar de repicar exigências dos centrais elétricas térmicos futuros na grade.

 

Fator de poder e avaliação de MVA

A avaliação exigida de MVA dos geradores é determinada das exigências de poder reativo do sistema. O crescimento da rede de sistema e de uma compreensão melhor de seu comportamento conduziu a uma tendência definida para a especificação da avaliação do fator de poder mais alto especialmente para hidro geradores remotamente encontrados, interconectado com a grade por linhas do EHV, de modo que a melhoria no desempenho associado com a operação de gerar a unidade mais próximo a seu fator de poder avaliado pudesse ser realizada. Em caso de fluxo detalhado da carga do central elétrica de Dehar os estudos foram realizados para encontrar o VARS (poder reativo) alimentado no sistema dos geradores de Dehar para várias alternativas da interconexão. O fluxo, a carga reativos dos megawatt e o fator de poder real em que as máquinas se operam no estudo foram encontrados consequentemente. No estudo VARS totais da carga de sistema foram equilibrados por VARS dos geradores, dos capacitores já instalados no sistema e dos capacitores adicionais na extremidade da carga ajustada para assegurar tensões da parte final a nível apropriado.

Tipo de geradores

 

As economias no custo dos geradores, de capacidades em cima de viagem do guindaste e de estruturas civis podem ser feitas adotando o tipo do guarda-chuva de construção com uma pressão e um guia combinados que carregam abaixo do rotor. As circunstâncias principais exigidas para ser cumprido antes do tipo do guarda-chuva de construção podem ser adotadas para grande - os hidro geradores de alta velocidade feitos sob medida podem ser resumidos como abaixo:

 

) a relação do comprimento do núcleo ao diâmetro do rotor seja mantida o mais baixo possível e ao mesmo tempo assegurando-se de que um coeficiente razoavelmente a rendimento elevado seja consistente obtido com as elevações de enrolamento exigidas da temperatura e os reactances transientes.

 

b) o efeito de volante exigido é incorporado na borda e nos polos do rotor com os esforços no rotor na velocidade do fugitivo da turbina que não excede o dois-terceiro do ponto de rendimento do material.

 

c) a saliência do rotor acima do guia que carrega ser reduzido suficientemente, para assegurar-se de que a velocidade crítica calculada do sistema combinado do eixo do gerador e da turbina seja mais alta do que a velocidade do fugitivo por uma margem adequada.

 

d) a largura radial da diferença de ar a ser tão alta como possível para minimizar a tração magnética desequilibrada no rotor e desse modo em reduzir o momento da reviravolta no rolamento.

 

(e) projeto amplo e adequado do rolamento e acessibilidade fácil ao rolamento empurrado.

 

A fim satisfazer as condições acima para a construção do guarda-chuva para geradores de Dehar, era necessário que o comprimento do núcleo do rotor (e daqui saliência do rotor acima do guia que carrega) ser reduzido. É, consequentemente, óbvio que a construção do gerador do guarda-chuva exigiria os rotores do grande diâmetro com relação do comprimento do núcleo ao diâmetro de núcleo menos do que aproximadamente 0,29 de modo que as velocidades críticas estejam bem acima das velocidades do fugitivo da turbina. Os rotores do grande diâmetro significariam umas velocidades mais altas e uns esforços consequentemente mais altos. A qualidade de disponível de aço para a fabricação do rotor era, consequentemente, um dos fatores principais que restringiram até aqui a construção do guarda-chuva aos geradores de turbina média e de baixa velocidade feitos sob medida menores de Francis e da hélice ou do Kaplan. Similarmente a curva do limite para o hidro-gerador da avaliação 100MVA acima não excedeu 200 RPM em Japão. Era agora possível adotar o tipo construção do guarda-chuva para os grandes geradores de alta velocidade devido ao avanço na tecnologia material com especial referência para um aço de folha mais de alta elasticidade para punchings da borda do rotor para obter um fator de segurança mínimo de 1,5 no ponto de rendimento na velocidade do fugitivo da turbina. Para geradores do central elétrica 173,8 MVA 300 RPM de Dehar, o aço de folha de alta elasticidade com uma força de rendimento de 56kg/sq milímetro (36 tons/sq dentro.) foi usado que permite sua operação em uma velocidade do fugitivo da turbina de 510 RPM em uma velocidade periférica de 176 m/sec para seu grande diâmetro (6,8 m) rotores com os fatores de segurança especificados. Com o uso deste aço de folha de alta elasticidade, era possível reduzir suficientemente o comprimento do núcleo (e daqui a saliência do rotor acima do guia que carrega) para satisfazer as condições para a construção do guarda-chuva. Um segundo guia que carrega na parte superior, embora não considerado necessário por fornecedores dos geradores, era obtém fornecido para fornecer a melhor estabilidade para a unidade que toma na zona sísmica da consideração do lugar. Os fabricantes declararam que o custo das máquinas do guarda-chuva é aproximadamente 12 a 15 por cento mais baixo do que aquele do rolamento empurrado superior convencional e o guia dois que carrega o arranjo. o gerador do Semi-guarda-chuva forneceu realmente era aproximadamente 10 por cento mais barato. A primeira velocidade crítica calculada para o sistema combinado do gerador e do eixo com o arranjo proposto do semi-guarda-chuva para o gerador era aproximadamente 20 por cento acima da velocidade do fugitivo da turbina.

 

 

Efeito de volante do gerador e estabilidade do regulador System da turbina

Os grandes hidro geradores modernos têm a constante menor da inércia e podem enfrentar problemas a respeito da estabilidade do sistema de governo da turbina. Isto é devido ao comportamento da água da turbina, que devido a sua inércia causa o martelo de água em umas tubulações da pressão quando os dispositivos de controle são operados. Isto está no general caracterizado pelas constantes de tempo hidráulicas da aceleração. Na operação isolada, quando a frequência do sistema inteiro é determinada pelo regulador da turbina o martelo de água afeta a velocidade que governa e a instabilidade aparece como o balanço da caça ou da frequência. Para a operação interconectada com um grande sistema a frequência é mantida essencialmente constante pelo mais atrasado. O martelo de água efetua então o poder alimentado ao sistema e o problema da estabilidade levanta-se somente quando o poder é controlado em um laço fechado, isto é, em caso daqueles hidro geradores que participam no regulamento da frequência.

 

A estabilidade da engrenagem do regulador da turbina é afetada extremamente pela relação da constante de tempo mecânica da aceleração devido à constante de tempo hidráulica da aceleração das massas da água e pelo ganho do regulador. Uma redução da relação acima tem um efeito de desestabilização e necessita uma redução do ganho do regulador, que afeta adversamente a estabilização da frequência. Em conformidade um efeito de volante mínimo para as peças de gerencio de uma hidro unidade é necessário que possa normalmente somente ser fornecida no gerador.

 

A constante de tempo alternativamente mecânica da aceleração poderia ser reduzida pela disposição de uma válvula de escape de pressão ou um tanque do impulso, etc., mas é geralmente muito cara. Os critérios empíricos para a capacidade de regulamento da velocidade de uma hidro unidade de geração poderiam ser baseados na elevação da velocidade da unidade que pode ocorrer na rejeção da carga avaliado inteira da unidade que se opera independentemente. Para os motopropulsores que operam-se em grandes sistemas interconectados e que são exigidas para regular a frequência do sistema, o índice da elevação da velocidade da porcentagem como computado acima foi considerado não exceder 45 por cento. Para sistemas menores a elevação menor da velocidade seja fornecer. Para o central elétrica de Dehar, o abastecimento de água da pressão hidráulica que conectam o armazenamento de equilíbrio com o motopropulsor que consiste na entrada de água, o túnel da pressão, o tanque diferencial do impulso e o penstock são mostrados em figura 9,8. Limitando a elevação máxima da pressão nos penstocks a 35 por cento a elevação calculada da velocidade máxima da unidade em cima da rejeção da carga máxima dada certo a aproximadamente 45 por cento com um tempo de fecho do regulador de 9,1 segundos em uma cabeça avaliado de 282 m (925 ft) com o efeito de volante normal das peças de gerencio do gerador (isto é, fixo em considerações da elevação da temperatura somente). Na primeira fase de operação a elevação da velocidade foi encontrada para ser não mais de 43 por cento. Considerou-se em conformidade que o efeito de volante normal é adequado para a frequência de regulamento do sistema.

 

 

Parâmetros do gerador e estabilidade elétrica

Os parâmetros do gerador que têm um rolamento na estabilidade são o efeito de volante, reactance transiente e procuram um caminho mais curto a relação. Na fase inicial de um desenvolvimento do sistema de um EHV de 420 quilovolts como em problemas de Dehar da estabilidade são responsável ser crítica devido ao sistema fraco, mais baixo procuram um caminho mais curto o nível, a operação em fator de poder principal, e a necessidade para a economia em fornecer tomadas da transmissão e em fixar tamanho e parâmetros de gerar unidades. Os estudos preliminares da estabilidade transiente no analisador de rede (que usa a tensão constante atrás do reactance transiente) para o sistema do EHV de Dehar igualmente indicaram que a única estabilidade marginal estaria obtida. Na fase inicial de projeto do central elétrica de Dehar considerou-se que especificar geradores com características normais e conseguir exigências da estabilidade aperfeiçoando parâmetros de outros fatores envolveram especialmente aquelas do sistema da excitação seriam uma alternativa economicamente mais barata. Em um estudo do sistema britânico igualmente mostrou-se que os parâmetros em mudança do gerador têm comparativamente muito menos efeito nas margens de estabilidade. Os parâmetros normais do gerador como dados no apêndice foram especificados em conformidade para o gerador. Os estudos detalhados da estabilidade realizados são dados no capítulo 10 em Para 10,12.

 

 

Linha estabilidade de carregamento da capacidade e da tensão

Os hidro geradores remotamente encontrados usados à carga descarregaram por muito tempo as linhas do EHV cujo o kVA de carregamento é mais do que a linha capacidade do carregamento da máquina, a máquina podem transformar-se auto entusiasmado e elevação da tensão além do controle. A condição para a excitação de auto é que xc < xd="" where="">

 

(i) 70 por cento MVA avaliado, isto é, linha carregar de 121,8 MVAR são possíveis com uma excitação positiva mínima de 10 por cento.

 

(ii) até 87 por cento de MVA avaliado, isto é, linha capacidade de carregamento de 139 MVAR são possíveis com uma excitação positiva mínima de 1 por cento.

 

(iii) até 100 por cento de MVAR avaliado, isto é, 173,8 linha capacidade de carregamento podem ser obtidos com uma excitação negativa de aproximadamente 5 por cento e a linha máxima capacidade de carregamento que pode ser obtida com excitação negativa de 10 por cento é 110 por cento de MVA avaliado (191 MVAR) de acordo com BSS.

 

(iv) um aumento mais ulterior na linha capacidades de carregamento é possível somente aumentando o tamanho da máquina. No caso de (ii) e de (iii) o controle da mão da excitação não é possível e a confiança completa tem que ser colocada na operação contínua de reguladores de tensão automática ativos rápidos. É nem economicamente praticável nem desejável aumentar o tamanho da máquina com a finalidade de aumentar a linha capacidades de carregamento. Em conformidade tomando em condições operacionais da consideração na primeira fase de operação foi decidido prever uma linha capacidade de carregamento de 191 MVARs na tensão avaliado para os geradores fornecendo a excitação negativa nos geradores. A condição operacional crítica que causa a instabilidade da tensão pode igualmente ser causada pela desconexão da carga no lado receptor. O fenômeno ocorre devido à carga capacitiva na máquina que é mais adicional afetada adversamente pela elevação da velocidade do gerador. A excitação de auto e a instabilidade da tensão podem ocorrer se.

 

O n2 do ≤ Xc (Xq + XT) onde, Xc são reactance capacitivo da carga, Xq é reactance síncrono da linha central da quadratura e n é o parente máximo sobre a velocidade que ocorre na rejeção da carga. Esta condição no gerador de Dehar foi proposta ser prevenida fornecendo um reator de derivação permanentemente conectado de um EHV de 400 quilovolts (75 MVA) no lado receptor da linha conforme os estudos detalhados realizados.

 

 

Enrolamento mais úmido

A função principal de um enrolamento mais úmido é sua capacidade impedir sobretensões excessivas no caso das falhas fase à fase com as cargas capacitivas, reduzindo desse modo o esforço da sobretensão no equipamento. A tomada no lugar remoto da consideração e as linhas de transmissão de interconexão longas conectaram inteiramente uns enrolamentos mais úmidos com a relação da quadratura e os reactances diretos Xnq/Xnd da linha central que não excede 1,2 foram especificados.

 

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Característica do gerador e sistema da excitação

Geradores com as características normais que estão sendo especificados e os estudos preliminares que indicam somente a estabilidade marginal, decidiu-se que o equipamento estático de alta velocidade da excitação estivesse usado para melhorar margens de estabilidade para conseguir o arranjo de equipamento o mais econômico total. Os estudos detalhados foram realizados para determinar características as melhores do equipamento estático da excitação e discutiram no capítulo 10.

 

Considerações sísmicas

O central elétrica de Dehar cai na zona sísmica. Depois das disposições no hidro projeto do gerador em Dehar foram propostos em consulta com os fabricantes do equipamento e de tomar a consideração nas condições sísmicas e geological no local e no relatório do comitê de peritos do terremoto de Koyna constituído pelo governo da Índia com a ajuda do UNESCO.

 

Força mecânica

Os geradores de Dehar sejam projetados suportar com segurança a força máxima da aceleração do terremoto no sentido mvertical e horizontal esperado em Dehar que atua no centro da máquina.

 

Frequência natural

A frequência natural da máquina seja mantida bem afastado (mais alto) da frequência magnética de 100 hertz (duas vezes a frequência do gerador). Esta frequência natural será removida distante da frequência do terremoto e para ser verificado para ver se há a margem adequada contra a frequência predominante do terremoto e a velocidade crítica do sistema de gerencio.

 

Apoio do estator do gerador

O estator do gerador e as fundações mais baixas do rolamento da pressão e do guia compreendem um número únicas de placas. As únicas placas para ser amarrado lateralmente à fundação além do que o sentido vertical normal pelos parafusos de fundação.

 

Guia que carrega o projeto

Os rolamentos do guia a ser do tipo segmental e do guia que carrega as peças sejam reforçados para suportar a força completa do terremoto. Os fabricantes recomendaram mais amarrar acima lateralmente o suporte superior com o tambor (cerco do gerador) por meio das vigas de aço. Isto igualmente significaria que o tambor concreto por sua vez teria que ser reforçado.

 

Detecção da vibração de geradores

A instalação de detectores da vibração ou os medidores da excentricidade em turbinas e em geradores estiveram recomendados ser instalados iniciando a parada programada e o alarme caso que as vibrações devido ao terremoto excedem um valor predeterminado. Este dispositivo pode igualmente ser usado em detectar todas as vibrações incomuns de uma unidade devido às circunstâncias hidráulicas que afetam a turbina.

 

 

Mercury Contacts

A dívida de agitação severa ao terremoto é responsável conduzir ao tropeço falso para iniciar a parada programada de uma unidade se os contatos do mercúrio são usados. Isto pode ser evitado por um ou outro tipo antivibração de especificação interruptores do mercúrio ou se encontrado necessário adicionando relés do sincronismo.

 

 

Conclusões

(1) as economias substanciais no custo do equipamento e da estrutura no central elétrica de Dehar foram obtidas adotando o tamanho da grande unidade que mantém-se no tamanho da vista da grade e na sua influência na capacidade do sobressalente do sistema.

 

(2) o custo dos geradores foi reduzido adotando o projeto do guarda-chuva da construção que é agora possível para os grandes hidro geradores de alta velocidade devido ao desenvolvimento do aço de alta elasticidade para punchings da borda do rotor.

a obtenção (de 3) de geradores naturais do fator de poder superior após estudos detalhados conduziu a umas economias mais adicionais no custo.

 

(4) o efeito de volante normal das peças de gerencio do gerador na estação de regulamento da frequência em Dehar foi considerado suficiente para a estabilidade do sistema do regulador da turbina devido ao grande sistema interconectado.

 

(5) parâmetros especiais dos geradores remotos que alimentam redes do EHV para assegurar a estabilidade elétrica podem ser encontrados por sistemas estáticos da excitação da resposta rápida.

 

(6) os sistemas estáticos ativos rápidos da excitação podem fornecer margens de estabilidade necessárias. Tais sistemas, contudo, para exigir a estabilização para ser sinais para conseguir a estabilidade da falha do cargo. Os estudos detalhados devem ser realizados.

 

a Autoexcitação (de 7) e a instabilidade da tensão dos geradores remotos interconectados com a grade por linhas longas do EHV podem ser impedidas aumentando a linha capacidade de carregamento da máquina pelo recurso à excitação negativa e/ou empregando reatores de derivação permanentemente conectados do EHV.

 

(8) disposições podem ser feitas no projeto dos geradores e das suas fundações para fornecer proteções contra forças sísmicas a custos pequenos.

 

 

Parâmetros principais de geradores de Dehar

Procurar um caminho mais curto a relação = 1,06

Linha central direta do Reactance transiente = 0,2

Efeito de volante = 39,5 x 106 libras ft2

Xnq/Xnd não maior do que = 1,2