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Características de generadores hidráulicos grandes de la central eléctrica de Dehar

January 20, 2021

La central eléctrica de Dehar del proyecto del vínculo de Beas Sutlej encargado en 1976 a 1980, tiene seis (cuatro la primera fase y la segundo etapa dos) tipos generadores verticales del semi-paraguas de 0,95 PF de 165 MW por cada uno. Una sección longitudinal del esquema se muestra en el cuadro 9,4. Los 300 generadores de la RPM se juntan a las turbinas de Francisco clasificadas de la cabeza de 282 m (925 pies) que tienen una velocidad del fugitivo de la turbina de 516 RPM. El tamaño de la unidad de 174 MVA seleccionados para la central eléctrica era el tamaño de la unidad más grande del país en aquel momento y es quizás una máquina con la velocidad más alta con semi la construcción del paraguas. La central eléctrica debe ser interconectada con la rejilla regional septentrional de la India en la primera fase por circuito largo de 280 kilómetros un solo línea de 420 kilovoltios en Panipat y por un circuito doble largo de 60 kilómetros línea de 245 kilovoltios en Ganguwal. Un segundo la línea de 420 kilovoltios fue añadida adelante con dos segundo unidades de la etapa. 420kV era introducido en la región por primera vez.

El sistema de transmisión interconectado principal al cual la central eléctrica de Dehar debía ser interconectada (1ra etapa) se muestra en la figura interconexión de 9.5and (1ra etapa) de la central eléctrica. Las consideraciones de la economía dictaron el tamaño y el tipo de generar la unidad que se instalarán y los mercados de la transmisión que se proporcionarán en un sitio de generación hidráulico. Más lejos en la etapa inicial del desarrollo de los problemas de un sistema del EHV de la estabilidad de generadores hidráulicos sea obligado ser crítico debido a sistema débil, ángulo grande de la transmisión y la operación de generadores en el factor de poder principal. Hay también riesgo de uno mismo-excitación y de problema de la estabilidad del voltaje debido al cargamento capacitivo de las líneas largas del EHV. Constantes más futuros, más pequeños de la inercia de máquinas modernas del diseño avanzado pueden también comprometer la estabilidad del engranaje del gobernador de la turbina. Se ponen en evidencia estos problemas y el sistema y otras consideraciones implicados en la fijación del tamaño económico, el tipo y las características eléctricas y mecánicas principales de los generadores hidráulicos de Dehar y sistema de la excitación que mantienen el adelanto de la visión en tecnología material, la disponibilidad del equipo estático temporario rápido moderno de la excitación y los métodos usados para el análisis de los problemas de sistema se discuten.

 

La central eléctrica de Dehar está situada en la región Himalayan de la India. Esta región y muchas otras áreas montañosas donde se localizan las estaciones hidráulicas son zonas sísmicas. Las disposiciones hicieron en el generador para salvaguardar contra fuerzas sísmicas también se han resumido.

 

 

Grado de los megavatios y número de generar unidades

 

Las economías sustanciales en el coste del equipo y de la estructura civil son obtenidas por la instalación de pocas máquinas de un tamaño más grande especialmente en una alta central eléctrica principal. La eficacia adicional, más alta se asocia a unidades de generación más grandes. La limitación en el tamaño de la unidad es puesta por una parte por la turbina del agua y por otra parte por consideraciones del sistema. Con la disponibilidad de mejores técnicas y materiales, el diseño de la turbina hidráulica ha experimentado el adelanto rápido y se han hecho o se han propuesto las turbinas hidráulicas muy de gran tamaño de Francisturbine de la cabeza media y alta, e.g., 8,20,000 turbinas hidráulicas de HP para la tercera central eléctrica en Coulee magnífico en los E.E.U.U. Por consiguiente el obstáculo principal en el tamaño de la unidad para los generadores accionados por turbina de Francisco de la cabeza media y alta es características de sistema y otras limitaciones. Mientras que el sistema crece más grande, unidades de generación más de gran tamaño pueden ser instaladas. En el tamaño económico máximo general de la unidad que se puede instalar en un sistema puede ser descubierto evaluando el aumento en la capacidad de producción del repuesto del sistema requerida como resultado de aumento de tamaño de la unidad. La evaluación de la capacidad de producción del repuesto del sistema para los diversos tamaños de la unidad es dependiente sobre tamaño y las características de las centrales eléctricas en el sistema y ahorrar la capacidad ya disponible en la rejilla. Otras consideraciones implicadas son operación de la carga de la parte y transporte de los paquetes pesados y grandes de la pieza única,

 

El tamaño económico de la unidad en la central eléctrica de Dehar fue fijado que mantenía la visión la capacidad de trabajo disponible máxima de 583 MW determinados tan por el agua y los estudios del poder, la capacidad de producción del repuesto del sistema requerida para ser proporcionado en la central eléctrica para resolver caídas del sistema forzadas en el sistema y la caída del sistema de la capacidad requeridos para el mantenimiento programado de las unidades de poder. La variación estacional de la carga y de las capacidades de producción disponibles fue tomada en la consideración para fijar capacidad de repuesto. La capacidad de producción de repuesto requerida para las caídas del sistema forzadas fue resuelta por métodos de la probabilidad. El transporte era también una consideración en la fijación del tamaño máximo de las unidades. Los detalles se dan en el capítulo 2 (Para 2,5). El grado óptimo por consiguiente del número y del kilovatio de generar unidades fue fijado como cuatro unidades de 165 MW por cada uno de la primera fase. Dos unidades adicionales de la segunda etapa de capacidad igual fueron propuestas en la casa del poder para tomar el cuidado de enarbolar requisitos de las centrales térmico futuras en la rejilla.

 

Factor de poder y grado de MVA

El grado requerido de MVA de generadores se determina de los requisitos de alimentación reactivos del sistema. El crecimiento de la red de sistema y de una mejor comprensión de su comportamiento ha dado lugar a una tendencia definida hacia especificar el grado del factor de mayor potencia especialmente para los generadores hidráulicos colocados remotamente, interconectado con la rejilla por las líneas del EHV, para poder observar la mejora en el funcionamiento asociado a la operación de generar la unidad más cerca a su factor de poder clasificado. En caso de flujo detallado de la carga de la central eléctrica de Dehar los estudios fueron realizados para descubrir el VARS (poder reactivo) alimentado en el sistema de los generadores de Dehar para las diversas alternativas de la interconexión. El flujo, la carga reactivos de los megavatios y por lo tanto el factor de poder real en el cual las máquinas actúan en el estudio fueron descubiertos. En el estudio VARS totales de la carga de sistema fueron equilibrados por VARS de los generadores, de los condensadores instalados ya en el sistema y de los condensadores adicionales en el extremo de la carga ajustado para asegurar voltajes del final en el nivel apropiado.

Tipo de generadores

 

Los ahorros en el coste de generadores, de capacidades de la grúa por encima que viajan y de estructuras civiles pueden ser hechos adoptando el tipo del paraguas de construcción con un empuje y una guía combinados que llevan debajo del rotor. Las condiciones importantes requeridas para ser satisfecho antes del tipo del paraguas de construcción se pueden adoptar para los generadores hidráulicos de alta velocidad de gran tamaño se pueden resumir como abajo:

 

) el ratio de la longitud de la base al diámetro del rotor se guarde como punto bajo como posible y al mismo tiempo asegurarse de que un coeficiente razonablemente de alto rendimiento es constante obtenido con las subidas de enrrollamiento requeridas de la temperatura y los reactances transitorios.

 

b) el efecto de rueda volante requerido se incorpora en el borde y los polos del rotor con las tensiones en el rotor a la velocidad del fugitivo de la turbina que no excede el dos-tercer del punto de producción del material.

 

c) la proyección del rotor sobre la guía que lleva ser reducido suficientemente, para asegurarse de que la velocidad crítica calculada del sistema combinado del eje del generador y de la turbina es más alta que la velocidad del fugitivo por un margen adecuado.

 

d) la anchura radial del hueco de aire a ser tan alto como sea posible para minimizar el tirón magnético desequilibrado en el rotor y de tal modo la reducción del momento del vuelco en el transporte.

 

(e) diseño amplio y adecuado de transporte y accesibilidad fácil al cojinete empuje.

 

Para satisfacer las condiciones antedichas para la construcción del paraguas para los generadores de Dehar, era necesario que la longitud de la base del rotor (y por lo tanto proyección del rotor sobre la guía que lleva) ser reducido. Es, por lo tanto, obvio que la construcción del generador del paraguas requeriría los rotores del diámetro grande con el ratio de la longitud de la base al diámetro menos que cerca de 0,29 de base de modo que las velocidades críticas estén bien sobre velocidades del fugitivo de la turbina. Los rotores del diámetro grande significarían velocidades más altas y tensiones por lo tanto más altas. La calidad de disponible de acero para la fabricación del rotor era, por lo tanto, uno de los factores principales que restringieron hasta ahora la construcción del paraguas a turbogeneradores medios y de poca velocidad clasificados más pequeños de Francisco y del propulsor o de Kaplan. La curva del límite para el hidráulico-generador del grado antedicho 100MVA no excedió semejantemente 200 RPM en Japón. Era posible ahora adoptar el tipo construcción del paraguas para los generadores de alta velocidad grandes debido al adelanto en tecnología material con especial referencia a un acero de hoja más de alta resistencia para los punchings del borde del rotor para obtener un factor de seguridad mínimo de 1,5 en el punto de producción a la velocidad del fugitivo de la turbina. Para los generadores de la central eléctrica de Dehar 173,8 MVA 300 RPM, el acero de hoja de alta resistencia con una fuerza de producción de 56kg/sq milímetro (36 tons/sq adentro.) fue utilizado que permite su operación en una velocidad del fugitivo de la turbina de 510 RPM a una velocidad periférica de 176 m/sec para su diámetro grande (6,8 m) rotores con los factores de seguridad especificados. Con el uso de este acero de hoja de alta resistencia, era posible reducir la longitud de la base (y por lo tanto la proyección del rotor sobre la guía que lleva) suficientemente para satisfacer las condiciones para la construcción del paraguas. Una segunda guía que llevaba en el top, aunque no fue considerada necesario por los proveedores de generadores, era consiguió proporcionada para proporcionar una mejor estabilidad para la unidad que tomaba en la zona sísmica de la consideración de la ubicación. Los fabricantes insinuaron que el coste de las máquinas del paraguas es el cerca de 12 a 15 por ciento más bajo que el del cojinete empuje superior convencional y la guía dos que lleva el arreglo. el generador del Semi-paraguas proporcionó realmente era el cerca de 10 por ciento más barato. La primera velocidad crítica calculada para el sistema combinado del generador y del eje con el arreglo propuesto del semi-paraguas para el generador era el cerca de 20 por ciento sobre velocidad del fugitivo de la turbina.

 

 

Efecto de rueda volante del generador y estabilidad del gobernador System de la turbina

Los generadores hidráulicos modernos grandes tienen constante más pequeño de la inercia y pueden hacer frente a problemas referentes a la estabilidad del sistema de gobierno de la turbina. Esto es debido al comportamiento del agua de la turbina, que debido a su inercia da lugar al martillo de agua en tubos de la presión cuando se actúan los dispositivos de control. Esto está en el general caracterizado por las constantes de tiempo hidráulicas de la aceleración. En la operación aislada, cuando la frecuencia del sistema entero es determinada por el gobernador de la turbina el martillo de agua afecta a la velocidad que gobierna y la inestabilidad aparece como balanceo de la caza o de la frecuencia. Para la operación interconectada con un sistema grande la frecuencia esencialmente es llevada a cabo constante por el más adelante. El martillo de agua entonces efectúa el poder alimentado al sistema y el problema de la estabilidad se presenta solamente cuando el poder se controla en un lazo cerrado, es decir, en caso de esos generadores hidráulicos que participen en la regulación de la frecuencia.

 

La estabilidad del engranaje del gobernador de la turbina es afectada grandemente por el ratio del constante de tiempo mecánico de aceleración debido al constante de tiempo hidráulico de aceleración de las masas del agua y por el aumento del gobernador. Una reducción del ratio antedicho tiene un efecto de desestabilización y necesita una reducción del aumento del gobernador, que afecta al contrario a la estabilización de la frecuencia. Un efecto de rueda volante mínimo para las piezas de rotación de una unidad hidráulica es por consiguiente necesario que se pueda proporcionar normalmente solamente en el generador.

 

El constante de tiempo alternativamente mecánico de aceleración se podría reducir por la disposición de una válvula de descarga de presión o un tanque de la oleada, un etc., pero es generalmente muy costoso. Los criterios empíricos para la capacidad de regulación de la velocidad de una unidad de generación hidráulica se podrían basar en la subida de la velocidad de la unidad que puede ocurrir en el rechazo de la carga clasificada entera de la unidad que actúa independientemente. Para las unidades de poder que actúan en sistemas interconectados grandes y que se requieren para regular frecuencia del sistema, el índice de la subida de la velocidad del porcentaje como computado arriba era considerado no exceder el 45 por ciento. Para sistemas más pequeños una subida más pequeña de la velocidad sea proporcionar. Para la central eléctrica de Dehar, el circuito de agua de la presión hydráulica que conecta el almacenamiento de equilibrio con la unidad de poder que consiste en el consumo de agua, el túnel de la presión, el tanque diferenciado de la oleada y la compuerta se muestra en el cuadro 9,8. Limitando la subida máxima de la presión de las compuertas al 35 por ciento la subida estimada de la velocidad máxima de la unidad sobre el rechazo de a carga plena resuelto al cerca de 45 por ciento con una hora de límite del gobernador de 9,1 segundos en el jefe clasificado de 282 m (925 pies) con el efecto de rueda volante normal de las piezas de rotación del generador (es decir, fijo en consideraciones de la subida de la temperatura solamente). En la primera fase de operación la subida de la velocidad fue encontrada para ser el no más que 43 por ciento. Era considerado por consiguiente que el efecto de rueda volante normal es adecuado para la frecuencia de regulación del sistema.

 

 

Parámetros del generador y estabilidad eléctrica

Los parámetros del generador que refieren estabilidad son el efecto de rueda volante, la reactancia transitoria y el ratio del cortocircuito. En la etapa inicial del desarrollo del sistema del EHV de 420 kilovoltios en los problemas de Dehar de la estabilidad son tan obligado ser crítico debido a sistema débil, un nivel más bajo del cortocircuito, la operación en el factor de poder principal, y la necesidad de la economía en el abastecimiento de los mercados de la transmisión y la fijación de tamaño y de parámetros de generar unidades. Los estudios preliminares de la estabilidad transitoria en analizador de red (usando voltaje constante detrás de la reactancia transitoria) para el sistema del EHV de Dehar también indicaron que solamente la estabilidad marginal sería obtenida. En el primero tiempo del diseño de central eléctrica de Dehar era considerado que especificar los generadores con características normales y la realización de requisitos de la estabilidad optimizando parámetros de otros factores implicaron especialmente los del sistema de la excitación serían una alternativa económicamente más barata. En un estudio del sistema británico también fue mostrado que los parámetros cambiantes del generador tienen comparativamente mucho menos efecto sobre los márgenes de estabilidad. Los parámetros normales del generador según lo dado en el apéndice fueron especificados por consiguiente para el generador. Los estudios detallados de la estabilidad realizados se dan en el capítulo 10 en Para 10,12.

 

 

Línea estabilidad de carga de la capacidad y del voltaje

Los generadores hidráulicos colocados remotamente usados a la carga descargaron de largo las líneas del EHV cuyo KVA de carga es más que la línea capacidad de la carga de la máquina, la máquina pueden convertirse en subida autoexcitada y del voltaje más allá del control. La condición para la excitación de uno mismo es que xc < xd="" where="">

 

(i) el 70 por ciento MVA clasificado, es decir, línea carga de 121,8 MVAR es posible con una excitación positiva mínima del 10 por ciento.

 

(ii) el hasta 87 por ciento de MVA clasificado, es decir, línea capacidad de carga de 139 MVAR es posible con una excitación positiva mínima del 1 por ciento.

 

(iii) el hasta 100 por ciento de MVAR clasificado, es decir, 173,8 línea capacidad de carga se puede obtener con la excitación negativa del aproximadamente 5 por ciento y la línea máxima capacidad de carga que se puede obtener con la excitación negativa del 10 por ciento es el 110 por ciento de MVA clasificado (191 MVAR) según BSS.

 

(intravenoso) el aumento posterior en la línea capacidades de carga es posible solamente aumentando el tamaño de la máquina. En el caso de (ii) y de (iii) el control de la mano de la excitación no es posible y la confianza completa tiene que ser puesta en el funcionamiento continuo de los reguladores de voltaje automático de acción rápida. Es ni económicamente posible ni deseable aumentar el tamaño de la máquina con el fin de aumentar la línea capacidades de carga. Por consiguiente tomando en condiciones de funcionamiento de la consideración en la primera fase de operación era decidido para prever una línea capacidad de carga de 191 MVARs en el voltaje clasificado para los generadores proporcionando la excitación negativa en los generadores. La condición de funcionamiento crítica que causa inestabilidad del voltaje se puede también causar por la desconexión de la carga en el lado receptor. El fenómeno ocurre debido al cargamento capacitivo en la máquina que es más futura afectada al contrario por la subida de la velocidad del generador. La excitación de uno mismo y la inestabilidad del voltaje pueden ocurrir si.

 

El n2 del ≤ Xc (está reactancia Xq + XT) donde, Xc capacitiva de la carga, Xq es reactancia síncrona del eje de la cuadratura y n es el pariente máximo sobre la velocidad que ocurre en el rechazo de la carga. Esta condición en el generador de Dehar fue propuesta para ser evitada proporcionando un reactor de desviación permanentemente conectado del EHV de 400 kilovoltios (75 MVA) en el lado receptor de la línea según los estudios detallados realizados.

 

 

Una bobina más húmeda

La función principal de una bobina más húmeda es su capacidad de prevenir sobretensiones excesivas en caso de faltas de línea a línea con las cargas capacitivas, de tal modo reduciendo la tensión de la sobretensión en el equipo. El tomar en la ubicación remota de la consideración y las líneas de transmisión de interconexión largas conectaron completamente bobinas más húmedas con el ratio de la cuadratura y los reactances directos Xnq/Xnd del eje que no excedía de 1,2 fueron especificados.

 

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Característica del generador y sistema de la excitación

Los generadores con las características normales que eran especificadas y los estudios preliminares que indicaban solamente la estabilidad marginal, era decidido que el equipo estático de alta velocidad de la excitación esté utilizado para mejorar márgenes de estabilidad para alcanzar el arreglo del equipo más económico total. Los estudios detallados fueron realizados para determinar características óptimas del equipo estático de la excitación y discutieron en el capítulo 10.

 

Consideraciones sísmicas

La central eléctrica de Dehar cae en zona sísmica. Después de disposiciones en el diseño hidráulico del generador en Dehar fueron propuestos en consulta con los fabricantes de equipo y de tomar en la consideración las condiciones sísmicas y geológicas en el sitio y el informe del Comité de Expertos del terremoto de Koyna constituido por el gobierno de la India con la ayuda de la UNESCO.

 

Fuerza mecánica

Los generadores de Dehar se diseñen para soportar con seguridad la fuerza máxima de la aceleración del terremoto en la dirección mvertical y horizontal esperada en Dehar que actúa en el centro de la máquina.

 

Frecuencia natural

La frecuencia natural de la máquina se guarde bien lejos (más alto) de la frecuencia magnética de 100 herzios (dos veces la frecuencia del generador). Esta frecuencia natural será quitada lejos de la frecuencia del terremoto y ser comprobado para saber si hay el margen adecuado contra la frecuencia predominante del terremoto y la velocidad crítica del sistema giratorio.

 

Ayuda del estator del generador

El estator del generador y las fundaciones más bajas del transporte del empuje y de la guía comprenden varias únicas placas. Las únicas placas ser atado a la fundación lateralmente además de la dirección vertical normal por los pernos de fundación.

 

Guía que lleva diseño

Los transportes de la guía a estar de tipo segmentario y de la guía que lleva piezas se fortalezcan para soportar la fuerza completa del terremoto. Los fabricantes recomendaron más lejos implicar el soporte superior lateralmente con el barril (recinto del generador) mediante las vigas de acero. Esto también significaría que el barril concreto a su vez tendría que ser fortalecido.

 

Detección de la vibración de generadores

La instalación de los detectores de la vibración o los metros de la excentricidad en las turbinas y los generadores fue recomendada para ser instalada para iniciar cierre y la alarma en caso de que las vibraciones debido al terremoto excedan un valor predeterminado. Este dispositivo puede también ser utilizado en la detección de cualquier vibración inusual de una unidad debido a las condiciones hidráulicas que afectan a la turbina.

 

 

Mercury Contacts

La deuda de sacudida severa al terremoto es obligada dar lugar a disparar falso para iniciar cierre de una unidad si se utilizan los contactos del mercurio. Esto se puede evitar por cualquier tipo antivibraciones que especifica interruptores del mercurio o si es encontrada necesario añadiendo las retransmisiones de la sincronización.

 

 

Conclusiones

(1) las economías sustanciales en el coste del equipo y de la estructura en la central eléctrica de Dehar fueron obtenidas adoptando el tamaño de la unidad grande que mantenía el tamaño de la visión de la rejilla y su influencia en capacidad del repuesto del sistema.

 

(2) el coste de generadores fue reducido adoptando el diseño del paraguas de construcción que es posible ahora para los generadores hidráulicos de alta velocidad grandes debido al desarrollo del acero de alta resistencia a la tracción para los punchings del borde del rotor.

(3) la adquisición de los generadores naturales del factor de poder más elevado después de estudios detallados dio lugar a otros ahorros en el coste.

 

(4) el efecto de rueda volante normal de las piezas de rotación del generador en la estación de regulación de la frecuencia en Dehar era considerado suficiente para la estabilidad del sistema del gobernador de la turbina debido al sistema interconectado grande.

 

(5) los parámetros especiales de los generadores remotos que alimentan las redes del EHV para asegurar estabilidad eléctrica se pueden resolver por los sistemas estáticos de la excitación de la respuesta rápida.

 

(6) los sistemas estáticos temporarios rápidos de la excitación pueden proporcionar márgenes de estabilidad necesarios. Tales sistemas, sin embargo, requieren el estabilizador retroactúan las señales para alcanzar estabilidad de la falta del poste. Los estudios detallados deben ser realizados.

 

(7) la inestabilidad de la Uno mismo-excitación y del voltaje de los generadores remotos interconectados con la rejilla por las líneas largas del EHV puede ser prevenida aumentando la línea capacidad de carga de la máquina en el centro turístico a la excitación negativa y/o empleando los reactores de desviación permanentemente conectados del EHV.

 

(8) las disposiciones se pueden adoptar en el diseño de generadores y de sus fundaciones para proporcionar salvaguardias contra fuerzas sísmicas en los pequeños costes.

 

 

Parámetros principales de los generadores de Dehar

Ratio del cortocircuito = 1,06

Reactancia transitoria AXIS directo = 0,2

Efecto de rueda volante = 39,5 x 106 libras pie2

Xnq/Xnd no mayor que = 1,2