Generatorun əsas komponentləri və onun su elektrik stansiyasında necə işləməsi
Su elektrik stansiyası (SUE) elektrik enerjisi istehsal etmək üçün suyun potensial və kinetik enerjisindən istifadə edir. Bu sistemdəki ən vacib komponentlərdən biri generatordur, bu da turbinin fırlanmasından əldə edilən mexaniki enerjini elektromaqnit induksiyası prinsipi vasitəsilə elektrik enerjisinə çevirən maşındır. Enerjinin səmərəli çevrilməsini təmin etmək üçün SUE generatoru inteqrasiya olunmuş şəkildə işləyən bir neçə əsas komponentdən ibarətdir. Bu məqalədə bu komponentlər müzakirə olunur və generatorun SUE kontekstində necə işlədiyi izah olunur.
Hidroelektrik Enerji Sisteminə Qısa Baxış
Generator hissəsinə dərindən nəzər salmazdan əvvəl, su elektrik stansiyasındakı enerji axınını anlamaq vacibdir. Su anbarından və ya bənddən su dayaqdan keçərək turbinə axır. Suyun təzyiqi və axın sürəti turbinin fırlanmasına səbəb olur. Turbinin fırlanması birbaşa generatora qoşulmuş vala ötürülür. Daha sonra generator elektrik enerjisi istehsal edir və bu enerji transformator vasitəsilə gərginliyi artırır və ötürmə şəbəkəsinə paylanır.
Bu məqalənin əsas diqqət mərkəzində enerjinin mexanikidən elektrikə, yəni generatorda çevrilməsi mərhələsidir.
Generatorların Əsas Prinsipləri: Elektromaqnit İnduksiyası
Generatorlar Faraday qanununa əsasən işləyir və bu qanuna əsasən, keçiricidə maqnit axınındakı dəyişiklik elektromotor qüvvəsi (EMQ) yaradır. Generatorda maqnit axınındakı bu dəyişiklik maqnit sahəsi ilə keçirici bobinləri arasındakı nisbi hərəkətlə yaranır. Rotor fırlandıqca maqnit sahəsi stator bobinlərinə nisbətən fırlanır və bobinlər arasında gərginlik yaradır. Bu gərginlik daha sonra yük və ya şəbəkə sisteminə qoşulduqda elektrik cərəyanı yaradır.
Su elektrik stansiyalarında generator üç fazalı sinxron generatordur, çünki böyük, sabit güc və yüksək səmərəlilik üçün uyğundur.
Su Elektrik Stansiyalarında Generatorların Əsas Komponentləri
1. Stator (Stasionar Hissə)
Stator generatorun fırlanmayan hissəsidir. Əsas induksiya gərginliyi burada yaranır. Stator aşağıdakılardan ibarətdir:
– Stator çərçivəsi: daxili komponentləri dəstəkləyən mexaniki bir quruluş.
– Stator nüvəsi: burulğanlı cərəyan itkilərini azaltmaq üçün silikon polad laminasiyalardan ibarətdir. Laminasiyalar burulğanlı cərəyan yolunu kəsmək üçün üst-üstə yığılmış nazik təbəqələrdir.
– Stator sarğısı: stator nüvəsinin yuvalarına yerləşdirilmiş keçirici naqildən (adətən misdən) ibarət sarğı. Bu sarğı adətən üç fazalı çıxış yaratmaq üçün nəzərdə tutulub.
Stator elektrik enerjisinin çıxması üçün "yer" rolunu oynayır, çünki induksiya gərginliyi onun bobində görünür.
2. Rotor (Fırlanan hissə)
Rotor generatorun turbin valı ilə birlikdə fırlanan hissəsidir. Sinxron hidroelektrik generatorda rotor əsas maqnit sahəsini yaradır. İki ümumi rotor növü mövcuddur:
– Görkəmli dirəkli rotor: hidroelektrik stansiyalarında geniş yayılmışdır, çünki hidroturbinlər adətən nisbətən aşağı sürətlə fırlanır. Bu tip rotorların çıxıntılı maqnit dirəkləri var, bu da birdən çox dirək üçün uyğundur və aşağı sürətlə istənilən tezliyi təmin edir.
– Silindrik rotor (gözə çarpan olmayan): yüksək sürətli istilik generatorlarında daha çox yayılmışdır, lakin müəyyən şərtlər altında da istifadə edilə bilər.
Rotor həmçinin maqnit sahəsi yaratmaq üçün DC cərəyanı ilə təchiz olunmuş sahə dolağına malikdir.
3. Həyəcan Sistemi
Rotorun maqnit sahəsi yaratması üçün generatorun rotor bobinlərinə DC cərəyanı verən həyəcan sistemi tələb olunur. Həyəcan sistemi çox vacibdir, çünki o, aşağıdakıları müəyyən edir:
– generatorun çıxış gərginliyinin ölçüsü,
– generatorun reaktiv güc təmin etmək və ya udmaq qabiliyyəti (VAR),
– yük dəyişdikdə əməliyyat sabitliyi.
Ümumi həyəcan növləri:
– Fırçasız həyəcanlandırıcı: daha etibarlı, az texniki xidmət tələb edir, müasir su elektrik stansiyalarında geniş istifadə olunur.
– Fırçalı həyəcanlandırıcı (fırça/sürüşmə halqası): daha sadə, lakin təmas komponentləri sürtündüyü üçün texniki xidmət tələb edir.
Bundan əlavə, gərginliyi sabit saxlamaq üçün həyəcan adətən AVR (Avtomatik Gərginlik Tənzimləyicisi) tərəfindən idarə olunur.
4. Mil və debriyaj
Mil turbin və generator rotoru arasındakı mexaniki əlaqədir. Böyük miqyaslı su elektrik stansiyalarında valda aşağıdakılar olmalıdır:
– burulmaya qarşı yüksək möhkəmlik,
– vibrasiyaya qarşı müqavimət,
– həddindən artıq aşınmanın qarşısını almaq üçün yaxşı hizalama dəqiqliyi.
Mufta (əgər istifadə olunursa) turbin və generatoru birləşdirməyə kömək edir və titrəmələrin və ya kiçik uyğunsuzluqların təsirini azaldır.
5. Yastıqlar
Rotorun yüksək fırlanma sürəti, valın sabitliyini qorumaq və sürtünməni minimuma endirmək üçün bir yatak sistemi tələb edir. Yatakların iki əsas növü var:
– İstiqamətləndirici yastıq: valın vəziyyətini düz saxlayır və yan tərəfə sürüşmür.
– İtələmə yastığı: suyun turbinə təsir edən qüvvəsi və rotorun çəkisi səbəbindən yaranan ox qüvvəsinə (təkan) müqavimət göstərir.
Yastıq yağlama (yağ yağlama) və soyutma sistemləri adətən həddindən artıq istiləşmənin qarşısını almaq üçün inteqrasiya olunur.
6. Generator Soyutma Sistemi
Hidroelektrik generatorları yüksək güc çıxışı ilə işləyir və elektrik və mexaniki itkilərdən istilik yaradır. Bobin izolyasiyasını qorumaq və yüksək səmərəliliyi qorumaq üçün soyutma tələb olunur, məsələn:
– daxili ventilyatorla hava soyutma sistemi,
– istilik dəyişdiricisində suyun soyudulması,
– müəyyən qurğularda tutuma görə daha mürəkkəb soyutma sistemindən istifadə edə bilər.
Yaxşı soyutma stator və rotor izolyasiyasının ömrünü uzadır.
7. İzolyasiya və Mühafizə Sistemi
Stator və rotor rulonları yüksək gərginliklərə, temperaturlara və rütubətə davam gətirə bilən güclü izolyasiya sisteminə malik olmalıdır. Bundan əlavə, generator zədələnmənin qarşısını almaq üçün aşağıdakı kimi mühafizə tədbirləri ilə təchiz olunmuşdur:
– qısaqapanma və həddindən artıq cərəyandan qorunma,
– sarğı temperaturundan qorunma,
– vibrasiyadan qorunma,
– torpaqlama qırıqlarından qorunma,
– həyəcanlanmadan qorunmanın itirilməsi.
Bu sistemlər ümumiyyətlə idarəetmə panellərinə və SCADA sistemlərinə qoşulur.
8. Çıxış Terminalları və Artırıcı Transformator (Əlaqəli Bölmə)
Generator çıxışı adətən orta gərginlikdə olur (məsələn, dizayndan asılı olaraq 6-20 kV). Daha sonra elektrik enerjisi ötürmə itkilərini minimuma endirmək üçün ötürmə gərginliyinə (məsələn, 70 kV, 150 kV, 275 kV və ya daha yüksək) qədər artırmaq üçün gücləndirici transformatora verilir.
Transformator generatorun daxili komponenti olmasa da, su elektrik paylama zəncirinin vacib bir hissəsidir.
Su Elektrik Stansiyalarında Generatorların İşləmə Tərzi: Proses Ardıcıllığı
1. Təzyiqli su turbini fırladır
Su enerjisi turbin şaftının fırlanması şəklində mexaniki enerjiyə çevrilir.
2. Turbin valı generator rotorunu fırladır.
Maqnit sahəsinə malik rotor müəyyən bir sürətlə fırlanır. Bu sürət sistem tezliyinə (İndoneziyada 50 Hz) uyğun olaraq idarə olunur.
3. Rotorun maqnit sahəsi stator rulonlarını "kəsir"
Rotor fırlandıqca, maqnit axını stator bobinlərinin vəziyyətinə nisbətən dəyişir. Bu zaman induksiya gərginliyi stator sarımlarında görünür.
4. Stator terminallarında üç fazalı gərginlik görünür.
Stator bobini 120 dərəcə elektrik dəyişməsi ilə üç fazalı olaraq dizayn edildiyindən, generator çıxışı böyük yüklər üçün sabit üç fazalı AC sistemidir.
5. AVR gərginliyi qorumaq üçün həyəcanı tənzimləyir
Yük dəyişdikcə, AVR çıxış gərginliyini sistem standartı daxilində saxlamaq üçün rotorun həyəcan cərəyanını dəyişdirir.
6. Elektrik enerjisi transformatora və şəbəkəyə paylanır
Generator çıxışı gücləndirici transformatora daxil olur, sonra ötürmə və paylama şəbəkəsi vasitəsilə istehlakçılara göndərilir.
Bağlanır
Hidroelektrik generatoru turbindən mexaniki enerjini elektromaqnit induksiyası vasitəsilə elektrik enerjisinə çevirən əsas cihazdır. Onun əsas komponentlərinə stator, rotor, həyəcan sistemi, val, yastıqlar, soyutma, izolyasiya və mühafizə cihazları daxildir. Bütün bu komponentlər şəbəkəyə ötürülməsi üçün sabit, səmərəli və təhlükəsiz üç fazalı elektrik enerjisi istehsal etmək üçün birlikdə işləyir. Hidroelektrik generatorunun komponentlərini və işini başa düşməklə görə bilərik ki, hidroelektrik stansiyasının uğurlu işləməsi yalnız suyun mövcudluğundan deyil, həm də generator daxilindəki mürəkkəb elektromexaniki sistemin etibarlılığından asılıdır.
