Цахилгаан генераторын өдөөлтийн систем
Цахилгаан генераторын өдөөлтийн систем нь синхрон генераторын ротор дээрх ороомгийг шууд гүйдэл (DC) нийлүүлэхэд ашигладаг хэлхээ ба арга юм. Энэхүү өдөөлтийн гүйдэл нь генераторын статорт хүчдэл үүсгэхэд шаардлагатай соронзон орон үүсгэдэг. Хангалттай өдөөлтгүйгээр генератор нь эрчим хүчний системд шаардлагатай терминалын хүчдэлийг бий болгож чадахгүй. Тиймээс өдөөлтийн систем нь хүчдэлийн тогтвортой байдал, реактив чадлын зохицуулалт, генератор болон сүлжээний аюулгүй ажиллагаанд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Өдөөлтийн системийн үндсэн үүрэг
Өдөөлтийн системийн хамгийн үндсэн үүрэг бол роторт соронзон урсгал үүсгэхийн тулд талбайн гүйдэл өгөх явдал юм. Гэсэн хэдий ч орчин үеийн эрчим хүчний системийн практикт түүний үүрэг илүү өргөн хүрээтэй байдаг. Өдөөлтийн систем нь янз бүрийн ачааллыг үл харгалзан генераторын терминалын хүчдэлийг тогтвортой байлгахын тулд Автомат Хүчдэлийн Зохицуулагч (AVR)-тай хамтран ажилладаг. Ачаалал нэмэгдэхэд хүчдэл буурах хандлагатай байдаг; AVR нь хүчдэлийг тогтоосон цэгт буцаахын тулд өдөөлтийн гүйдлийг нэмэгдүүлснээр хариу үйлдэл үзүүлдэг.
Цаашилбал, өдөөлтийн систем нь генераторын реактив хүчийг нийлүүлэх эсвэл шингээх чадварыг тодорхойлдог. Өдөөлтийг (хэт өдөөлт) нэмэгдүүлснээр генератор нь реактив хүч (VAR) нийлүүлэх хандлагатай байдаг бөгөөд ингэснээр системийн хүчдэлийг нэмэгдүүлэхэд тусалдаг. Үүний эсрэгээр, өдөөлтийг (дутуу өдөөлт) бууруулснаар генератор нь VAR-ийг шингээж, хүчдэлийг бууруулж чаддаг. Энэ чадвар нь дамжуулах болон түгээлтийн сүлжээнд хүчдэлийн профайлыг зохицуулахад чухал үүрэгтэй.
Өдөөлтийн систем нь мөн түр зуурын тогтвортой байдалд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Богино холболт гэх мэт эвдрэл гарах үед өдөөлт (талбайн хүч) хурдацтай нэмэгдэх нь генераторын синхрончлолыг хадгалахад тусалдаг. Тиймээс өдөөлтийн динамик хариу үйлдэл нь генераторын дизайны гол тал юм.
Ажлын үндсэн зарчим
Синхрон генератор нь эргэлдэгч роторын соронзон урсгалын өөрчлөлтөөс болж статорт хувьсах гүйдлийн хүчдэл үүсгэдэг. Роторыг өдөөх системээр дамжуулан тогтмол гүйдэлээр хангадаг. Генераторын гаралтын хүчдэл нь соронзон урсгалтай холбоотой бөгөөд энэ нь эргээд талбайн гүйдлээр тодорхойлогддог. AVR нь хүчдэлийн трансформатор (PT/VT)-ээр дамжин терминалын хүчдэлийг хэмжиж, лавлагаатай харьцуулж, дараа нь өдөөгчийн өсгөгчийг талбайн гүйдлийг нэмэгдүүлэх эсвэл бууруулахын тулд тохируулдаг.
Хэвийн нөхцөлд AVR нь хүчдэлийг хүссэн хязгаарт байлгадаг. Гэнэтийн ачааллын өөрчлөлт эсвэл системийн тасалдал гэх мэт динамик нөхцөлд AVR болон өдөөгч нь хүчдэлийн хэлбэлзлээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд хурдан хариу үйлдэл үзүүлэх чадвартай байх ёстой боловч тогтвортой хэвээр байх ёстой.
Үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд
Ерөнхийдөө өдөөлтийн систем нь дараахь зүйлсээс бүрдэнэ.
1. Өдөөлтийн эрчим хүчний эх үүсвэр: жижиг генератор (өдөөгч)-ээс, генераторын терминалуудаас шулуутгагчаар дамжуулан эсвэл хяналтын хэрэгцээнд зориулж батерей/UPS зэрэг бие даасан эх үүсвэрээс ирж болно.
2. Автомат хүчдэлийн зохицуулагч (AVR): хүчдэл болон/эсвэл гүйдлийн хариу урвал дээр үндэслэн өдөөлтийг хянадаг зохицуулагчийн тархи.
3. Шулуутгагч: ялангуяа сойзгүй эсвэл статик системд роторын хувьд хувьсах гүйдлийн хүчийг тогтмол гүйдэл болгон хувиргадаг.
4. Хээрийн гүйдлийн хуваарилах систем: тодорхой системд гулсах цагираг болон сойз хэлбэрээр, эсвэл сойзгүй системд сойзгүйгээр эргэлддэг.
5. Хамгаалалт ба хязгаарлагчид: Хэт өдөөлтийн хязгаарлагч (OEL), Доод өдөөлтийн хязгаарлагч (UEL), Вольт/Гц хязгаарлагч, мөн өдөөлтийн хамгаалалт алдагдах болон роторын дулааны хамгаалалт.
6. Хяналтын тоног төхөөрөмж: талбайн гүйдэл, талбайн хүчдэл, температур, шилжүүлэлтийн төлөвийг хэмжих.
Өдөөлтийн системийн найдвартай байдал нь генераторын аюулгүй байдалд чухал үүрэгтэй. Шулуутгагч эсвэл AVR зэрэг эд ангиудын эвдрэл нь тогтворгүй хүчдэл, өдөөлт алдагдах, тэр ч байтугай хэт халалтаас болж роторын эвдрэлд хүргэж болзошгүй.
Өдөөлтийн системийн төрлүүд
1. Тогтмол гүйдлийн өдөөлтийн систем (Уламжлалт/Эргэлттэй тогтмол гүйдлийн өдөөгч)
Энэ систем нь гол генератортой ижил голтой жижиг тогтмол гүйдлийн генератор (өдөөгч) ашигладаг. Өдөөгчийн тогтмол гүйдлийн гаралтыг гулсах цагираг болон сойзоор дамжуулан ротор руу дамжуулдаг. Үүний давуу талууд нь харьцангуй энгийн бөгөөд ойлгоход хялбар загвартай боловч сойз, гулсах цагираг болон коллекторт тогтмол засвар үйлчилгээ шаарддаг. Энэхүү системийг динамик хариу үйлдэл хязгаарлагдмал, засвар үйлчилгээний өндөр шаардлага тавьдаг тул орчин үеийн цахилгаан станцуудад бага ашигладаг болсон.
2. Сойзгүй AC өдөөлтийн систем
Сойзгүй системд хувьсах гүйдлийн өдөөгч (жижиг хувьсах гүйдлийн үүсгүүр) нь эргэлдэгч хэсгүүдэд хувьсах гүйдэл үүсгэдэг бөгөөд үүнийг дараа нь эргэлдэгч шулуутгагчаар засаж, гол генераторын роторыг тэжээдэг. Үндсэн талбайн гүйдэлд сойз болон гулсах цагираг ашигладаггүй тул засвар үйлчилгээ бага шаарддаг бөгөөд урт хугацаанд ажиллахад илүү найдвартай байдаг.
Сойзгүй системийн давуу талууд нь механик засвар үйлчилгээ хамгийн бага шаарддаг, өндөр найдвартай байдал орно. Гэсэн хэдий ч тэдгээрийн динамик хариу үйлдэл нь ерөнхийдөө статик системээс удаан байдаг бөгөөд эргэлдэгч диодуудын эвдрэлийг оношлох нь илүү хэцүү байж болно, учир нь тэдгээр нь эргэлдэгч хэсгийн нэг хэсэг юм.
3. Статик өдөөлтийн систем
Статик системүүд нь генераторын терминалуудаас (өдөөлтийн трансформатороор дамжуулан) цахилгаан авч, дараа нь гулсах цагирагуудаар дамжуулан роторт тогтмол гүйдэл өгдөг тиристор эсвэл IGBT шулуутгагчийг ашигладаг. Удирдлагыг хурдан цахилгаан электроник ашиглан гүйцэтгэдэг тул эдгээр системүүд нь маш сайн динамик хариу үйлдэлтэй байдаг. Энэ нь тэдгээрийг эвдрэлийн үед талбайг бэхжүүлэх чадвар шаарддаг том цахилгаан станцуудад тохиромжтой болгодог.
Сул тал нь гулсах цагираг, сойз шаарддаг хэвээр байгаа бөгөөд цахилгаан электроникийн хувьд сайн хөргөлт, хамгаалалтын систем шаарддаг. Гэсэн хэдий ч хүчдэлийн зохицуулалтын гүйцэтгэл болон тогтвортой байдлын хувьд орчин үеийн олон цахилгаан станцуудад статик өдөөлтийг ихэвчлэн илүүд үздэг.
AVR, тогтворжуулагч болон дэвшилтэт хяналт
Орчин үеийн AVR-үүд нь ихэвчлэн цахилгаан систем дэх бага давтамжийн хэлбэлзлийг намсгах зорилгоор Цахилгаан Системийн Тогтворжуулагч (PSS)-ээр тоноглогдсон байдаг. PSS нь роторын хурд эсвэл чадлын өөрчлөлтөд үндэслэн AVR-д нэмэлт дохио өгдөг бөгөөд ингэснээр эвдрэлийн дараа роторын өнцгийн хэлбэлзлийг бууруулахад тусалдаг. Хурдан AVR болон PSS-ийн зөв тохируулсан хослол нь системийн тогтвортой байдлын хязгаарыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх боломжтой.
PSS-ээс гадна чадлын коэффициентийн хяналт эсвэл реактив чадлын хяналт (VAR хяналт) зэрэг бусад хяналтын горимууд байдаг. Эдгээр горимд AVR нь зөвхөн терминалын хүчдэлийг чиглүүлээд зогсохгүй, сүлжээний ажиллагааны шаардлагыг хангаж, генераторын тодорхой чадлын коэффициентийг хадгалахын тулд өдөөлтийг зохицуулдаг.
Үйл ажиллагааны хамгаалалт ба хязгаарлалтууд
Генераторын аюулгүй ажиллагааны хувьд өдөөлтийг хэд хэдэн хязгаарлагчаар хязгаарладаг. OEL нь хэт өндөр талбайн гүйдэл үүсэхээс сэргийлдэг бөгөөд энэ нь роторыг халааж, тусгаарлагчийн ашиглалтын хугацааг бууруулдаг. UEL нь хэт бага өдөөлтөөс сэргийлдэг бөгөөд энэ нь тогтворгүй байдал эсвэл өдөөлт алдагдахад хүргэдэг бөгөөд генератор нь асинхрон мотор шиг ажиллаж, системээс их хэмжээний VAR-ийг шингээж чаддаг. Вольт/Гц хязгаарлагч нь бага давтамжтай үед хэт өндөр хүчдэлээс үүдэлтэй төмрийн цөмийг ханалтаас хамгаалдаг бөгөөд энэ нөхцөл байдал нь асаах үед эсвэл давтамжийн гажуудлын үед үүсч болно.
Өдөөлт алдагдахаас хамгаалах нь ихэвчлэн хэвийн бус сул талбарын нөхцөл байдлыг илрүүлэхийн тулд импеданс эсвэл реактив чадлын шинж чанарыг хянадаг. Хэрэв илэрсэн бол систем нь дохиолол өгч, ачааллыг бууруулж эсвэл гэмтлээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд ажиллахаа болино.
Засвар үйлчилгээ болон үйл ажиллагааны бэрхшээлүүд
Өдөөлтийн системийн засвар үйлчилгээ нь төрлөөс хамаарна. Сойзтой системүүд нь сойзны элэгдэл, гулсах цагирагны цэвэр байдал, нүүрстөрөгчийн тоосыг тогтмол шалгах шаардлагатай байдаг. Сойзгүй системд эргэлдэгч диод, холболт, хөргөлтийн системийн байдалд анхаарлаа хандуулдаг. Статик системд засвар үйлчилгээ нь тиристор/IGBT модулиуд, удирдлагын хэлхээ, агааржуулалт болон агаар шүүлтийн чанарт чиглэгддэг.
Өөр нэг бэрхшээл бол AVR болон PSS-ийг тохируулах явдал юм. Хэт түрэмгий тохируулах нь ан агнуур эсвэл хүчдэлийн хэлбэлзэл үүсгэж болзошгүй бол хэт удаан тохируулах нь генераторыг эвдрэлийг тэсвэрлэх чадваргүй болгож болзошгүй юм. Тиймээс өдөөлтийн системийг хэрэгжүүлэхэд ашиглалтад оруулах болон динамик туршилт (жишээлбэл, алхам алхмаар хариу урвалын туршилт) зайлшгүй шаардлагатай.
Хаах
Цахилгаан генераторын өдөөх систем нь синхрон генератор болон нийт эрчим хүчний системийн ажиллагаанд чухал элемент юм. Хяналттай талбайн гүйдлийг хангах замаар хүчдэлийг хадгалж, реактив чадлыг зохицуулж, тогтвортой байдлыг сайжруулж, генераторыг аюултай ажиллагааны нөхцлөөс хамгаалдаг. Уламжлалт тогтмол гүйдэл, сойзгүй, статик гэх мэт олон төрлийн өдөөх төрлүүд нь найдвартай байдал, засвар үйлчилгээний зардал, динамик гүйцэтгэлийн шаардлагыг хангах сонголтыг олгодог. Өндөр чанартай эрчим хүч шаарддаг улам бүр төвөгтэй цахилгаан сүлжээнд сайн зохион бүтээгдсэн, нарийн хяналттай, зохих ёсоор засвар үйлчилгээ хийдэг өдөөх систем нь генераторын аюулгүй, үр ашигтай, тогтвортой ажиллагааны түлхүүр юм.
