Styring   
 

Opp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GENERATOR

I vasskraftverk med installert effekt over 500kW er det nesten einerådande med synkrongenerator. Ein synkrongenerator kan i prinsippet også brukast som motor. I enkelte tilfeller (i samkøyringsnett) nyttar ein synkrongenerator berre som fasekompensator. Generatoren har fått namnet sidan den er synkron med nettet.

Ein synkrongenerator har ein stator med hovudviklingar. Inne i statoren roterar rotoren. På rotoren er det påvikla magnetiseringsvikling som blir polar når det går straum gjennom den. Tal polpar er avhengig av det nominelle turtalet for at frekvensen skal bli 50Hz.

Figur 1 Stator i Brulandsfossen Kraftstasjon G2.

På bildet over ser ein statoren som ein ring, det er i denne ringen straumen som leverast ut på nettet blir produsert. Maskina er her under revisjon. Rotoren på neste bilde skal senkast ned i høgde med stator.

 

Figur 2 Rotor i Brulandsfossen Kraftstasjon G2.

Når ein generator er kopla saman med ein turbin vil turbinen gje mekanisk energi på akslingen. Når ein skal starte opp generatoren vil turbinen køyre opp turtalet. Sidan det ikkje er permanente magnetar i ein konvensjonell synkrongenerator vil det heller ikkje bli indusert noko magnetfelt. Når turbinen har køyrt generatoren opp mot synkront turtal (over 95%) magnetiserer ein maskina. Då sender ein likestraum inn i magnetiseringsviklinga. Rotoren blir no eit magnetfelt med Sør og Nordpol (sjå Figur 3) som roterer inne i statoren. Det vil no bli sett opp eit magnetfelt og det blir indusert spenning i statorviklingane.

Figur 3 Prinsippskisse trefase synkrongenerator med eit polpar.

Synkronisering mot nett

For at ein skal kunne parallellkøyre mot eit nett er det fire kriteriar som må vere oppfylte.

1. Klemmespenning på nett og generator må vere like store.

2. Spenningane må vere i fase.

3. Lik frekvens. Forandring i frekvens skal i prinsippet vere null, men ein tillater som regel ein liten forskjell då det elles ville vore svært vanskeleg å fase inn ei maskin.

4. Same fasefølje.

Når maskina er magnetisert må generatorspenninga regulerast lik nettspenninga den skal parallellkøyrast mot. Deretter må pådrag justerast slik at frekvens er lik og spenningane er i fase. Til dette nyttar vi i dag synkronoskop (Figur 4). Synkronoskopet vil kople inn effektbrytaren når generator og nett er synkront. På gamle anlegg (les frå 1920-60-tallet) var det nytta lyspærer kopla mellom nett og generator på same fase. Når det var mørkt kopla ein manuelt inn effektbrytaren. Det er fleire koplingsmåtar for bruk av lyspærer men felles for dei er at dei gir ei unøyaktig innfasing. (Megacon)

Når ein generator blir kopla til eit nett med lik generatorspenning, fase og frekvens går det i prinsippet ingen straum gjennom effektbrytaren i det den blir tilkopla. Dette fordi turbinen har eit pådrag som er likt det som må til for å drive i tomgang og alt er likt på begge sider. Det som skjer om generator ikkje er lik nett er at nettet anten må dra opp eller ned genreatoren til sin fase og spenning. Dette kan føre til store forstyrringar på nettet (spenningsdipp) og er ei stor mekanisk påkjenning for maskina.


Figur 4 Megacon Syncronoscop.


Figur 5 Megacon Syncronoscop Kjelde: megacon.com.

 

Drift

I drift vil nettet halde turtallet og frekvensen konstant. Ein klarer ikkje med mindre maskiner (les småkraftverk 1-10MW) å påverke frekvensen på det stive nettet. Når turbinen leverer mekanisk energi vil den dra feltet i rotoren litt framfor nettet (stator) slik at det blir eit gap mellom dei. Nettet held igjen rotoren og det blir produsert elektrisk energi i statoren som blir levert ut på nettet. Om turbinen ikkje leverer kraft på akslingen som er minst like stort som den krafta som trengst for å dra generatoren i tomgang vil feltet i rotoren ligge bak feltet som er i statoren og nettet dreg med seg rotor (og turbin). Generatoren er no ein motor som trekk effekt i staden for å levere. Denne forskyvinga mellom felta må ikkje forvekslast med sakking i ein asynkrongenerator. I ein synkrongenerator ligg feltet framfor nettet, men har same frekvens. I ein asynkron generator vil rotoren ha eit høgare turtal enn frekvensen på nettet, dette kallast sakking.

Magnetisering

Magnetiseringstraumen er ein likestraum som går igjennom rotorviklinga. Når ein har konstant effekt og stivt nett vil cos φ (effektfaktor) variere med magnetiseringstraumen. På denne måten kan ein endre maskina sin cos φ. Generatorspenninga vil òg variere som funksjon av magnetiseringsstraumen. Dersom nettet er stivt vil ein ikkje kunne påverke spenninga i noko vesentleg grad og endringa av magnetiseringstraumen vil berre endre cos φ. Når magnetiseringstraumen er så stor at maskina er overmagnetisert er den kapasitiv, det vil seie at den leverer reaktiv effekt på nettet. Om magnetiseringstraumen er mindre og ein er i det undermagnetiserte området er maskina induktiv og trekker reaktiv effekt (Figur 6).

Om ein reduserer magnetiseringstraumen så langt at ein når punkt 1 på Figur 6 fell maskina ut av synkronisme og den rusar. Dette er Im min. (Thorsen, 2001) (Chapman, 2005)


Figur 6 Effektfaktor for synkronmaskin på stivt nett med konstant effekt.

Generatoren i Hålandsfossen har ein digital regulator som styrer magnetiseringsstraumen etter eit førehandsbestemt settpunkt. Dette settpunktet kan vi regulere med digitale inngangar på regulatoren. Regulatoren kan regulere magnetiseringa med hensyn på både spenning og cos φ. Når den er satt til å regulere med hensyn på spenning vil den endre magnetiseringsstraumen for å halde generatorspenninga lik settpunktet. Når den er i cos φ regulering vil den regulere med hensyn på cos φ for å halde effektfaktoren lik settpunktet. (Electric)

TURBIN

Turbinen i Hålandsfossen aggregat 2 er ein francisturbin. Denne turbintypen er best egna til bruk ved mellomstore og store fallhøgder, 30m – 600m.

Effekt på akslingen til ein turbin er gitt av formelen:

Formel 1 Aktiv effekt turbin i eit vasskraftverk.

                                            P = (l/s * 9,81 * fallmeter) * tap i rørgate og turbin


Figur 7 Francis-turbin. GNU-lisens: nl.wikipedia.org/wiki/Francisturbine.

Bilda under viser ein Francisturbin på innsida. Dei gule komponentane er ledeapparatet og den raude er skovlhjulet. På bildet til venstre er ledeapparatet stengt og til høgre er det heilt opna. Vatnet kjem inn på utsida av dei gule finnane på ledeapparatet og renn inn i skovlhjulet. Vatnet blir deretter drenert ut i senter av skovlhjul. Akslingen ser vi i senter av skovlhjulet.


Figur 8 Avskåren Francisturbin, ledeapparat lukka til venstre og heilt ope til høgre. GNU-lisens: nl.wikipedia.org/wiki/Francisturbine.

 

IEC 104

Kommunikasjonsprotokoll basert på IEC101. IEC104 skal brukast mellom driftssentralen og kraftverket. IEC101 er seriell(rs232/485 ol) medan IEC104 er tcp/ip basert. IEC101 er laga for overvaking av kraftsystem, kontroll og liknande kommunikasjon. Gir mulegheit for å klassifisere og prioritere data. Du kan for eksempel gje beskjed om å ta imot alle data i ei gruppe. Der er det ein mulegheit å setta opp protokollen slik at ein kan få for eksempel all data som har med generatoren å gjera. IEC104 er ein utviding av IEC101 med ekstra synkroniseringsfunksjonar.

Nokre hovudmoment ved IEC104:
- Støtter både rein master kontroll og master/slave
- Kan prioritere data
- Kan dele data inn i grupper(1-16) og hente data frå kvar gruppe Mulegheiter for tidssynkronisering

Forskjellige datatypar:
- Indikering med tidsstempel(56bit)
- Steg informasjon med tidsstempel(56bit)
- Målt verdi med tidsstempel
- Kommandoar.
- Settpunkt

Startside ] Opp ] [Søk]

Copyright © 2002 Øyvind Haugland
Sist endret:  13 januar 2019
 

  Interested in this stuff? Please write to:
 

HTML Counter            stats counter