Naslov (srp)

Естимација и предикција термичког стања ротора хидрогенератора и утицај на граничне вредности реактивних снага : докторска дисертација

Autor

Klasnić, Ilija, 1989-

Doprinosi

Lazarević, Zoran, 1956-

Opis (eng)

The ongoing energy transition implies increasing penetration of renewable energysources into the power system, which significantly affects the manner of exploitation ofconventional generating units. The consequence of the intermittent production cycling ofrenewable energy sources is the need for increased flexibility of conventional generating unitsin order to preserve system stability. In conditions of long-term voltage instability, the availablecapability for voltage regulation, which is available to conventional generators, depends on thetemperature rise of the generator parts. The temperature rise determines the maximum outputpower (rated value) of the generator. When the hydrogenerator operates at a power lower thanthe rated electrical output power, there is an additional short-term thermal capability available.Knowing of the hydrogenerator rotor thermal capability is of key importance for the possibilityof the generator short-term operation outside the permitted operating area defined by the staticoperating diagram and the use of the remaining short-term thermal capability.This dissertation is aimed at improving the estimation and prediction of the hydrogeneratorrotor thermal capability and its influence on the reactive power capabilities. For this purpose,a combined coupled thermal-electrical model of the hydrogenerator field winding wasdeveloped based on the finite difference method, which allows insight into the completethermal image of the field winding. An algorithm was developed for determining thetemperature of the hydrogenerator field winding by solving a combined coupled thermal-electrical model.For the purposes of verifying the average field winding temperature of the hydrogenerator,which is obtained using the developed coupled model, two estimator models were developedto determine the average field winding temperature of the hydrogenerator based on themeasurement of electrical quantities and temperatures in the power plant.Experimental measurements were carried out during the heat run test on a realhydrogenerator. After that, the verification of the developed combined thermal-electrical modelof the field winding and estimator models for determining the average field windingtemperature was done using experimental measurements. A model for estimation of the fieldwinding hot spot temperature was developed based on field current measurement and anaverage field winding temperature.As part of the analysis of the influence of the field winding thermal capability on the limitvalues of reactive power, an algorithm was developed for adaptive adjustment of theoverexcitation limiter. The algorithm is based on the use of the entire available rotor thermalcapability in order to increase the flexibility of operation in overexcited operating conditions.This dissertation provides contributions related to the condition monitoring, planning of theoverhaul inspections and exploitation of hydrogenerator.

Opis (srp)

Транзиција енергетског сектора подразумева све већу пенетрацијуобновљивих извора енергије у електроенергетски систем што значајно утиче на начинекплоатације конвенционалних производних јединица. Последица интермитентнеприроде рада обновљивих извора енергије је потреба за повећаном флексибилношћуконвенционалних производних јединица у циљу очувања стабилности система. Уусловима појаве дуготрајне нестабилности напона, расположиви капацитет зарегулацију напона, којим распoлaжу конвенционални генератори, зависи од порастатемпературе генератора. Пораст температуре одређује максималну излазну снагу(називну вредност) генератора. Када хидрогенератор ради са снагом нижом од називнеизлазне електричне снаге постоји преостали краткорочни топлотни капацитет нарасполагању. Познавање термичког стања ротора хидрогенератора је од кључног значајаза могућност краткотрајног рада генератора изван дозвољене радне области дефинисанестационарним погонским дијаграмом и искоришћења краткорочног преосталогтермичког капацитета.Основни циљеви ове дисертације су унапређење естимације и предикције термичкогстања ротора хидрогенератора и његов утицај на граничне вредности реактивних снага.У ту сврху је развијен комбиновани спрегнути термичко-електрични модела намотајаротора хидрогенератора базиран на методи коначних разлика који омогућава увид укомплетну термичку слику намотаја ротора. Развијен је алгоритам за одређивањетемпературе намотаја ротора хидрогенератора решавањем комбинованог спрегнутогтермичко-електричног модела.За потребе верификације средње температуре намотаја ротора хидрогенератора којукао резултат даје развијени модел, развијена су два естиматорска модела за одређивањесредње вредности температуре намотаја ротора хидрогенератора на основу мерењаелектричних величина и температура.Спроведена су експериментална мерења током спровођења огледа загревања нареалном хидрогенератору. Потом је урађена верификација развијеног комбинованогспрегнутог термичко-електричног модела намотаја ротора и естиматорских модела заодређивање средње вредности температуре намотаја ротора коришћењемексперименталних мерења. Развијен је модел за естимацију најтоплије тачке на основумерења струје и средње вредности температуре намотаја ротора.У оквиру анализе утицаја термичког стања ротора на граничне вредности реактивнихснага развијен је алгоритам за адаптивно подешавање лимитера максималне струјеротора. Алгоритам се базира на коришћењу целокупно расположивог термичкогкапацитета ротора у циљу повећања флексибилности рада у надпобуђеним режимимарада. Доприноси остварени у овој дисертацији имају велики значај за надзор стања,планирање ремонтних активности и експлоатацију хидрогенератора

Opis (srp)

Електротехника и рачунарство - Енергетски претварачи и погони / Electrical and Computer Engineering -Power converters and drives Datum odbrane: 29.09.2023.

Jezik

srpski

Datum

2023

Licenca

Ovo delo je licencirano pod uslovima licence
Creative Commons CC BY-NC-ND 3.0 AT - Creative Commons Autorstvo - Nekomercijalno - Bez prerada 3.0 Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/at/legalcode

Predmet

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Električne mašine. Transformatori. Ispravljači

hydrogenerator, field winding, rotor thermal capacity, reactive power, coupled thermal-electrical model, hot spot

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Električne mašine. Transformatori. Ispravljači

хидрогенератор, намотај ротора, термички капацитет ротора, реактивна снага, спрегнути термичко-електрични модел, најтоплија тачка