Spenningsregulering av synkrongenerator i vannkraftverk tilkoblet distribusjonsnett

Abstract

Denne bacheloroppgaven omhandler vannkraftverk og vurderer tiltak for å opprettholde funksjonskravet knyttet til produksjonsanlegget. Bakgrunnen for oppgaven er børsteløse produksjonsanlegg som ikke klarer å holde spenningsøkningen under 15% av nominell spenning ved lastavslag i øydrift. En dynamisk simuleringsmodell av et børsteløst produksjonsanlegg er utviklet i analyseprogrammet DIgSILENT PowerFactory.

De dynamiske analysene tar utgangspunkt i ulike driftssituasjoner; produksjon i over-/undermagnetisert drift med fullt eller delvist lastavslag; undersøkelse av spenningsregulatoren; treghetsmoment; synkon- reaktanser; og tidskonstanter. Spenningsøkningen som oppstår etter lastavslaget blir studert. Statiske produksjonsanlegg blir også undersøkt opp mot samme problem.

En komplett løsning for opprettholdelse av funksjonskravet er ikke presentert i denne rapporten. Tiltak som kan implementeres for børsteløse synkrongeneratorer for opprettholdelse av funksjonskravet inkluderer blåtann-styrt tyristor, bytte til statisk magnetisering, restriksjon av drift, og en vurdering av synkronreaktanser. Tiltakene blir delt inn i to kategorier; de som kan implementeres på eksisterende anlegg, og de som vurderes ved prosjektering av nye anlegg. Tiltakene bør vurderes opp mot sannsyn- ligheten for at anlegget utsettes for øydrift samt kostnaden tiltakene vil påføre

This bachelor thesis addresses hydro power plants and considers measures to meet the functional requirements related to production plants. The background for this thesis is in the event of load shedding in island operation, brushless production plants are unable to keep the voltage from rising above 15% of nominal voltage. A dynamic simulation model of a brushless production plant has been developed in the analysis program DIgSILENT PowerFactory.

The dynamic analyses are based on different operating situations; production in over- / under-magnetized operation with full or partial load shedding; examination of the voltage regulator; moment of inertia; synchronous reactance; and time constants. The overvoltage that occurs after the load shedding is studied. Static production plants are investigated towards the same problem.

A complete solution for maintaining the functional requirement is not presented in this report. Measures which can be implemented in brushless synchronous generators to maintain the functional requirement includes Bluetooth-controlled thyristor, switch to static excitation, operation restriction, and an assess- ment of synchronous reactances. The measures are divided into two categories; those that can be implemented on existing facilities, and those that can be considered when designing new facilities. The measures should be assessed against the possibility that the plant will be exposed to island operations as well as the cost the measures will impose