Den underhållsfria roterande borstlösa mataren
Transcription
Den underhållsfria roterande borstlösa mataren
Den underhållsfria roterande borstlösa mataren VBE-T Borstlös roterande matare med tyristorer och blåtandsteknologi Idé: Minimiera underhållskostnader Maximiera produktion Den borstlösa mataren är ett enkelt sätt att göra kraftproduktion renare, säkrare och mer effektiv. The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01 Problemet: Koldamm The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01 Borstslitage Slitage [mm] Total Mekanisk - Tryck - Strömtäthet - Material - Hastighet - Temperatur - Luftfuktighet Elektrisk Tryck [g/cm2] 15 mm/1000 timmar Lösningen: En snabb borstlös matare Snabb Säker Effektiv Underhållsfri The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01 Lösningen: En borstlös matare Fördelar • Den roterande borstlösa mataren är underhållsfri • Inget koldamm • Inga grova kablar mellan reglerskåp och matare/transformator • Ingen stor magnetiseringstransformator • Ett reglerskåp • Inget behov av polaritetsväxling Nackdelar • • Utrymmeskrav Längre responstid Princip: Roterande borstlös matare Matarstator Matarrotor Generator 2000 A DC 20 A DC ”Längre responstid” Pålitligare än traditionella statiska magnetiseringssystem Kraftöverföringen sker i roterande delarna Inget borstslitage medför inget underhåll Inget koldamm innebär mindre risk för jordfel The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01 Från dioder i den roterande delen ...... EXC 3~ Traditionell roterande bortslös matare med dioder The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01 .... Till fullt styrbara tyristorer i matarrotorn Nya generationen roterande borstlösa matare utrustad med tyristorer The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01 Blixtrande snabb vid ‘start och stopp’ mha Blåtandsteknologi och tyristorer Nya generationen roterande borstlösa matare utrustad med tyristorer och blåtandsteknologi The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01 Har du hört att roterande matare har lång responstid? Inte nu längre! Tyristormatare eller statiskt system Nedstyrning 1 2. 0 1 2. 0 1 2. 0 1 2. 0 1 1. 5 1 1. 5 1 1. 5 1 1. 5 1 1. 5 1 1. 0 111. 10. 0 1 1. 0 1 1. 0 1 1. 0 1 1. 0 1 1. 0 1 0. 5 110. 05. 5 1 0. 5 1 0. 5 1 0. 5 1 0. 5 1 0. 5 1 0. 0 110. 0. 0 1 0. 0 1 0. 0 1 0. 0 1 0. 0 1 0. 0 0 9. 5 0 9. 5 0 9. 5 0 9. 5 0 9. 0 0 9. 0 0 9. 0 0 9. 0 0 8. 5 0 8. 5 0 8. 5 0 8. 5 0 8. 0 0 8. 0 0 8. 0 0 8. 0 1 2. 0 112. 20. 0 1 2. 0 1 1. 5 111. 15. 5 Uppstyrning 1 1. 00 1 1. 00 0 9. 5 009. 95. 5 0 9. 0 009. 90. 0 0 9. 0 0 8. 5 008. 85. 5 0 8. 5 0 8. 0 008. 80. 0 0 8. 0 1 0. 25 1 0. 25 Diodmatare 11 . 00 1 1. 00 1 1. 00 10 . 75 10 . 75 1 0. 75 1 0. 75 10 . 50 10 . 50 1 0. 50 1 0. 50 10 . 25 10 . 25 1 0. 25 1 0. 25 0 9. 5 1 0. 75 1 0. 75 1 0. 50 1 0. 50 11 . 00 1 0. 00 1 0. 00 0 9. 75 0 9. 75 13 3: 7 4: 0 13 3: 7 4: 0 10 . 00 10 . 00 1 0. 00 1 0. 00 09 . 75 09 . 75 0 9. 75 0 9. 75 13 3: 7 4: 5 F ei dl C u rreFn tei [pdluC] u rre n tG[pe nue]ra to Vr o l ta gG e e[pnue] ra RtoeV ra cot ivl taePgoew e[pr u[p u] ] R eAacct ivt ievPeoPwoewr e[p ur ][p u ] 13 3: 7 4: 5 13 3: 7 5: 0 13 3: 7 5: 0 C o nAtrco ltsiv gienPaolw[peu r] [p u ] F re q u e n cCy o[pnu t]ro l s gi n aG el n[pe ura ]to r c u rre nFt r[e] q u e nPScSy s [pgi un a] l [ ] 0 9. 50 0 9. 50 G e n e ra to r c u rre n t h[m ]: 09 . 50 09 . 50 09 . 25 09 . 25 0 9. 25 0 9. 25 09 . 00 09 . 00 0 9. 00 0 9. 00 0 9. 50 0 9. 50 ni :s PSS s gi n a l [ ] hm: ni :s E x c i te r f eiEdl x ccu irtere nr f[ei] dl CcVuerxrecni te [r] f ei dl C[ ]V e x c i te r f ei dl [ ] 0 9. 25 0 9. 25 0 9. 00 0 9. 00 18 0: 7 2: 5 Fä lts tröm p [u] Ak tvi e fe f ktp [u] Rött=Fältström Reak tvi e fe fktp [u] F rekvens H [z] 18 0: 7 3: 0 S ty rs gi na l p [u] Blått=Generatorspänning 18 0 :74 :0 Fä lts tröm [eura]o Genp t rspänn ni g p [u] Ak tv i e fe f ktp [u] hm: ni s: Reak tv i e fe fktp [u] F rekvens H [z] S ty rs g i na l p [u] Gene ra Marknadens snabbaste roterande bortslösa matare Tyristorerna reagerar blixtsnabbt vid spänningsvariationer Snabb trådlös kommunikation mha Blåbandsteknologi Avmagnetisering – Snabbare är du kan föreställa dig. The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01 Trådlösa länken • “Paranslutning” i Firmware • Bluetooth teknologi • Tvåvägskommunikation • Frekvenshopp på 2,45 GHz-bandet • 625 μs per kanal, 79 kanaler • 2-av-3 telegram • Fördröjning mindre än 10 ms • Hög immunitet mot elektromagnetiska fält • Räckvidd 10 m Kommunikationsfel ...... Diodmod • Intern övervakning (self supervision) av stator- och rotorsystem • Rotorsystemet rampar tyristorerna till full utstyrning vilket ger diodkarakteristik • Statorsystemet aktiverar styrning av fältström till matarens stator vilket ger samma egenskaper som en konventionell diodmatare. • Driften fortgår utan avbrott VBE-(T) serien VBE-( T) serien Max Axel St at or ( mm) y ( mm) Max n ( rpm) Max kont If ( A) Max kont Uf ( V) VBE 8 0 0 1800 1000 320 300 1160 VBE 1 2 0 0 1300 1500 450 350 1620 VBE 1 7 0 0 1000 1700 450 650 2140 VBE 2 2 0 0 900 2500 450 850 2650 Beroende på effekt- och/eller forceringsbehov varieras plåtlängden Ex. Rotordiameter Plåtlängd VBE 1700-300-T har: 1700 mm 300 mm Över 8 700 000 störningsfria drifttimmar så här långt .. Problemfri drift Betydande kostbesparingar per aggregat och år The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01 Förbättrar produktiviteten, för alltid Minimala underhållskostnader Ökad tillgänglighet Mindre risk för driftstopp Blixtrande snabbhet The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01 Nyfiken på framtiden? Det är vi också! Hannes Wilhelmsson [email protected] Botemedel mot ”Längre responstid” Send/Receive Send/ Receive EXC 3~ Tyristor och shunt Roterande borstlöst system Statiskt system Telemetri • Mätning av • • Fältström via shunt Fältspänning Matarens AC spänning Rotortemperatur, 6 x Pt100 Tyristorövervakning • Isolationsvärde rotor (jordfel) • • • Avm agne tsi e rni g pu pu pu pu 0 6, 1 2, 5 0 6, 0 6, 1 2. 5 1 2. 5 1 2. 5 0 5, 0 5, 0 5, 1 0, 0 1 0. 0 1 0. 0 1 0. 0 0 4, 0 4, 0 4, 0 7, 5 0 7. 5 0 7. 5 0 3, 0 7. 5 0 3, 0 3, 0 5, 0 0 5. 0 0 2, 0 5. 0 0 1, 0 2. 5 0 2, 0 2, 0 2, 5 0 2. 5 0 1, 0 1, 0 0, 0 0, 0 0 0. 0 13 0: 4 5: 0 P ow e r [p u ] C o n tro l s g i n a l [p u ] 15 2: 7 0: 5 E x c i te r f e i d l c u rre n [ ] 0 2. 5 0 0, 0 0, 13 0: 4 5: 5 13 0: 5 0: 0 0 0. 0 5G5, e n6 0e, ra6 5t,o r 7c0,u rr7e5,n 1t85[0,] 2: 78 5,1: 59P0, SS9 5, s 1gi0 n0, a10l 5,[] 11 0, 11 5, G e n e ra to V r o l ta g e F[pä ltu s tröm]B r1 p[ u ] R e aFcä lts ttrömivBer2Pp[ uo] w e rG e[pne rua ot rs]pänn ni g p[ u ] A c t iv eP ow e r [ps u ] CV e x c i te r f e i d l [] F rekvens H[ z ] - BT-matare 0 0. 0 13 0: 5 0: 5 F re q u e n c y [p u ] 15 2: 7 1: 0 Fe i d l C u rre n t [p u ] 0 5. 0 15 2: 7 2: 0 hm: ni :s C o n tro l s g i n a l [p u ] 15 2: 7 2: 5 F re q u e n c y [p u ] 15 2: 7 3: 0 G e n e ra to r c u rre n t [ ] 15 2: 7 3: 5 PSS s g i n a l [] hm: ni :s S ty rs gi na l p[ u ] - Statiskt system - Diodmatare Krav på reglersnabbhet • Svenska Kraftnät • Stigtid<0,8s (ΔUG 0-90%) • Power System Stabilizer vid >75 MVA • Statnett • Stigtid<0,5s (ΔUG 0-90%) • Fullt utstyrbar (två-kvadrant) • Power System Stabilizer vid >25 MVA • Fingrid • Stigtid<0,3s (ΔUG 0-90%) • Power System Stabilizer vid >50 MVA Stator 2 3 1 4 1. 2. 3. 4. Pole winding Pole core Pole insulation Stator frame The stator core is an essential part of the magnetic circuit. It acts as a magnetic conductor so that the magnetic flux between the poles is not disrupted on the static side. The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01 Rotor 5 4 6 2 1 3 1. 2. 3. 4. 5. 6. Rotor winding Rotor frame Rotor core Connection rings Air screen Wedges The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01 Rectifier 4 2 1 5 3 1. 2. 3. 4. 5. Cooling heatsink Snubber Diode or thyristor Connecting rings Clamp The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01 Svenska kraftnäts föreskrifter SvKFS 2005:2 4 § Enskilda synkrona generatorer i stora och medelstora anläggningar skall följande krav: - Magnetiseringssystemet skall vara dimensionerat för kontinuerlig magnetiseringseffekt, som är 105 % av erforderlig magnetiseringseffekt vid märklast för generatorn. - Med generator i tomgång, som inte är ansluten till elnätet, får svarstiden T för generatorspänningen ej överstiga de i tabellen nedan angivna värdena vid stegändring från 1,0 till 1,1 p.u.*) insignal till spänningsregulatorn. Insignal 1 p.u. är relaterad till nominell generatorspänning. Enskild generator Märkeffekt Sn [MVA] ≤ 50 50-100 ≥ 100 Svarstid T (sekunder) 1,00 1,00-(Sn-50) x 0,004 0,80 *) Uppnå 90 % av resulterande ändring i U Svenska kraftnäts föreskrifter SvKFS 2005:2 5 § ”Stora anläggningar skall, med bibehållen nätanslutning, klara variationer i spänning på en eller flera faser i det anslutande maskade stamnätet ned till 0 % under 0,25 sekunder, följt av ett språng på 25 % och sedan linjärt ökande spänning under 0,5 sekunder upp till 90 % spänning, som därefter består”, enl nedan. U [%] 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 -0,10 -0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 1,20 1,30 t [s] 2 + Fast response + Fast de-excitation + Better supervision 3 1 5 Profinet Send/Receive Send/Receive 3 6 2 1. Exciter rotor 3. Exciter stator 5. Wireless I/O, stator part 7. Main Generator field 2. Thyristor rectifier 4. Wireless I/O, rotor part 6. Voltage regulator 8. Main Generator stator 4 1 7 8 DC-supply Pulse Width Modulation Frekvensoberoende, DC .. Hz Spänningsoberoende 0 ... 500 V 500V, 30A DC AC-Supply 1-phase, 3-phase AC-supply Rotorkort för tyristorstyrning Stator card Bluetooth-modul statorkort Rotor card Referenser- Tyristormatare • Prototyp: Bergeforsen G1 (Vattenfall) • 45 MVA, 115 rpm • Matare 260 V, 1110A DC • Okt 2009 - Sept 2010. 4400 drifttimmar, 78 starter Kvarnsveden • Första kommersiella: Kvarnsveden G2 (Fortum) • 36 MVA, 93,8 rpm • Matare 260V, 920 A DC • Uppstart April 2012 1000 rpm i 10 minuter 53 m/s och 500g