Den underhållsfria roterande borstlösa mataren - Energi Norge
Den underhållsfria roterande borstlösa mataren - Energi Norge
Den underhållsfria roterande borstlösa mataren - Energi Norge
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
<strong>Den</strong> underhållsfria <strong>roterande</strong><br />
borstlösa <strong>mataren</strong><br />
VBE-T Borstlös <strong>roterande</strong> matare med tyristorer och blåtandsteknologi
Idé:<br />
Minimiera underhållskostnader<br />
Maximiera produktion<br />
<strong>Den</strong> borstlösa <strong>mataren</strong> är ett enkelt sätt att göra kraftproduktion<br />
renare, säkrare och mer effektiv.<br />
The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01
Problemet:<br />
Koldamm<br />
The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01
Borstslitage<br />
Slitage [mm]<br />
Total<br />
Mekanisk<br />
- Tryck<br />
- Strömtäthet<br />
- Material<br />
- Hastighet<br />
- Temperatur<br />
- Luftfuktighet<br />
Elektrisk<br />
Tryck [g/cm 2 ]<br />
15 mm/1000 timmar
Lösningen:<br />
En snabb borstlös matare<br />
• Snabb<br />
• Säker<br />
• Effektiv<br />
• Underhållsfri<br />
The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01
Lösningen:<br />
En borstlös matare<br />
Fördelar<br />
• <strong>Den</strong> <strong>roterande</strong> borstlösa <strong>mataren</strong> är underhållsfri<br />
• Inget koldamm<br />
• Inga grova kablar mellan reglerskåp och matare/transformator<br />
• Ingen stor magnetiseringstransformator<br />
• Ett reglerskåp<br />
• Inget behov av polaritetsväxling<br />
Nackdelar<br />
• Utrymmeskrav<br />
• Längre responstid
Princip: Roterande borstlös matare<br />
Matarstator Matarrotor Generator<br />
20 A DC<br />
2000 A DC<br />
”Längre responstid”
Pålitligare än traditionella statiska<br />
magnetiseringssystem<br />
• Kraftöverföringen<br />
sker i <strong>roterande</strong><br />
delarna<br />
• Inget borstslitage<br />
medför inget<br />
underhåll<br />
• Inget koldamm<br />
innebär mindre risk<br />
för jordfel<br />
The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01
Från dioder i den <strong>roterande</strong> delen ......<br />
EXC<br />
3~<br />
Traditionell <strong>roterande</strong> bortslös matare med dioder<br />
The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01
.... Till fullt styrbara tyristorer i matarrotorn<br />
Nya generationen <strong>roterande</strong> borstlösa matare utrustad med tyristorer<br />
The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01
Blixtrande snabb vid ‘start och stopp’ mha<br />
Blåtandsteknologi och tyristorer<br />
Nya generationen <strong>roterande</strong> borstlösa matare utrustad med tyristorer och blåtandsteknologi<br />
The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01
5 .1 1<br />
.1 5 .1 1 5<br />
0 .1 1<br />
5 .0 1<br />
0 .0 1<br />
5 .9 0<br />
0 .9 0<br />
5 .8 0<br />
0 .8 0<br />
0 :4 7 :3 31<br />
5 :4 7 :3 31<br />
0 :5 7 :3 31<br />
:s in<br />
0 .2 1<br />
0 .2 1<br />
5 .1 1<br />
5 .1 1<br />
Har du hört att <strong>roterande</strong> matare har lång responstid?<br />
Inte nu längre!<br />
:mh<br />
5 .1 1<br />
5 .1 1<br />
5 .1 1<br />
.1 0 .1 1 0<br />
0 .1 1<br />
0 .1 1<br />
0 .1 1<br />
0 .1 1<br />
0 .1 1<br />
.0 5 .0 1 5<br />
5 .0 1<br />
5 .0 1<br />
5 .0 1<br />
5 .0 1<br />
5 .0 1<br />
.0 0 .0 1 0<br />
0 .0 1<br />
0 .0 1<br />
0 .0 1<br />
0 .0 1<br />
0 .0 1<br />
00 .1 1<br />
00 .1 1<br />
00 .1 1<br />
00 .1 1<br />
00 .1 1<br />
.9 5 .9 0 5<br />
5 .9 0<br />
5 .9 0<br />
.9 0 .9 0 0<br />
0 .9 0<br />
0 .9 0<br />
.8 5 .8 0 5<br />
5 .8 0<br />
5 .8 0<br />
.8 0 .8 0 0<br />
0 .8 0<br />
0 .8 0<br />
F<br />
ei<br />
.2 1 0 .2 0 .2 1 0 .2 1<br />
0<br />
0 .2 1<br />
0 .2 1<br />
nerr<br />
uCdl<br />
00 .1 1<br />
up[ ei t<br />
]<br />
eneG<br />
] ar<br />
rV ot<br />
5 .9 0<br />
o<br />
egatl<br />
up[<br />
]<br />
ewoPevit<br />
c aeR<br />
r<br />
] up[<br />
]<br />
c A<br />
ewoPevit<br />
r<br />
rup[<br />
up[ ]<br />
noC<br />
ort<br />
s l<br />
angi<br />
l<br />
up[<br />
]<br />
F<br />
c neuqer<br />
up[ noCy ]<br />
eneG<br />
up[ ar<br />
] ot<br />
uc r<br />
tFnerr<br />
][<br />
SSP<br />
angi up[ ] s<br />
l<br />
][<br />
c x E<br />
eti<br />
r<br />
eif<br />
dl<br />
uc<br />
eti nerr<br />
][<br />
uc VC<br />
x e nerr c<br />
eti<br />
r<br />
eif<br />
dl<br />
][<br />
5 :2 7 :0 81<br />
5 .9 0<br />
5 .9 0<br />
57 .0 1<br />
57 .0 1<br />
57 .0 1<br />
05 .0 1<br />
05 .0 1<br />
52 .0 1<br />
52 .0 1<br />
00 .0 1<br />
00 .0 1<br />
57 .9 0<br />
57 .9 0<br />
05 .9 0<br />
52 .9 0<br />
00 .9 0<br />
05 .9 0<br />
57 .0 1<br />
57 .0 1<br />
05 .0 1<br />
52 .0 1<br />
00 .0 1<br />
57 .9 0<br />
05 .9 0<br />
52 .9 0<br />
52 .9 0<br />
00 .9 0<br />
57 .0 1<br />
0 .9 0<br />
05 .0 1<br />
52 .0 1<br />
00 .0 1<br />
57 .9 0<br />
05 .9 0<br />
0 .9 0<br />
0 .9 0<br />
05 .0 1<br />
05 .0 1<br />
52 .0 1<br />
00 .0 1<br />
57 .9 0<br />
52 .9 0<br />
äF<br />
stl<br />
mröt<br />
u [p<br />
]<br />
kA<br />
e vit<br />
fef<br />
k<br />
u [p t<br />
]<br />
an ig sr<br />
u [p l<br />
]<br />
05 .9 0<br />
52 .0 1<br />
5 .8 0<br />
5 .8 0<br />
5 .8 0<br />
00 .0 1<br />
0 .8 0<br />
0 .8 0<br />
57 .9 0<br />
52 .9 0<br />
05 .9 0<br />
0 .8 0<br />
0 :4 7 :3 31<br />
5 :4 7 :3 31<br />
0 :5 7 :3 31<br />
:mh<br />
in<br />
:s<br />
F<br />
t<br />
up[<br />
ar<br />
o<br />
]<br />
up[<br />
]<br />
s l<br />
angi<br />
l<br />
eneG<br />
ar<br />
ot<br />
uc r<br />
nerr<br />
t<br />
][<br />
SSP<br />
s<br />
angi<br />
l<br />
][<br />
r<br />
dl<br />
eti<br />
r<br />
eif<br />
dl<br />
][<br />
52 .9 0<br />
z<br />
]<br />
S<br />
yt<br />
an ig sr<br />
u [p l<br />
]<br />
ra eneG<br />
Uppstyrning<br />
Nedstyrning<br />
Tyristormatare<br />
eller statiskt<br />
system<br />
Diodmatare<br />
y c neuqer<br />
ort<br />
r<br />
ewoPevit<br />
c A<br />
ewoPevit<br />
c aeR<br />
up[<br />
egatl<br />
rV ot<br />
c x e<br />
eneG<br />
VC<br />
][<br />
nerr<br />
eif<br />
uCdl<br />
c x E<br />
Rött=Fältström<br />
kaeR<br />
e vit<br />
fef<br />
k<br />
u [p t<br />
]<br />
re F<br />
[H snevk<br />
z<br />
]<br />
S<br />
yt<br />
Blått=Generatorspänning<br />
.9 0 00 .9 0<br />
00 .9 0<br />
00 .9 0<br />
00<br />
0 :4 7 :0 81<br />
0 :3 7 :0 81<br />
:mh<br />
in<br />
:s<br />
äF<br />
stl<br />
kA<br />
e vit<br />
fef<br />
k<br />
u [p t<br />
]<br />
kaeR<br />
e vit<br />
fef<br />
k<br />
u [p t<br />
]<br />
re F<br />
[H snevk<br />
eneGmröt<br />
u [p ra<br />
] to<br />
g in nnäpsr<br />
u [p<br />
]
Marknadens snabbaste <strong>roterande</strong> bortslösa matare<br />
• Tyristorerna reagerar<br />
blixtsnabbt vid<br />
spänningsvariationer<br />
• Snabb trådlös<br />
kommunikation mha<br />
Blåbandsteknologi<br />
Avmagnetisering – Snabbare är du kan föreställa dig.<br />
The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01
Trådlösa länken<br />
• “Paranslutning” i Firmware<br />
• Bluetooth teknologi<br />
• Tvåvägskommunikation<br />
• Frekvenshopp på 2,45 GHz-bandet<br />
• 625 μs per kanal, 79 kanaler<br />
• 2-av-3 telegram<br />
• Fördröjning mindre än 10 ms<br />
• Hög immunitet mot elektromagnetiska fält<br />
• Räckvidd 10 m
Kommunikationsfel ...... Diodmod<br />
• Intern övervakning (self supervision) av stator- och<br />
rotorsystem<br />
• Rotorsystemet rampar tyristorerna till full utstyrning<br />
vilket ger diodkarakteristik<br />
• Statorsystemet aktiverar styrning av fältström till<br />
<strong>mataren</strong>s stator vilket ger samma egenskaper<br />
som en konventionell diodmatare.<br />
• Driften fortgår utan avbrott
VBE-(T) serien<br />
VBE-(T)<br />
serien<br />
Max n<br />
(rpm)<br />
Max kont<br />
If (A)<br />
Max kont<br />
Uf (V)<br />
Max Axel <br />
(mm)<br />
St at or <br />
y (mm)<br />
VBE 800 1800 1000 320 300 1160<br />
VBE 1200 1300 1500 450 350 1620<br />
VBE 1700 1000 1700 450 650 2140<br />
VBE 2200 900 2500 450 850 2650<br />
Beroende på effekt- och/eller forceringsbehov<br />
varieras plåtlängden<br />
Ex.<br />
Rotordiameter<br />
Plåtlängd<br />
VBE 1700-300-T har:<br />
1700 mm<br />
300 mm
Över 8 700 000 störningsfria drifttimmar så här långt ..<br />
• Problemfri drift<br />
• Betydande kostbesparingar<br />
per aggregat och år<br />
The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01
Förbättrar produktiviteten, för alltid<br />
• Minimala<br />
underhållskostnader<br />
• Ökad tillgänglighet<br />
• Mindre risk för<br />
driftstopp<br />
• Blixtrande snabbhet<br />
The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01
Nyfiken på framtiden? Det är vi också!<br />
Hannes Wilhelmsson<br />
hannes.wilhelmsson@vgpower.com
Botemedel mot ”Längre responstid”<br />
Send/Receive<br />
Send/<br />
Receive<br />
EXC<br />
3~
Tyristor och shunt
Roterande borstlöst system<br />
Statiskt system
Telemetri<br />
• Mätning av<br />
• Fältström via shunt<br />
• Fältspänning<br />
• Matarens AC spänning<br />
• Rotortemperatur, 6 x Pt100<br />
• Tyristorövervakning<br />
• Isolationsvärde rotor (jordfel)
enga mvA<br />
0:37:251<br />
angi<br />
5:05:031<br />
0:27:251<br />
e ist<br />
up[<br />
,5 11<br />
ewoPevit<br />
,5 01<br />
g inr<br />
pu<br />
pu<br />
pu<br />
:mh<br />
in<br />
:s<br />
c A<br />
5:17:251<br />
0:17:251<br />
5:07:251<br />
5:27:251<br />
0:05:031<br />
5.21<br />
0.01<br />
5.70<br />
0.50<br />
5.20<br />
5:37:251<br />
0.00<br />
5.21<br />
0.01<br />
5.70<br />
0.50<br />
5.20<br />
0.00<br />
F<br />
ei<br />
nerr<br />
uCdl<br />
t<br />
up[<br />
]<br />
eneG<br />
ar<br />
rV ot<br />
o<br />
up[<br />
egatl<br />
]<br />
ewoPevit<br />
c aeR<br />
r<br />
up[<br />
]<br />
g in nnäpsr<br />
,5 8<br />
r<br />
nerr<br />
]<br />
noC<br />
ort<br />
s l<br />
,5 7<br />
l<br />
up[<br />
]<br />
F<br />
y c neuqer<br />
up[<br />
]<br />
eneG<br />
ar<br />
ot<br />
uc r<br />
nerr<br />
t<br />
][<br />
SSP<br />
s<br />
angi<br />
l<br />
][<br />
c x E<br />
eti<br />
r<br />
eif<br />
dl<br />
nerr<br />
uc<br />
][<br />
VC<br />
c x e<br />
s<br />
eti<br />
r<br />
eif<br />
dl<br />
][<br />
,5 5<br />
,0 6<br />
,5 6<br />
,0 7<br />
[p l ] u<br />
,0 8<br />
uc r<br />
,0 9<br />
,5 9<br />
,0 01<br />
an ig sr<br />
,0 11<br />
eneG<br />
pu<br />
,6 0<br />
5 ,2 1<br />
,6 0<br />
,6 0<br />
,5 0<br />
,5 0<br />
,5 0<br />
0 ,0 1<br />
,4 0<br />
,4 0<br />
,4 0<br />
5 ,7 0<br />
,3 0<br />
,3 0<br />
,3 0<br />
0 ,5 0<br />
,2 0<br />
,2 0<br />
,2 0<br />
5 ,2 0<br />
,1 0<br />
,1 0<br />
,1 0<br />
,0 0<br />
0 ,0 0<br />
,0 0<br />
,0 0<br />
äF<br />
stl<br />
mört<br />
1r B<br />
[p ] u<br />
äF<br />
stl<br />
mört<br />
2r B<br />
[p ] u<br />
5.21<br />
0.01<br />
5.70<br />
0.50<br />
5.20<br />
0.00<br />
:mh<br />
in<br />
:s<br />
ene G<br />
to ar<br />
snevker<br />
z [H<br />
[p ] u<br />
F<br />
5:54:031<br />
]<br />
yt S<br />
up[<br />
up[<br />
ewoPe<br />
r<br />
noC<br />
0:54:031<br />
angi<br />
ort<br />
]<br />
s l<br />
l<br />
]<br />
F<br />
up[<br />
]<br />
ar<br />
t<br />
][<br />
y c neuqer<br />
s<br />
angi<br />
ot<br />
l<br />
SSP<br />
][<br />
- BT-matare - Statiskt system - Diodmatare
Krav på reglersnabbhet<br />
• Svenska Kraftnät<br />
• Stigtid75 MVA<br />
• Statnett<br />
• Stigtid25 MVA<br />
• Fingrid<br />
• Stigtid50 MVA
Stator<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
1. Pole winding<br />
2. Pole core<br />
3. Pole insulation<br />
4. Stator frame<br />
The stator core is an essential part of the magnetic circuit. It acts as a magnetic conductor<br />
so that the magnetic flux between the poles is not disrupted on the static side.<br />
The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01
Rotor<br />
5<br />
4<br />
6<br />
1<br />
2<br />
3<br />
1. Rotor winding<br />
2. Rotor frame<br />
3. Rotor core<br />
4. Connection rings<br />
5. Air screen<br />
6. Wedges<br />
The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01
Rectifier<br />
2<br />
4<br />
1<br />
5<br />
3<br />
1. Cooling heatsink<br />
2. Snubber<br />
3. Diode or thyristor<br />
4. Connecting rings<br />
5. Clamp<br />
The maintenance free exciter, Hannes Wilhelmsson | 2013-03-01
Svenska kraftnäts föreskrifter<br />
SvKFS 2005:2<br />
4 § Enskilda synkrona generatorer i stora och medelstora anläggningar skall<br />
följande krav:<br />
- Magnetiseringssystemet skall vara dimensionerat för kontinuerlig<br />
magnetiseringseffekt, som är 105 % av erforderlig magnetiseringseffekt vid<br />
märklast för generatorn.<br />
- Med generator i tomgång, som inte är ansluten till elnätet, får svarstiden T för<br />
generatorspänningen ej överstiga de i tabellen nedan angivna värdena vid<br />
stegändring från 1,0 till 1,1 p.u.*) insignal till spänningsregulatorn. Insignal 1 p.u.<br />
är relaterad till nominell generatorspänning.<br />
Enskild generator<br />
Svarstid T<br />
Märkeffekt Sn [MVA]<br />
(sekunder)<br />
≤ 50 1,00<br />
50-100 1,00-(Sn-50) x 0,004<br />
≥ 100 0,80<br />
*) Uppnå 90 % av resulterande<br />
ändring i U
Svenska kraftnäts föreskrifter SvKFS 2005:2<br />
5 § ”Stora anläggningar skall, med bibehållen nätanslutning, klara variationer i<br />
spänning på en eller flera faser i det anslutande maskade stamnätet ned till 0 %<br />
under 0,25 sekunder, följt av ett språng på 25 % och sedan linjärt ökande spänning<br />
under 0,5 sekunder upp till 90 % spänning, som därefter består”, enl nedan.<br />
U [%]<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
-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<br />
t [s]
2<br />
+ Fast response<br />
+ Fast de-excitation<br />
+ Better supervision<br />
Profinet<br />
Send/Receive<br />
5<br />
3<br />
1<br />
Send/Receive<br />
4<br />
6<br />
3<br />
1. Exciter rotor 2. Thyristor rectifier<br />
3. Exciter stator 4. Wireless I/O, rotor part<br />
5. Wireless I/O, stator part 6. Voltage regulator<br />
7. Main Generator field 8. Main Generator stator<br />
1<br />
2 7<br />
8
DC-supply<br />
Pulse Width Modulation<br />
Frekvensoberoende, DC .. Hz<br />
Spänningsoberoende 0 ... 500 V<br />
500V, 30A DC<br />
AC-Supply<br />
1-phase,<br />
3-phase<br />
AC-supply
Rotorkort för tyristorstyrning
Stator card<br />
Bluetooth-modul<br />
statorkort<br />
Rotor card
Referenser- Tyristormatare<br />
• Prototyp: Bergeforsen G1 (Vattenfall)<br />
• 45 MVA, 115 rpm<br />
• Matare 260 V, 1110A DC<br />
• Okt 2009 - Sept 2010. 4400 drifttimmar, 78 starter<br />
Kvarnsveden<br />
• Första kommersiella: Kvarnsveden G2 (Fortum)<br />
• 36 MVA, 93,8 rpm<br />
• Matare 260V, 920 A DC<br />
• Uppstart April 2012
1000 rpm i 10 minuter<br />
53 m/s och 500g
Change language