VANNKRAFTLABORATORIET

Like dokumenter
Vannkraftlaboratoriet

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Løsningsforslag til hjemmeøving nr.6 Fag SO122E Kraftelektronikk

1 Lavpassfilter Lavpassfilteret påtrykkes en inngangsspenning på 1 V ved t = 0. Spenningen over spolen er vist i figuren under.

Fysikkolympiaden Norsk finale 2013

OPPGAVE 1 Francis Turbin

Formelsamling i Regtek. Andreas Klausen. (Kontrollør Sondre S. Tørdal) 4. september 2012

Fart. Eksempel: Gjennomsnittsfart

PD-regulator med faseforbedrende egenskaper. Denne ma dessuten klare

TALM 1004 Matematikk 2-Eksamen mandag 4.mai 2015 LØSNING. 5 klokketimer TALM1004-A. Matematikk 2. Kåre Bjørvik. Kalkulator: Type C

Hva betyr turbinen for inntekten?

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

TFY4106 Eksamen 9 aug Løsningsforslag

Løsningsforslag til sluttprøven i emne EK3114 Automatisering og vannkraftregulering

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi Program for elektro- og datateknikk 7004 TRONDHEIM

KONTINUASJONSEKSAMEN I FAG TEP 4140 STRØMNINGSLÆRE 2 Dato??. august 2004 Tid: kl. 09:00 14:00

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

STAD. Innreguleringsventil ENGINEERING ADVANTAGE

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Høst 97 Utsatt eksamen

EKSAMEN I FAG SIF 4014 FYSIKK 3 Onsdag 2. desember 1998 kl

41307 Kraftelektroniske motordrifter Løsningsforslag Kapittel 5 Likestrømsmaskiner

Løsning til eksamen i EK3114 Automatisering og vannkraftregulering ved Høgskolen i Sørøst-Norge

FYS3220 Filteroppave Oppgave og løsningsforslag v. H.Balk

Løsningsforslag: Kurs TEP4195 TURBOMASKINER. NTNU Institutt for Energi- og Prosessteknikk FREDAG 21. MAI 2004 TID: 09:00 13:00

Arbeid og kinetisk energi

Arbeid og kinetisk energi

BEDRIFTSØKONOMISK ANALYSE MAN 8898 / 8998

SLUTTPRØVE. Løsningsforslag. Antall oppgaver: 4 KANDIDATEN MÅ SELV KONTROLLERE AT OPPGAVESETTET ER FULLSTENDIG

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

brukes mest for større deler som blir utsatt for kraftig og støtvis påkjenning, tannhjul, kulelager etc. på en aksel

FYS3220 Forelesningsnotat H.Balk

Betinget bevegelse og friksjon

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 19/8 2016

Løsningsforslag LO346E Dynamiske Systemer H 06 eksamen 21. november 2006

TEP 4120 Termodynamikk 1. Oppsummering Kap. 5. Oppsummering Kap. 5

Betinget bevegelse og friksjon

Svingekammer Nøkkel til stabil vannvei. Kaspar Vereide PhD Stipendiat

Kraftelektronikk (Elkraft 2 høst), Løsningsforslag til øvingssett 3, høst 2005

SLUTTPRØVE. EMNEANSVARLIG: Finn Aakre Haugen. Tlf Epost: Antall sider: 15 (medregnet denne forsiden)

Norges teknisk- naturvitenskapelige universitet. Institutt for teknisk kybernetikk. Lsningsforslag ving 7. a) Ser pa lokomotiv og en vogn.

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I TEP4145 KLASSISK MEKANIKK Mandag 21. mai 2007 kl Løsningsforslaget er på i alt 9 sider.

Analyse av passive elektriske filtrer

Eksamensoppgave i TALM1004 Matematikk 2

Løsning til sluttprøve i EK3114 Automatisering og vannkraftregulering ved Høgskolen i Telemark

NYE METODER FOR REGULERING AV VANNKRAFTANLEGG

til eksamen i SIF5036 Matematisk modellering 14. desember 2002.

Turbiner - Virkningsgrader og slukeevne

Determinanter. Kapittel 6. Determinanter for 2 2-matriser. La oss beregne arealet av dette parallellogrammet. Vi tegner på noen hjelpelinjer:

Forvitrer norsk vannkraftkompetanse? Dr.ing. Steinar Faanes Konserndirektør service og produksjon

Norges teknisk- naturvitenskapelige universitet. Institutt for teknisk kybernetikk. Lsningsforslag ving 4. a) Vi far. K q. K p. D m. dvs.

Løsning til eksamen i EK3112 Automatiseringsteknikk for elkraft

Forelesning, TMA4110 Torsdag 11/9

EKSAMENSOPPGAVE. Høgskolen i Telemark. EMNE: EK3112 Automatiseringsteknikk for elkraft. EMNEANSVARLIG: Finn Haugen (tlf ).

Kondenserte fasers fysikk Modul 2

Løsningsforslag oppgaver FYS3220 uke43 H2009 HBalk

HVDC-kabler -utfordringer for systemdriften

Betinget bevegelse og friksjon

Oppgaver til Dynamiske systemer 1

Oppgave 1 Forenklet modell av hjulopphenget Hjulopphenget er dimensjonert slik at polene til modellen blir 5±

Eksamensoppgave i TALM1004 Matematikk 2

Eksempler på registrering av driftsforstyrrelser. Olve Mogstad FASIT for produksjonsanlegg,

Kurs TEP4195 TURBOMASKINER

Løsningsforslag Analyseøving 4

TALM1003-A Matematikk 1 Grunnlagsfag - 10 studiepoeng

Eksamensoppgave i TFY4190 Instrumentering

Dynamisk Analyse av vannkraftverk

Oppgave 1 Forenklet modell av hjulopphenget Hjulopphenget er dimensjonert slik at polene til modellen blir 4± fjæra er da lik:

Totankprosjektrapport

Eksamensoppgave i TALM1004 Matematikk 2 LØSNING

LØSNING. Eksamensoppgave i TALM1004 Matematikk 2. Institutt for allmennfag. Faglig kontakt under eksamen: Kåre Bjørvik Tlf.

H Laplacetransformasjon, transientanalyse og Z- transformasjon

Sivilingeniørutdanningen i Narvik Integrert Bygningsteknologi Høsten Løsningsforslag. Kontinuasjonseksamen 4. august 1998

Vil du si at en nybegynner i felespill baserer sitt spill hovedsakelig på foroverkopling eller på tilbakekopling? Hva med en profesjonell utøver?

Løsningsforslag. b) Hva er den totale admittansen til parallellkoblingen i figuren over? Oppgi både modul og fasevinkel.

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I TFY4160 BØLGEFYSIKK Mandag 3. desember 2007 kl

Løsningsforslag Eksamen i Elektriske Maskiner TELE2006 HIST 19 mai 2015 PGli

Analyseverktøy. Eltransport Hva trenger vi å vite

Produksjonsteknisk konferanse 2013

Oppgradering Hol I kraftverk

Eksamen i Ikkelineær dynamikk, fag TFY 4305 Onsdag 30. november 2005 Løsninger

Norsk Fysikklærerforening Norsk Fysisk Selskaps faggruppe for undervisning

Skinndybde. FYS 2130

LØSNINGSFORSLAG Eksamen i emne SIE4006, Digitalteknikk med kretsteknikk, fredag 16. mai 2003

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Permanentmagnetiserte motorer

Arbeid og kinetisk energi

EKSAMENSFORSIDE Skriftlig eksamen med tilsyn

Egil Opsahl Daglig leder, CleanPower AS. Petropol 24. feb 2011, Petrosenteret Kristiansund

Den hue ventilen med den store forskjellen

x(t) = sin(1000t)+cos(1000t). Amplituden til det stasjonære utgangssignalet er da lik:

(1 + x 2 + y 2 ) 2 = 1 x2 + y 2. (1 + x 2 + y 2 ) 2, x 2y

KILE Problematikk FASIT dagene Jørn Schaug-Pettersen, Statnett Avd. for vern og feilanalyse.

Samarbeid mellom kraftselskap, leverandør og universitet gir ny viten

FoU for turbiner til vannkraft

EU 10i. Veil. pris ,- (inkl. mva)

Eksamen S2 høst 2009 Løsning Del 1

4. Viktige kvantemekaniske teoremer

Sak: Nordisk frekvensstabilitet/utvikling FCR/Fjerning av grunnleveranse

Transkript:

VANNKRAFLABORAORIE INRODUKSJON Preentajon av PhD tuentene arbei SYSEMDYNAMIKK I VANNKRAFVERK 1

PhD Oppgaver Einar: rykkvibrajoner i Franciturbiner Jørgen: Virkninggramålinger lave fall Pål-ore: ap i ikke-tajonær trømning Håkon: Demping av trykkpulajoner i ugerør Hari: Sanerojon i omreininghulrommet Wei Zhao: Labyrinttetninger, foku på måturbiner 2

Sytemynamikk i Vannkraftverk Generelt om tabilitet og trykkvingninger ranienter Reguleringtabilitet Sekunærregulering, konekven ve effektkjøring Speielt om reverible pumpeturbiner Karakteritikker til forkjell fra Franci 3

rykkøkning ve turbinavlag rykk [mv 95 90 85 80 75 70 0 50 100 150 200 250 300 i [ek]

orbjørn K. Nielen Vannkraftlaboratoriet, NNU Allievi ligninger Bevegeleligningen "F m a" Ag H x Q + + kq Q t 0 QcA pa l pa pa + l l Kontinuitetligningen: mae inn - mae ut akkumulert mae H t + 2 a Ag Q x 0 Hook lov: Lyhatighet: ΔL L a Δp K { } K ρ

rykktøt a ΔH Joukowky: aδv ΔH g L [ mv ] 2L a når ventilen lukketi: 2L L a t [ek] ΔH aδv g 2L a L 2 L ga Q L når L > 2L a

Uelatik H 1 H 2 L A Q 0 Newton 2. Lov gir: ρga H H 1 2 ρ AL Q ΔQ 0 Q0 Q0 og t 1 A Q t L ΔH L ga ΔQ L når L >> 2L a

Vannkraftytemet Svingejakt urtall Referaner Regulator Parametere Ventil Servo

180 170 160 150 140 130 0 500 1000 1500 i 100 50 Dynamike fenomener Preure in front of the turbine 90 80 70 60 0 50 150 200 ime [ec] rykk foran turbinen Sjaktvingninger Bølger i åpen kanal Reguleringtabilitet Store latenringer Stajonær rift

Blokk iagram P el Ref.turtall _ Δ n Regulator å _ P urbin og h Δ P vannvei Svingmae i ti urtall a ien et tar å akelerere generator fra null til nominell turtall me full lat moment e tørre a e bere w ien et tar å akelerere vannmaene fra 0 til nominell vannføring e minre w e bere

ikontanten a: ω M I t a I ω o P max ωo I a M Moment I Polare treghetmoment 2 GD I mr 4 2 2 GD ω0 a 4 P max 2 illøptien for vannmaene: w Q gh o o L A Sum Lenge/Areal fra nærmete frie vannpeil opptrøm til nærmete frie vannpeil netrøm turbinen

A F/L max 6 B Stabilitetkriterier Faemargin: > ca 30 o Forterkningmargin: < -3 B N max -3B urtall-latforholet normalt < - 2 B og i alle fall ikke over 0 B U-rørtoppen ikke høyere enn hovetoppen i turtall-lat-forholet, og ikke mer enn 6 B over grunnkurven. Slik er vannkraftverkene opprinnelig imenjonert, gjeler et fortatt?

Frekven og latregulering Primærregulering hole frekvenen tabil ve kort ti fortyrreler Sekunærregulering regulere effekten over lengre ti på 50±0.1 Hz

Vannkraftverkene er opprinnelig bygget for optimal energiproukjon Primekanimer og etterpørel etter effekt enret ratik kjøremønteret Økt behov for ytemtjeneter, roterene reerve, frekven- og penningregulering Frekvenregulering i NORDEL kjer i hoveak vha nork vannkraft

NORDEL krav min 6000 MW/Hz til regulertyrke Hz 50.1 Hz 50.0 Hz 49.9 Hz 600 MW P MW Frekvenen må ikke uner 49.9 Hz

Sekunærregulering Hz 50.1 Hz 50.0 Hz 49.9 Hz Øke effekt Enre tatikk 600 MW P MW

Slik gjøre et vel fortatt... Effekt 1 time ± 15 min 7h 8h ime

Prognoer for tørre latenringer Opplating er nå opp mot 50 MW/ min Hvi regulertyrken er 6000 MW/Hz ve 50 Hz å er tien man har til råighet før man kommer til 49,9 Hz: 6000MW/Hz * 0.1 Hz / 50 MW/min 12 min Fremtiig prognoe: 200 MW/min Sytemet er i perioer marginalt! En løning latfølge, eikere noen tore kraftverk til å følge opplatingrampen

Hvoran virker reguleringytemet på ramper? -P G n ref * n 1 b t 1+ 1 W 1+ 0.5 W a 1 n * n

Reorganiering: 1 2 * P H b b n n G w a t t + + W a t t H b b 1 2 + + n n * -P G eller:

0 1 2 0 * 0 * lim lim lim Δ + + P H b b n n t n t n G w a t t t Step-repon tranfer funkjonion: Step-repon gir intet tajonært frekvenavvik

Simulert tep repon 0.1 0.05 Frequency eviation Hz 0-0.05-0.1-0.15-0.2-0.25 0 10 20 30 40 50 60 70 80 ime Sec

Primær regulering Frequency eviation meaure in the Norel gri when Formark 3 trip from 500 MW ref, Ritva Hirvonen, IVS

Rampe Effekt ΔP G -ny ΔP G i

Rampen tranfere funkjon 2 P P G G Δ P b P H b b n n t n t n G t G w a t t t Δ Δ + + 1 2 2 0 * 0 * lim lim lim Rampe repon Frekvenavvik Gir tajonært frekvenavvik uner opplating

Frekvenen uner en opplating ramping 0.05 Frequency eviation from 50 Hz 0-0.05-0.1 b t ΔP G Grenen på ±0.1 Hz -0.15 0 50 100 150 200 ime ec

Konklujon Latfølge kan være en måte å møte høyere opplaninghatigeter på Men Ramping gir frekvenavvik uner opplatningen Me effekter 5000-10000 MW om eltar i frekvenreguleringen, vil normale regulatorparametere klare 150-300 MW/min uten å gå uner frekvengrenen på ± 0.1 Hz Ytterligere forbering Nye, forberee regulator algoritmer Nok effekt på nettet 27000MW gir 810 MW/min Reverible pumpeturbiner RP

Pumpeturbiner v Franciturbiner Høytrykk Franci fallene karakteritikker poitivt for reguleringen Pumpeturbiner for bratte karakteritikker gir tor vannføringenring ve turtalløkning Høye trykktranienter ve avlag tor vannføringenring om følge av turtallenring Momentkurvene ve tomgang blir nærmet ammenfallene ingen reguleringevne ve tomgang problemer ve innfaing

Virkningiagram for høytrykk Franci Reuert imenjonlø vannføring 2 1.5 1 0.5 0 0.6 0.7 η0.5 0.8 κ1.6 1.3 0.9 1.0 0.7 0.3 η0 0 0.5 1 1.5 2 Reuert imenjonløt turtall

Reveribel pumpeturbin Karakteritikker Moment 1.5 3 RP 2.5 1 2 Vannføring 0.5 Eta0 Moment 1.5 1 0 0.5-0.5 0.5 1 0 0 0.5 1 1.5 2 urtall urtall

Innfaing urbinrift amme proeyre Pumpeopptart Synkron motor Arrangement for opptart Back-to-back Vannet blåe ut minker tartmoment Frekventyring