Árbók VFÍ/TFÍ - 01.06.2008, Page 292

Samfasarafalar
Samfasarafalar eru langalgengasta tegund rafala. Það má segja að þeir séu þær einingar
raforkukerfisins sem hafa langmest að segja varðandi kvika hegðun þess. í hefðbundnum
aflflæðiútreikningum eru þeir venjulega settir inn í kerfislíkanið sem svokallaðir UP-
teinar þar sem þeir eru látnir framleiða ákveðið magn raunafls (P) og launafls-
framleiðslan takmarkast við það að halda spennunni (U) á teininum í ákveðnu óskgildi.
I raunveruleikanum segir þetta ekki nema tæplega hálfa söguna. Vinnslueiningar (þ.e.
rafali og hverfill) eru útbúnar stýrieiningum (reglum) sem stýra svörun þeirra við
atburðum í raforkukerfinu. Gangráðurinn stýrir raunaflsframleiðslu rafalans með því að
stýra magni þess vatns (í tilfelli vatnsaflsvélar) sem fer inn á hverfilinn, þannig að tíðnin
í kerfinu sé innan marka. Spennureglir vinnslueiningarinnar stýrir launaflsframleiðsl-
unni þannig að spennan sé sem næst óskgildi.
Sem dæmi um notkun hermilíkana, hvað varðar svipula eiginleika, er virkni gangráða og
kvikir eiginleikar rafala skoðaðir. I tengslum við gangráða er hér litið til viðvarandi lots
(e. permanent speed droop) og varðandi rafala eru áhrif mismunandi H-stuðuls skoðuð.
H stuðull er mælikvarði á hreyfiorku rafalans í wattsekúndum við málhraða og er kall-
aður tregðustuðull.
Grunnhlutverk gangráðs aflvélar er að stýra framleiðslu vélarinnar eftir óskgildi og
tryggja að við sveiflur í álagi og þar með tíðni nái vélin fljótt jafnvægi á ný. Til að sinna
þessu hlutverki hafa gangráðar yfirleitt bæði irtnbyggða hraða- og aflreglun. Hér er litið
nánar á hraðareglun, sem felst í grundvallaratriðum í því að mismunur raunhraða vélar
og óskgildis hans er settur sem inntak fyrir reglunarrás, sem táknuð er „reglun og stýring
lokunarbúnaðar" á mynd 2. Úttak reglunarrásarinnar er stýrimerki fyrir opnun loka á
hverfil vélarinnar. Þannig bregst reglunarrásin við raunhraða, sem er hærri en óskgildið,
með því að minnka opnun loka inn á hverfil og öfugt sé raunhraði undir óskgildi.
Nauðsynlegt er að taka tillit til annarra aflvéla í kerfinu, sem hafa einnig gangráða sem
þennan, og dempa reglunaráhrifin til að ekki verði óæskilegar sveiflur í kerfinu. Því er
úttaksmerki gangráðsins margfaldað með viðvarandi loti og það dregið frá við inntak.
Ahrif viðvarandi lots tryggja viðun-
andi og öruggan rekstur margra hlið-
tengdra véla, þ.e. hlutverk lotsins er
að tryggja tiltölulega jafna álags-
dreifingu milli véla. Viðvarandi lot er
yfirleitt á bilinu l%-6%. 5% við-
varandi lot þýðir að hraðabreyting
um 5% veldur 100% breytingu á afl-
úttaki viðkomandi vélar. Af stöðug-
leikaástæðum er einnig innleitt svo-
kallað tímabundið lot (e. temporary
droop) með löngum tímafasta í
reglunarrás gangráðsins. Áhrif þess
eru þau að hreyfing lokans er tak-
mörkuð frekar, þannig að flæði vatns
og aflúttak hafi tíma til að jafnast [1].
í hermilíkönum er mögulegt að skoða hegðun gangráða miðað við mismunandi inntaks-
stuðla og aðstæður. A mynd 3 er skoðað úttak úr hermilíkani sem sýnir tíðnisvörun
aflvélar fyrir mismunandi gildi á varanlegu loti (R). Til að sjá áhrifin sem best er viðkom-
andi aflvél skoðuð ein í eyjarekstri með álagi. í byrjun fellur 30% álagsins í eyjunni út og
við það rís tíðnin en nær svo aftur jafnvægi með hjálp gangráðs aflvélarinnar. Venjulega
hafa vélar í vatnsaflsvirkjunum lágt viðvarandi lot á meðan vélar í jarðvarmavirkjunum
hafa hátt viðvarandi lot. Eins og sjá má á myndinni þýðir lágt varanlegt lot það að vélin
nær jafnvægi nálægt 50 Hz á meðan hærra lot þýðir jafnvægispunkt á hærri tíðni. Þetta
óskgi^y^
hraða
n+
Reglun og stýring
lokubúnaðar
Viðvarandi lot
Tlmabundið lot
Gangráður
Opnun
loka
Hverfill
og rafali
Raunhraði
| Mynd 2. Einfölduð mynd af gangráði.
2 9 0
Arbók VFl/TFl 2008