X Simpósio sobre Pequenas e Médias Centrais Hidrelétricas e Usinas Reversíveis. 28 de abril de 2016

Transcrição

1 X Simpósio sobre Pequenas e Médias Centrais Hidrelétricas e Usinas Reversíveis 28 de abril de

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3 Ampla faixa de variação de quedas Limberg II Limberg II - Verbund 3

4 Ampla Faixa de Operação: Limberg II Head range H [m] - H max /H min = Max. turbine output P Tu [MW] 240 Rotating speed n [rpm] Max. pump input P Pu [MW] 235 Rated pump discharge [m³/s] 56 Number of units 2 4

5 Máquinas com rotação variável Goldisthal / Frades II Goldisthal - Vattenfall 5

6 Rotação Variável: Goldisthal / Frades II Frades II Goldisthal Head range H [m] Rated / max. turbine output P Tu [MW] / / 325 Rotating speed n [rpm] % / +2% % / + 4% Pump input P Pu [MW] at min. / max delivery head 363 / / Goldisthal - Consórcio com outro fabricante Turbina Bomba = Voith Benefícios: Regulação de potência no modo bomba Aumento da eficiência em carga parcial Controle de frequência no modo bomba 6

7 Bomba com múltiplos estágios: Kops II Operação em curto circuito hidráulico Conversor de torque hidráulico (HTC) KOPS II - VIW 7

8 Bomba com múltiplos estágios: Kops II Kops II Head range H [m] Rotating speed n [rpm] 500 Pump input P Pu [MW] at min. delivery head 162 Pump mode unit discharge [ m³/s] 18.5 Power range turbine output P Tu [MW] No. of stages 3 Consórcio com outro fabricante. Bomba Multi-estágio e conversor hidráulico de torque = Voith 8

9 Faixa de Aplicação source: Voith Hydro 9

10 Estabilidade Hidráulica Partida da bomba curva envelope da bomba H max (liquida) Altura Manométrica [m] Vazão [m 3 /s] 10

11 Estabilidade Hidráulica Partida da bomba - Operação estável fluxo regularmente distribuído nas passagens hidráulicas vórtices induzidos pelo campo de pressão plano no centro do distribuidor 11

12 Estabilidade Hidráulica Partida da bomba - Operação instável fluxo irregular nas passagens hidráulicas operação instável plano no centro do distribuidor 12

13 Estabilidade Hidráulica Curva S Q 1 γ = const. negative slope: stable positive slope: unstable runaway curve curva S é fundamental para a operação estável partida da turbina rejeição de carga runaway curve n 1 condição de estabilidade <0 em speed-no-load 13

14 Estabilidade Hidráulica Curva S Simulação speed no load turbine break op. zero discharge γ = 10 nose vane time (runner revolutions) 14

15 Desenvolvimento da uma turbina bomba Simples estágio para H > 800m 15

16 Rotação Variável 16

17 Máquina de Rotação Variável DFIM: Double Fed Induction Machine com Sistema de Excitação AC (conversor de frequência), conectado no Rotor. SMFI: Máquina síncrona com conversor full power, conectado no estator. 17

18 Máquina de Rotação Variável Rotor Rotor da Máquina Síncrona Rotor da DFIM (Double Fed Induction Machine) Comparação visual (sem escala) 18

19 Frades II 433 MVA / 21 kv 19

20 Máquina de Rotação Variável Comparação financeira Custo A diminuição dos custos do conversor move a intersecção para potencias mais altas Custos para máq. síncrona + FSC Custos para máq. DFIM + Excitação CA Potencia Unitária 20

21 Frades II 433 MVA / 21 kv Conversor Área: 2x150 m 2 Conversor DFIM (64 MW) Transformadores e Unidade de Resfriamento Área: 420 m 2 21

22 Frades II 433 MVA / 21 kv Conversor Cabos de MT 22

23 M.Sc. Rafael Lopes Head of Proposal Engineering and Estimating Phone

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