Pemeliharaan Hidrogen pada Pembangkit Synchronous

PENDINGINAN HIDROGEN PADA PEMEGANG ARUS SINKRON

Gas hidrogen digunakan sebagai medium pendingin dalam casing pemegang arus kerana sifat pendinginan yang luar biasa. Walau bagaimanapun, perlu diperhatikan bahawa campuran tertentu hidrogen dan udara sangat mudah meletup. Reaksi letupan boleh berlaku apabila campuran hidrogen-udara mengandungi antara 6% hidrogen dan 94% udara hingga 71% hidrogen dan 29% udara. Campuran dengan lebih daripada 71% hidrogen tidak dapat dibakar. Dalam aplikasi praktikal, nisbah 9:1 hidrogen ke udara sering digunakan pada turbo-alternator yang sangat besar.

Aspek Utama Pendinginan Hidrogen

Kelebihan Berbanding Pendinginan Udara

• Peningkatan Prestasi Pendinginan: Gas hidrogen mempunyai konduktiviti termal yang jauh lebih tinggi berbanding udara. Ia mempunyai 1.5 kali kemampuan pemindahan haba berbanding udara, membolehkan pendinginan komponen pemegang arus dengan lebih cepat. Penyebaran haba yang cepat ini membantu mengekalkan suhu operasi optimum dan mengurangkan risiko panas berlebihan.

• Penambahbaikan Kehilangan Angin, Kecekapan, dan Pengurangan Bunyi: Pada suhu dan tekanan yang sama, ketumpatan hidrogen kira-kira 1/14 daripada udara. Apabila bahagian putaran pemegang arus beroperasi dalam persekitaran gas hidrogen yang rendah ketumpatan, kehilangan angin di minimumkan. Akibatnya, kecekapan mesin secara keseluruhan meningkat, dan bunyi yang dihasilkan semasa operasi dikurangkan, menjadikan pemegang arus yang lebih cekap dan senyap.

• Pencegahan Corona: Apabila udara digunakan sebagai medium pendingin, pelepasan corona boleh berlaku dalam pemegang arus. Pelepasan ini menghasilkan bahan seperti ozon, oksida nitrogen, dan asid nitrik, yang boleh merosakkan isolasi pemegang arus. Sebaliknya, pendinginan hidrogen secara efektif mencegah kesan corona, dengan itu memperpanjang usia isolasi dan mengurangkan keperluan untuk pemeliharaan dan penggantian yang kerap.

Keterbatasan

• Pembinaan Mahal: Alternator yang didinginkan hidrogen memerlukan rangka yang lebih mahal. Ini disebabkan oleh keperluan untuk melaksanakan pembinaan tahan letupan dan segel poros kedap gas untuk mencegah kebocoran hidrogen dan potensi letupan. Ciri-ciri keselamatan tambahan ini menambah kepada kos pembuatan secara keseluruhan pemegang arus.

• Proses Penerimaan Gas yang Kompleks: Tindakan pencegahan khas perlu diambil semasa memperkenalkan hidrogen ke dalam alternator untuk mengelakkan penciptaan campuran mudah letup. Dua kaedah biasa digunakan:

• Substitusi Gas: Pertama, udara di dalam alternator digantikan dengan karbon dioksida (CO2), dan kemudian hidrogen diperkenalkan. Proses bertahap ini memastikan bahawa julat letupan campuran hidrogen-udara dielakkan.

• Penghisapan Vakum: Unit alternator dikosongkan hingga 1/5 tekanan atmosfer sebelum hidrogen diterima. Ini mengurangkan kehadiran udara dan mengurangkan risiko reaksi letupan semasa pengenalan hidrogen.

• Keperluan Pendinginan Tambahan: Untuk mengekstrak haba dari hidrogen secara berkesan, koil pendingin yang membawa minyak atau air mesti dipasang di dalam casing pemegang arus. Koil-koil ini penting untuk mengekalkan suhu yang betul bagi hidrogen semasa ia bersirkulasi melalui mesin.

• Keterbatasan Kapasiti: Walaupun mempunyai banyak kelebihan, pendinginan hidrogen tidak mencukupi untuk alternator besar dengan kapasiti melebihi 500 MW. Haba yang dihasilkan oleh mesin kuasa tinggi ini memerlukan penyelesaian pendinginan yang lebih canggih, seperti pendinginan air langsung, untuk memastikan operasi yang dapat dipercayai.

Butiran Operasi

Untuk mencegah pembentukan campuran hidrogen-udara mudah letup, gas hidrogen di dalam pemegang arus dikekalkan pada tekanan yang lebih tinggi daripada tekanan atmosfer. Tekanan positif ini mencegah penyusupan udara ke dalam, yang boleh mencemarkan hidrogen dan mencipta situasi yang berbahaya. Pendinginan hidrogen pada tekanan 1, 2, dan 3 kali tekanan atmosfer boleh meningkatkan rating pemegang arus sebanyak 15%, 30%, dan 40% masing-masing, berbanding dengan rating pendinginan udara.

Sistem pendinginan hidrogen memerlukan sistem sirkulasi yang sepenuhnya tersegel dan cekap. Gland yang disegel minyak dipasang antara poros dan casing. Gland-gland ini memainkan peranan penting dalam mencegah kebocoran hidrogen dan penyusupan udara. Oleh kerana minyak dalam gland-gland tersebut menyerap kedua-dua hidrogen yang bocor dan udara yang masuk, ia perlu dibersihkan secara berkala untuk mengekalkan keberkesannya.

Gas hidrogen disirkulasikan melalui rotor dan stator pemegang arus menggunakan blower dan kipas. Selepas melalui komponen-komponen pemegang arus, hidrogen yang dipanaskan diarahkan ke atas koil pendingin yang terletak di dalam casing. Koil-koil ini, yang boleh diisi dengan minyak atau air, menyerap haba dari hidrogen, mendinginkannya sebelum ia disirkulasikan semula melalui pemegang arus.

Secara keseluruhan, pendinginan hidrogen menawarkan beberapa manfaat signifikan berbanding pendinginan udara, termasuk peningkatan kecekapan pendinginan, peningkatan prestasi mesin, dan usia isolasi yang lebih panjang. Walau bagaimanapun, ia juga datang dengan set sendiri cabaran dan keterbatasan yang perlu dikelola dengan teliti untuk memastikan operasi pemegang arus yang selamat dan boleh dipercayai.