موضوع مقاله :  سنکرون سازی دیزل ژنراتورها و تابلو سنکرون

  بخش سوم: حفاظتهای سیستم سنکرون، مدیریت توان

چکیده مقاله :

در این مقاله به بررسی نحوه کارکرد سیستم های سنکرون، مزیت ها و کاربردهای رایج آن پرداخته می شود.

موازی سازی دو یا چند دیزل ژنراتور به جای نصب یک دیزل ژنراتور بزرگ دارای مزیت های زیادی از جمله بازدهی، افزونگی، تعمیر و نگهداری راحتتر و … می باشد.

تامین توان در شرایط اضطراری ، موازی سازی با یک یا چند ورودی برق شهر و ژنراتور از کاربردهای رایج سیستم سنکرون می باشد. از جمله موارد بسیار با اهمیت، حفاظت در سیستم سنکرون می باشد تا از آسیب دیدن تجهیزات تحت کنترل جلوگیری شود. همچنین با توجه به فراهم شدن زیر ساختهای لازم جهت مانیتورینگ تجهیزات ، روشهای مختلف در این زمینه را شرح خواهیم داد. در نهایت به شرح تابلو سنکرون و اجزا تشکیل دهنده آن خواهیم پرداخت.

مقدمه:

برای جلوگیری از صدمه دیدن ژنراتور سنکرون و عملکرد صحیح از رله های حفاظتی زیادی استفاده می شود.هر کدام از این رله ها وظیفه حفاظت از یک یا چند بخش دیزل ژنراتور را بر عهده دارند.

این رله ها شامل رله اضافه ولتاژ ، جریان ، فرکانس، رله  ROCOF و Vector Shift … می باشد . کنترلرهای سنکرون ComAp تقریبا” شامل کلیه ی حفاظتهایی که سیستم سنکرون نیاز دارد می باشد.

حفاظتهای ضروری در سیستمهای سنکرون دیزل ژنراتور

• حفاظتهای مربوط به موتور دیزل
• حفاظت برگشت توان(Reverse Power)
• حفاظتهای اتصال کوتاه و اضافه بار ژنراتور
• حفاظتهای افزایش و کاهش فرکانس
• حفاظتهای افزایش و کاهش ولتاژ
• حفاظتهایVector Shift و ROCOF جهت سنکرون ژنراتورها با برق شهر

  

حفاظتهای کنترلر های سنکرون ComAp مطابق جدول زیر می باشد:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مدیریت بار 

هر بار، دارای سطحی از اولویت است. سیستم مدیریت بار، تعیین می‏کند که چه موقع سیگنال قطع (حذف) بار و چه موقع سیگنال وصل (اضافه شدن) بار فرستاده شود. هنگامی که چندین ژنراتور به باس متصل باشند، مدیریت بار، بار را با ظرفیت ژنراتور تطبیق می‏دهد. این سیستم می‏تواند کلیدهای فیدر بار را کنترل کند.

در یک سیستم با ژنراتورهای موازی، جلوگیری از مشکل دار شدن ژنراتورها در اثر وجود شرایط نامطلوب، امری ضروری می‏باشد. حذف یا قطع بار، اجازه نمی دهد که ژنراتورهای متصل به خط دچار اضافه بار و تریپ شوند.

• افزایش بار

بارها را می‏توان بر مبنای ملاحظات زیر، به مدار اضافه کرد:

• ظرفیت باس ژنراتور: بارها بر اساس ظرفیت kW باس و تقاضای kW فرض شده از بار، اضافه می‏شوند.
• تعداد ژنراتورهای متصل به خط(آنلاین) : بارها بر مبنای تعداد ژنراتورهایی که به باس متصل هستند، افزوده می‏شوند؛ این در سیستم‏های دارای ژنراتورهای با اندازه‏های یکسان، بیشترین کارایی را دارد.

• برش بار

امکان برش بار با توجه به پارامترهای ذیل می تواند فعال شود:

• از کار افتادن ژنراتور: بارها بر اساس تعداد ژنراتورهایی که دچار خطا شده اند، حذف می‏شوند.
• اضافه بار ژنراتور: هنگامی که توان تولیدی ژنراتورها به نقطه‏ی تنظیمی(توان نامی) خود می‏رسند، بارهای با اولویت کمتر به ترتیب حذف می‏شوند تا بار مصرفی به زیر سطح تنظیم شده اضافه بار کاهش پیدا کند.
• کاهش فرکانس: کاهش فرکانس اغلب نشانگر رسیدن ژنراتورها به ظرفیت کامل تولیدشان می باشد و عدم توانمندی در تولید توان بیشتر از این مقدار. هنگامی که فرکانس باس از سطح نرمال فرکانس تنظیمی پایین تر رود، بارهای از پیش تعیین شده حذف می‏شوند.

انواع روشهای انتقال بار:

انتقال بدون وقفه(بدون بی برق شدن مصرف کننده)

در این روش، منبعی که بار از آن منتقل می‏شود و منبعی که بار قرار است به آن انتقال پیدا کند، بطور موقت پس از سنکرون شدن به هم متصل می‏شوند. سپس کلید منبعی که باید از مدار خارج شود، باز می‏گردد. اگر سیستم برای انتقال سریع طراحی شده باشد، کلید بلافاصله باز می‏شود. اگر سیستم برای انتقال نرم بار (Soft Unload) طراحی شده باشد، بار با یک شیب kW/sec که توسط کاربر قابل تنظیم است، به منبع بعدی منتقل می‏شود  و پس از رسیدن به نزدیک بی باری کلید باز می شود. در طی این انتقال از یک منبع به منبع دیگر، مصرف کننده برقدار باقی می‏ماند. 

به عنوان مثال

انتقال بدون وقفه از سمت ژنراتور به سمت شبکه، پس از بازگشت برق شبکه.

گام اول: برق شبکه نرمال می شود و منتظر سپری شدن تایمر بازگشت(کلیدهای M1 باز و G1 بسته)

گام دوم: پس از سنکرون شدن ژنراتور و شبکه، کلید M1 بسته می شود (کلیدهای M1 بسته و G1 بسته)

گام سوم:

• انتقال سریع: پس از سنکرون شدن دو منبع ،بلافاصله کلید G1 باز می شود
• انتقال نرم: پس از سنکرون شدن دو منبع ، بار با شیب و بصورت تدریجی به سمت شبکه منتقل شده و پس از نزدیک شدن ژنراتور به بی باری کلید G1 باز می شود.

انتقال با وقفه(بی برق شدن مصرف کننده)

پیش از اینکه بار به منبع دیگر متصل شود، نخست از یک منبع قطع می‏شود. از این رو مصرف کننده برای مدتی برابر با تاخیر زمانی انتقال ، تغذیه نمی شود.

به عنوان مثال

انتقال با وقفه از سمت ژنراتور به سمت شبکه، پس از بازگشت برق شبکه.

گام اول: برق شبکه نرمال می شود و منتظر سپری شدن تایمر بازگشت(کلیدهای M1 باز و G1 بسته)

گام دوم: کلید G1 باز و تایمر تاخیر انتقال فعال می شود(کلیدهای M1 باز و G1 باز)

گام سوم: پس از سپری شدن تایمر کلید M1 بسته می شود(کلیدهای M1 بسته و G1 باز)

 

مدیریت توان بین دیزل ژنراتورها

مدیریت توان(Power Management)از جمله امکاناتی در کنترلرهای ComAp می باشد که در صورت استفاده از آن شگفت زده می شوید. تعریف مدیریت توان بصورت خلاصه روشن و خاموش کردن دیزل ژنراتورها بر اساس تقاضای بار می باشد.

در کنترلرهای ComAp این مفهوم، که بسیار مورد نیاز صنعت می باشد به نحو مطلوبی پیاده سازی شده است. این سیستم امکان موازی شدن تا 32 دیزل ژنراتور را بدون توجه به اینکه ژنراتورها دارای توانهای مختلفی باشند، توان خروجی آنها و از سازندگان مختلف باشند را فراهم می نماید.

این سیستم همچنین شامل تعویض ژنراتورها بر اساس توان مورد نیاز(Load Demand Swap)و یکسان سازی ساعت کار نیز می شود و باعث استفاده از ژنراتورها در بهینه ترین حالت ممکن می شود. کنترلرسنکرون ComAp بسیار تطبیق پذیر بوده و همان چیزی است که شما از یک سیستم کنترل هوشمند انتظار دارید.

مزیتها: استفاده حداکثری و بهینه از دیزل ژنراتورها، کاهش تعداد دفعات مورد نیاز سرویس ژنراتورها ، قابلیت انعطاف، آسانی استفاده و از همه مهمتر فراهم نمودن منبع قابل اطمینان تامین انرژی .

برش بار (PEAK SHAVE)

امکان برش بار، مصرف توان الکتریکی تاسیسات یک مجموعه را در زمانهای اوج مصرف از برق شبکه ، کاهش می‏دهد. این امکان می‏تواند بطور موازی با شبکه باشد یعنی مجموع مصرف بین ژنراتور و برق شبکه تقسیم شود. یا بصورت کامل مصرف را از شبکه برداشته و آنها را روی ژنراتور قرار دهد.

برش بار در ساعات اوج مصرف و براساس دیماند(Peak Shaving)

فرض کنید دیماند خریداری شده برای مجموعه شما 1000 آمپر باشد ولی مصرف شما در ساعتهایی از روز بالای این مقدار می رود در این صورت باید جریمه های سنگین بابت مصرف بالاتر از حد دیماند پرداخت نمایید. حالت دیگر مصرف بالای انرژی در ساعتهای پیک یا اوج بار شبکه می باشد که تعرفه محاسبه مصرف انرژی در این ساعتها چند برابر حالت عادی می باشد.

برای جلوگیری از این امر و تحمیل شدن هزینه های بالای مصرف انرژی می توان از امکان برش بار در کنترلرهای سنکرون ComAp استفاده نمود که در حالتهای ذکر شده ژنراتور به کمک آمده و بصورت اتوماتیک با برق شهر سنکرون شده و بار مصرفی به میزان تعریف شده بین ژنراتور و برق شهر تقسیم شود و پس از پایین آمدن مصرف انرژی و یا سپری شدن ساعت اوج بار ژنراتور بار را تحویل برق شهر داده و از مدار خارج می شود.

 

 

سنکرون سازی دیزل ژنراتورها و تابلو سنکرون  – بخش اول: مزایا و کاربردهای سیستم سنکرون

سنکرون سازی دیزل ژنراتورها و تابلو سنکرون- بخش دوم: نحوه کارکرد سیستم سنکرون ، تابلو سنکرون

سنکرون سازی دیزل ژنراتورها و تابلو سنکرون–بخش چهارم: سیستم مانیتورینگ