موضوع مقاله : سنکرون سازی دیزل ژنراتورها و تابلو سنکرون

بخش اول: مزایا و کاربردهای سیستم سنکرون

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:

در تاسیسات به منظور پاسخگویی به توان مصرفی بالا، نصب یک ژنراتور بزرگ عمل رایجی می‏باشد، در حالی که موازی سازی دو یا چند ژنراتور فواید عملی و مزایای دیگری نسبت به سیستم تک-ژنراتوری دارد.

مزیتهای استفاده از سیستم سنکرون دیزل ژنراتورها

در مقايسه با يك ژنراتور، چندين ژنراتور قادر به تغذيه بار بزرگتري هستند.موازی سازی ژنراتورها باعث ایجاد ظرفیت بزرگتری شده و پایداری سیستم را بهبود می دهد.
افزونگی(REDUNDANCY) : افزونگی ایجاد شده توسط موازی سازی دو یا چند ژنراتور، قابلیت اطمینان و انعطاف پذیری بیشتری را نسبت به یک ژنراتور ارایه می‏دهد. در کاربردهای حساس و استراتژیک، اتصال چند ژنراتور به یک باس مشترک، تامین توان بصورت پیوسته را در شرایط نامطلوب نقص فنی یکی از ژنراتورها، تضمین می‏کند و در اثر از كار افتادن يكي از آنها كل ظرفیت تامین توان نیروگاه از بين نمي رود.
بازدهی (EFFICIENCY): بجای یک ژنراتور بزرگ که ممکن است با بار خیلی کمتر از توان نامی با بازده پایینی کار کند، می‏توان چند ژنراتور کوچک را با هم موازی کرده و به منظور ارتقای بازده آنها، متناسب با تقاضای بار آنها را روشن و خاموش کرد.
تعمیر و نگهداری : بکارگیری چندین ژنراتور امکان از مدار خارج کردن هر کدام از آنها را برای امور تعمیر و نگهداری فراهم می نماید، بدون اینکه تغذیه مصارف مهم قطع شود.زمان انجام امور تعمیر و نگهداری نیز کاهش می یابد زیرا خدمات و قطعات برای ژنراتورهای رایج و کوچک در دسترسی بیشتری قرار دارند.
ارزش مالی : در برخی موارد، خرید چند ژنراتور کوچک ممکن است هزینه‏ی کمتری نسبت به یک ژنراتور بزرگ در پی داشته باشد.
محدودیت فضای نصب : اگر فضا محدود بوده و فضا برای نصب یک ژنراتور بزرگ نیست، می‏توان از چند ژنراتور کوچکتر استفاده کرد.
مدیریت ژنراتورها بر اساس نیاز بار : اگر بزرگترین ژنراتور موجود برای پاسخگویی به مصرف توان کافی نباشد ، می‏توان دو یا چند ژنراتور را به منظور ارایه توان مورد نیاز با هم موازی کرد.
توسعه : می توان سیستم سنکرون را متناسب با گسترش تقاضای بار، طوری طراحی کرد که بتوان ژنراتورهای دیگری را نیز در آینده به آن اضافه کرد.

کاربردهای رایج موازی سازی

سیستم تامین توان در شرایط اضطراری

در صورت قطع برق شبکه، ژنراتورها توان مورد نیاز را تامین می‏کنند. تغییر منبع تامین توان از برق شبکه به ژنراتور و بلعکس می‏تواند بصورت اتوماتیک در تابلو ترنسفر سوییچ و با استفاده از کنترلر ATS رخ دهد و یا بصورت دستی توسط اپراتور انجام پذیرد. شکل زیر یک سیستم اضطراری مبتنی بر ATS را نشان می‏دهد. با سنکرون شدن ژنراتوها باهم توان آنها بر روی باس بار مشترک جمع می‏شود. این توان مجموع از طریق کلیدهای خروجی تابلو سنکرون به تابلو ATS جهت تامین توان مصرف کننده ارسال می شود.

سیستم با یک ورودی برق شبکه

شکل زیر سیستمی با یک ورودی برق شبکه را نشان می‏دهد که امکان تغذیه کل مصرف کننده ها از طریق توان ژنراتورها در شرایط اضطراری در آن وجود دارد. در صورت قطعی برق شبکه، کلید ورودی برق شبکه باز می‏شود؛ پس از اینکه تعداد مورد نیاز از ژنراتورها جهت تامین بار با هم سنکرون شدند، کلید مجموع باس ژنراتورها بسته می‏شود و تامین توان مصرف کننده از این طریق صورت می پذیرد. در هنگام بازگشت برق شبکه، انتقال بار از ژنراتورها به شبکه می‏تواند از روشهای مختلفی انجام گیرد.

انتقال بار با وقفه: انتقال بار بلافاصله انجام شود که در این حالت بصورت لحظه ای مصرف کننده بی برق می شود. به این شکل که ابتدا کلید مجموع ژنراتورها قطع شده و سپس کلید برق شبکه وصل می شود و مصرف کننده را تغذیه می کند.
انتقال بار بدون وقفه: در این حالت پس از بازگشت برق شبکه ابتدا ژنراتورها با شبکه سنکرون شده(پس از سنکرون شدن کلید برق شبکه بسته می شود)، بار بصورت تدریجی و نرم از سمت ژنراتورها به برق شبکه منتقل شده و سپس کلید مجموع ژنراتورها باز شده و ژنراتورها وارد سیکل خنک کاری و خاموش شدن می شوند.

سیستم با دو یا چند ورودی برق شبکه – خطی

شکل زیر یک سیستم رایج با دو ورودی برق شبکه را نشان می‏دهد. این سیستم می‏تواند آرایش تک-گروهی یا آرایش دو گروهی جداگانه A و B باشد که توسط کلیدهای ارتباطی (Bus Tie Breakers) به هم متصل شده اند. اگر یکی از فیدرهای شبکه قطع شود، می‏توان سیستم را طوری برنامه ریزی کرد که همه‏ی بارها را به سمت فیدر شبکه سالم انتقال داد یا بارهای سمت فیدر معیوب را توسط ژنراتورها تامین کرد. هنگامیکه فیدر شبکه دوباره وصل شد، می‏توان انتقال بار از ژنراتورها به برق شبکه را مانند حالتهای ذکر شده در قبل انجام داد. در صورت قطع هر دو فیدر شبکه، سیستم با توان ژنراتورها کار می کند. در این شرایط اگر فقط یک فیدر شبکه باز گردد، می‏توان سیستم را طوری برنامه ریزی کرد که بارهای آن سمت، توسط فیدر شبکه سالم تغذیه گردد، یا صبر کرد تا هر دو شبکه وصل شوند و سپس بطور خودکار تامین توان توسط برق شبکه صورت گیرد. مزیت این سیستم که به طرح H نیز معروف است امکان مانور بین برق شبکه و ژنراتور در شرایط مختلف کاری می باشد.

سیستم با دو یا چند ورودی برق شبکه ـ حلقه ای

شکل زیر یک سیستم دو-شبکه ای معمول را نشان می‏دهد که باس شبکه و باس ژنراتور در آن،دارای خطوط جدایی هستند. ترتیب عملکرد آن، مشابه با سیستم دو-شبکه ای ذکر شده در بالا است.

مزایای این سیستم نسبت به آرایش خطی، از این قرار است:

توانایی در تغذیه کل سیستم با یک فیدر شبکه، بدون نیاز به اتصال باس موازی کننده ژنراتورها.
توانایی پاسخ خودکار به نقص در کلیدهای اصلی ژنراتور، به منظور ارایه مسیر جایگزین برای انتقال توان ژنراتور به بار.

پیک سایی(Peak Shave)

پیک سایی، باعث کاهش مصرف توان در ساعتهای اوج مصرف از برق شبکه می شود. این امکان می تواند ژنراتور را در زمان پیک بار بصورت سنکرون با شبکه به مدار آورد و تمام یا قسمتی از بار را بر روی ژنراتور انتقال دهد. یا بخشی از بار را از برق شبکه مجزا نموده و توسط ژنراتور تغذیه نماید.

Base Load Mode

ژنراتورها با شبکه بطور موازی کار می کنند و توان از پیش تعیین شده ثابتی را که Base Load نامیده می شود، تولید می‏کنند. اگر بار مصرفی کمتر از Base Load باشد، توان تولیدی مازاد به شبکه انتقال داده می‏شود. همان طور که در شکل دیده می شود، ناحیه‏ی حاشور زده توان ژنراتور بوده که به شبکه انتقال داده شده است.

Import Mode

ژنراتورها با شبکه بطور موازی کار می کنند ، سیستم یک سطحِ از پیش تعیین شده از توان را بطور ثابت از شبکه دریافت می‏کند که به آن توان Import می گویند. توان تولید شده توسط ژنراتورها به منظور تامین بار و تثبیت مقدار ثابت توان دریافتی از شبکه، تغییر می‏کند. اگر بار مصرفی زیاد باشد، ماکزیمم توان تولیدی ژنراتور محدود به نقطه تنظیمی توان آنها می‏باشد و مابقی مصرف از شبکه دریافت می شود. شکل ذیل تغییر خروجی ژنراتور نسبت به بار را به منظور حفظ توان ورودی ثابت (Import) از شبکه، نشان می‏دهد.