فایل ورد قابل ویرایش

توضیحی مختصر از مقاله  :

چکیده:

هدف این مقاله بیان ضرورت بهینه سازی حفاظت واحد های قدیمی در تطبیق با استاندارد های جدید می باشد. نشان داده می شود که حفاظت واحد های با بیش از 20 سال عمر در تشخیص بعضی از شرایط کاری ژنراتور ناتوان بوده و قادر به عملکرد صحیح و حفاظت دقیق ژنراتور نمی باشند. این شرایط را می‌توان حفاظت حساس اتصال زمین ژنراتور ، حفاظت حساس اضافه شار، حفاظت نامتعادلی بار، برقدار شدن ناگهانی ژنراتور و در نهایت هم حفاظت ساده قطع فیور PT را نام برد. در انتهای مقاله نیز مزایای اجرای این بهینه سازی برای اولین بار در ایران توسط رله های حفاظت مجتمع ژنراتور در بهینه سازی حفاظت واحد های قدیمی آلستوم نیروگاه مشهد مورد بررسی قرار می گیرد.

1- مقدمه:

ژنراتور بعنوان یکی از مهمترین اجزای سیستم قدرت تحت تاثیر شرایط الکتریکی غیر عادی مانند اتصال کوتاه ، اضافه ولتاژ و ... قرار می گیرد. بسیاری از حالت های خرابی تجهیزات ناشی از این شرایط غیرعادی را می توان به کمک حفاظت مناسب ژنراتور کاهش داده و یا حذف نمود. ژنراتور مانند دیگر اجزای شبکه نه تنها در مقابل اتصال کوتاه بلکه در برابر دیگر شرایط غیر نرمال شبکه نیز بایستی حفاظت گردد. حالت های قطع تحریک، اضافه ولتاژ، اضافه شار، جریان کشی نامتعادل از فازها، برگشت بار و تغییرات فرکانس از این جمله هستند. بروز این شرایط سبب صدمه دیدن ژنراتور و یا خرابی کامل آن خواهد گردید و ژنراتور بایستی به دقت و توسط سیستم تشخیص و تریپ اتوماتیک حفاظت گردد.به علت اهمیت بخش تولید برق در شبکه ، این بخش بصورت مرتب و در زمانهایی مشخص مورد بازبینی و تست قرار می گیرد، که می توان به اورهال واحد، بازدید دوره ای ژنراتور، توربین، سیستم حفاظتی و ... اشاره نمود. علیرغم صرف هزینه های سنگین برای جایگزینی قطعات فرسوده توربین و تعویض پره های مشکل دار، تقریبا برنامه ریزان تعمیرات نیروگاهی تمایلی به بهینه سازی سیستم های الکتریکی و بخصوص سیستم حفاظتی واحد نشان نمی دهند. علت این عدم تمایل می تواند چند مورد باشد، مانند: اعتقاد نادرست به اینکه حفاظت سنتی واحد قادر به جلوگیری از صدمه دیدن ژنراتور است، نا آگاهی نسبت به شرایط غیر نرمالی که یک ژنراتور می تواند با آن مواجه شود و یا این اعتقاد که بهره برداری مناسب از واحد و بخشی از سیستم کنترل توربین قادر به جبران و پوشش نقاط ضعف سیستم حفاظت الکتریکی ژنراتور است.با اجرای صحیح و مناسب حفاظت ژنراتور، بایستی سیستم حفاظتی قادر به حفاظت اتوماتیک واحد در مقابل شرایط غیر عادی باشد. بخش اعظم این مقاله در راستای همین ایده می باشد.ضرورت اضافه کردن یکسری حفاظت به سیستم حفاظت سنتی واحد تنها به این معنا نیست که سیستم سنتی در جائیکه ضرورت خروج ژنراتور وجود نداشته باشد ژنراتور را از مدار خارج می کند  بلکه امکان دارد سیستم سنتی در جائیکه بایستی عملکرد  داشته باشد از خود عملکردی نشان ندهد. تریپ غیر ضروری ژنراتور نامطلوب و هزینه بر است ولی عدم تریپ در جائیکه بایستی واحد خروج اضطراری داشته باشد بسیار بدتر است و امکان دارد ژنراتور صدمه ببیند. متاسفانه هزینه ای که مالک نیروگاه به این علت باید بپردازد تنها هزینه تعمیر و جایگزینی ژنراتور نیست بلکه باید به آن هزینه توان قابل تولید از دست رفته را نیز اضافه نمود.

2- بهینه سازی ژنراتور

زمینه هایی که برای بهینه سازی حفاظت های قدیمی بایستی مورد توجه قرار گیرند به سه بخش تقسیم می شوند:

2-1- افزایش حساسیت

می توان با افزایش حساسیت و تغییر الگوریتم اجرای حفاظت های سنتی ، سطح بالاتری از حفاظت را برای ژنراتور در مقابل خطاهای مرسوم ایجاد نمود. در این میان میتوان  به حفاظت های ذیل اشاره نمود:

الف – حفاظت نامتعادلی جریان[1]

ب- حفاظت حساس خطای زمین استاتور

ج – حفاظت حساس اضافه شار[2]

د- حفاظت دو مرحله ای قطع تحریک[3]

2-2- حفاظت‌های جدید و تکمیلی

در ارتباط با حفاظت سیستم‌های قدیمی می‌توان شرایطی را متذکر شد که در گذشته به عنوان شرایط غیر عادی برای ژنراتور در نظر گرفته نمی شد و بالطبع حفاظتی هم برای آن حالت ها طراحی نشده بود و یا آنکه به علت هزینه بر بودن چنین امکاناتی برای واحد های کوچک نصب نمی گردید. این زمینه ها عبارتند از:

الف – برقدار شدن ناگهانی[4] و یا غیر عمدی ژنراتور

ب- Oscillographic Monitoring

ج- اعمال توالی تریپ[5]

2-3- اعمال ملاحظات خاص حفاظتی

یکی از مهمترین ملاحظات خاص حفاظتی که در گذشته مورد توجه قرار نمی گرفت و تصور نمی شد که مشکلی ایجاد نماید حالت های  ذیل است که در طراحی سیستم های حفاظتی جدید این مسائل مورد توجه قرار گرفته شده است:

الف- حالت قطع فیوز PT

ب- خطای عملکرد بریکر

ج-  جرقه زدن پل های بریکر[6]

در بخش های بعد موارد فوق را بصورت کامل شرح خواهیم داد.

3- زمینه‌های افزایش حساسیت حفاظت واحد

3-1 – حفاظت توالی منفی و جریان نامتعادل

شرایط متفاوتی وجود دارد که می تواند منجر به عبور جریان نامتعادلی در ژنراتور شود ( بار نامتعادل، خطاهای نامتعادل، اتصال باز مدار و ... ). این شرایط سبب تولید جریان با مولفه توالی منفی خواهد شد که یک جریان با فرکانس دوبل را در سطح روتور القاء خواهد نمود[1]. اثر پوستی سبب خواهد شد که جریان با فرکانس دوبل در روتور از سطح آن عبور کند. عبور این جریان از سطح روتور سبب تولید حرارت اضافی زیادی در مدت زمانی کوتاه خواهد شد.