تبلیغات
ıllııllı بالیگا ıllııllı
» پدیده کرونادرخطوط انتقال نیرو- مسیریابی خطوط انتقال نیرو-تلفات الکتریکی در خطوط نیرو ( جمعه 5 دی 1393 )
» انتخاب برج و محاسبات بارگذاری خطوط انتقال ( جمعه 5 دی 1393 )
» کاربرد ادوات FACTS در بهبود كیفیت توان دکتر جورابیان ( جمعه 5 دی 1393 )
» بهبود پایداری گذرا توسط ادوات FACTS دکتر جورابیان ( جمعه 5 دی 1393 )
» دانلود رایگان مقالات ieee حفاظت از مرز خط انتقال با استفاده از تبدیل موجیک و شبکه عصبی ( جمعه 22 دی 1391 )
» دانلود رایگان مقاله ieee برآورد بهینه پارامترهای آنلاین خط انتقال برای برنامه های کاربردی رله ( جمعه 22 دی 1391 )
» دانلود رایگان مقاله ieee تخمین فازور بادر نظر گرفتن آفست DC و اشباع CT ( جمعه 22 دی 1391 )
» دانلود رایگان مقاله ieee تشخیص خطاهای متقارن توسط رله دیستانس در زمان نوسانات برق ( جمعه 22 دی 1391 )
» دانلود رایگان مقاله ieee در زمینه رله و حفاظت الكتریكی Characterizing Dynamic Behavior of PMUs Usin ( جمعه 22 دی 1391 )
» دانلود رایگان مقاله ieee در زمینه رله و حفاظت الكتریكی ( جمعه 22 دی 1391 )
» رله گذاری حفاظتی سیستم‌های تولید توان در مقابل موتوری شدن قسمت سوم ( جمعه 22 دی 1391 )
» رله گذاری حفاظتی سیستم‌های تولید توان در مقابل موتوری شدن قسمت دوم ( جمعه 22 دی 1391 )
» رله گذاری حفاظتی سیستم‌های تولید توان در مقابل موتوری شدن قسمت اول ( جمعه 22 دی 1391 )
» دانلود رایگان فیلمهای کوتاه آموزشDigSILENT ( سه شنبه 12 دی 1391 )
» کاربردی, نرم افزار کاربردی, نرم افزار کاربردی جدید, دانلود رایگان نرم افزار کاربردی, برنامه کاربردی, ( یکشنبه 19 آذر 1391 )

رله گذاری حفاظتی سیستم‌های تولید توان در مقابل موتوری شدن قسمت سوم






سپاس فراوان از مهندس قربان عزیز

حفاظت


   از روش‌های مکانیکی، به علاوه رله های توان معکوس، برای تشخیص حالت موتوری شدن استفاده می‌شود. حفاظت مکانیکی در مقابل موتوری شدن برای یک توربین بخارمی تواند به شکل کلیدهای فشار دیفرانسیلی، حسگرهای درجه حرارت دودکش اگزوز، ناظرین سیستم کنترل روغن، بهم قفل کردن حد شیرهای بخار باشد. از نشان دهنده های جریان و رله های توان معکوس در توربین‌های آبی استفاده می‌شود. رله گذاری توان معکوس در واحدهایی که به صورت خازن سنکرون عمل می‌کنند، قابل اجرا نمی‌باشد. در حالت خازنی، این واحدها برای جلوگیری از آسیب احتمالی، تحت شرایط کنترل شده ای به شکل موتوری کار می‌کنند.

 

 -1-3 حفاظت مکانیکی : توربین‌های بخار

   به دلیل این که حداکثر گرم شدن معمولاً در انتهای اگزوز توربین بخار رخ می‌دهد، حسگرهای درجه حرارت در دودکش اگزوز می‌توانند موتوری شدن را تشخیص دهند. این حسگرها معمولاً آژیر خطر را به صدا در می‌آورند و به دلیل مسایل قابلیت اطمینان در این حسگرها و تغییرات درجه حرارت درون دودکش اگزوز، از آن‌ها به عنوان حفاظت اصلی در مقابل موتوری شدن استفاده نمی‌شود.

از ناظرین فشار در سیستم روغن قطع توربین و سیستم‌های روغن تنظیم کننده می‌توان برای تعیین موقعیت شیر بخار استفاده کرد. سیستم روغن قطع توربین یک سیستم سالم- خراب است. از دست رفتن فشار باعث بسته شدن تمام شیرها می‌شود. فشار روغن تنظیم کننده، موقعیت گاورنر و شیرهای میان راهی را برای کنترل کردن بار در طی عملکردهای عادی تغییر می‌دهد. فشارها در این سیستم‌ها یک نمایش دقیقی از بارگذاری واحد را تأمین می‌کنند و از آن‌ها می‌توان برای تشخیص حالت موتوری شدن استفاده کرد.

کلیدهای حدی در شیرهای بخار برای نشان دادن موقعیت شیر نصب می‌شوند. از این کلیدها برای نشان دادن بسته بودن شیر و از دست رفتن جریان بخار حاصل استفاده می‌شود. این طرح دارای مشکلاتی بوده است. تعداد شیرها در واحدهای بزرگ افزایش یافته است و برای تهیه‌ی نشانه‌ی ()تمام بسته بودن که برای قطع موتوری شدن ضروری است.

 

3-2- حفاظت الکتریکی

   وقتی ورودی انرژی چرخاننده به ژنراتور برداشته شود، تلفات باید از طریق سیستم قدرت تغذیه شود، رله توان در ترمینال‌های ژنراتور که جهتش به سمت ژنراتور است، می‌تواند این حالت را تشخیص دهد.

توربین‌های گازی در هنگام موتوری شدن به صورت یک بار کمپرسور بزرگ ظاهر می‌شوند. توان مصرف شده توسط این واحد بر حسب KW در طی موتوری شدن، می‌تواند تا 100 درصد KVA نامی روی پلاک آن برای ماشین تک محوره یا به کوچکی 10 تا 15 درصد برای یک تأسیسات دو محوره برسد. از طرف دیگر، توربین‌های آبی که پره‌هایشان بالای سطح آب در کانال هدایت آب از توربین به خارج قرار گرفته‌اند، فقط به 2/0 تا 2 درصد KW نامی روی پلاکشان نیاز دارند. وقتی پره‌ها به طور کامل در آب غوطه‌ور باشند، توان موتوری می‌تواند به 100% مقدار پلاک برسد. توربین‌های آبی کابلان با پره های قابل تنظیم، وقتی پره‌ها در موقعیت صاف باشند، می‌توانند به کمتر از KW 2/0% نیازمند باشند.

رله های تنظیم شده جریانی، عملاً رله های حسگر وات می‌باشند که تنظیمات ان بر اساس مؤلفه های هم فاز جریان، در شکل 1، انجام می می‌شود رله تک فاز با ولتاژ ورودی نامی 120 ولت که برای عملکرد در 10 میلی آمپر تنظیم شده است، اگر فقط ولتاژ و جریان هم فاز ورودی 120 ولت باشد در این مقدار جریان عمل خواهد کرد. مقدار برداشت این رله عملاً 0/010×120=1/2W خواهد بود از ان جا که این رله عملاً به توان پاسخ می‌دهد، جریان برداشت آن تابعی از ولتاژ ورودی می‌باشد. این رله با این تنظیم، اگر ولتاژ ورودی به 110 ولت کاهش می‌یافت، برای عملکرد به 11/0 آمپر نیاز می‌داشت.

رله های چند کاره میکروپروسسوری حفاظت ژنراتور، شامل دو تابع توان معکوس می‌باشند، که بر حسب توان پریونیت در مبنای ولتاژ و جریان نامی رله تنظیم می‌شوند. یک تابع به عنوان حفاظت در مقابل موتوری شدن به کار می‌رود و تابع دوم را می‌توان در منطق قطع ترتیبی گنجاند یکی از این رله‌ها دارای یک محدوده قابل تنظیم از 3- تا pu 3 توان در پله های 001/0 می‌باشد. به طور مطلوب، رله های توان معکوس اعم از این که برای جریان یا برای وات ثانویه تنظیم شده باشند. توان را به صورت زیر اندازه گیری می‌کنند.

 

به طوری که E و کمیت‌های خط وØ زاویه ضریب قدرت می‌باشند.

 

شکل 1 اندازه گیری توان

خطای  PT و  CT می‌تواند باعث ایجاد شیفت‌های در جریان و ولتاژ اعمالی به رله شود همچنین یک خطای کم در مشخصه رله می‌تواند باعٍث یک خطای زاویه ای β در اندازه گیری شود.

 

 

در هر حالت خطا به صورت یک انحراف از ضریب قدرت واقعی در رله ظاهر می‌شود (شکل 2). اگر ژنراتور در یک ضریب قدرت واحد ناشی از بار گذاری راکتیو بالا به موتور تبدیل شود و خطای زاویه ای به زاویه ضریب قدرت واقعی اضافه شود، توان موتور اندازه گیری شده ممکن است زیر نقطه تنظیم رله واقع شود.

فرض کنید یک ژنراتور با ضریب قدرت نامی 9/0 قبل از موتوری شدن در بار نامی در حال کار باشد و این که توان موتوری 2% باشد در بار کامل، توان 9/0 و توان راکتیو 44/0 پریونیت خواهد بود. اگر توان راکتیو خروجی بعد از از دست رفتن چرخاننده ثابت باقی بماند، خروجی به صورت زیر خواهد بود:

 

اگر خطای زاویه ای + فرض شود، توان موتوری اندازه گیری شده 2/1%خواهد بود. این یک خطای %40- می‌باشد، که می‌تواند منجر به عدم عملکرد شود:

 

حساسیت به خطای زاویه ای در زی 85 درجه سریع کاهش می‌یابد. برای جلوگیری از این مشکل، طرح‌های کنترلی ممکن است شامل منطقی برای کاهش دادن بار گذاری راکتیو باشند. وقتی قطع‌های دستی شامل نظارت توان معکوس باشد، اپراتور قبل از این که اقدام به قطع دستی نماید، توان راکتیو خروجی را باید کاهش داد.

 

شکل 2 خطای زاویه ای فاز

 

4- منطق قطع ترتیبی

کاربرد رله گذاری توان معکوس شدیداً به منطق قطع ترتیبی مربوط می‌باشد که به عنوان قسمتی از طرح کنترل برای چرخاننده های مختلف در نظر گرفته می‌شود. همان رله توان معکوسی که حفاظت در مقابل موتوری شدن را تأمین می‌کند. در طرح‌های قطع ترتیبی گنجانده می‌شود. این حالت قطع در ابتدا برای توربین‌های بخار ایجاد شدند. اما اکنون در انواع توربین‌ها بکار می‌رود. منطق قطع ترتیبی ابتدا اقدام به قطع چرخاننده می‌کند که شامل توقف منبع بخار با سوخت می‌باشد. باز کردن کلیدهای ژنراتور و تحریک به تعویق می‌افتد تا این که جریان توان به ژنراتور توسط رله توان معکوس تایید شود.

 

5- حفاظت پشتیبان

منطق قطع ترتیبی، حفاظت در مقابل اضافه سرعت را تأمین می‌کند، اما خرابی در طرح قطع ترتیبی باعث موتوری شدن خواهد شد. حفاظت پشتیبان به شکل یک رله توان معکوس مستقل و مدار قطع مستقل، معمولاً همراه با قطع ترتیبی در نظر گرفته می‌شود. رله‌ی پشتیبان به همان صورت رله موتوری شدن قطع ترتیبی تنظیم می‌شوند. تنها نظارت در نظر گرفته شده برای رله پشتیبان، یک نشانه بسته بودن کلید (کنتاکت 52) از کلید ژنراتور می‌باشد. تا خیر زمانی برای طرح پشتیبان در مقداری تنظیم می‌شود که برای رد کردن حالت‌های گذرای سیستم قدرت کافی بوده، ولی از حداکثر زمان مجاز موتوری شدن کمتر باشد، یک تنظیم 30 ثانیه ای معمول می‌باشد.

 

-6 تنظیم رله 32

وقتی توابع توان معکوس بر حسب توان تنظیم می‌شوند، توان موتوری مصرف شده ژنراتور، که بر حسب وات اولیه بیان می‌شود، باید به وات ثانویه در رله تبدیل شود. این تبدیل تابعی از نسبت تبدیل PT و CT رله و این که آیا رله بر حسب وات تک فاز یا سه فاز تنظیم می‌شود، می‌باشد

(CTنسبت×نسبت PT)/ وات سه فاز اولیه= وات سه فاز ثانویه   

 (نسبت CT× نسبت PT×3) وات سه فاز اولیه = وات تک فاز

هنگام به کار گیری یک رله توان معکوس الکترومکانیکی باید مطمئن بود که جریان نامی پیوسته رله از جریان ثانویه CT در بار کامل بزرگ‌تر است. برای دست یابی به حساسیت بالاتر، بعضی از رله‌ها دارای جریان نامی کمتر از A5 هستند.

تنظیم هر چه باشد، رله‌ی توان معکوس باید در 20 تا 50 درصد توان کشیده توسط ژنراتور در حالت موتوری شدن تنظیم شود. وقتی تلفات موتور شدن تنظیم شود. وقتی تلفات موتوری شدن خیلی کم باشد، این کار همیشه امکان پذیر نمی‌باشد.

تمام کاربردهای توان معکوس شامل یک تأخیر زمانی هستند. این تأخیر برای جلوگیری از عمل کردهایی لازم می‌باشد که در هنگام نوسان موقتی توان ورودی به ژنراتور، ناشی از حالت‌های گذرای توان که بعد از یک خطا یا عملیات کلید زنی ایجاد می‌شوند، رخ می‌دهند. این تأخیر برای رد کردن توان موقتی ورودی به ژنراتور در هنگام سنکرون شدن نیز مورد نیاز است. استانداردها یک زمان مجاز موتوری شدن را مشخص نمی‌کنند، اما این اطلاعات از سازندگان توربین قابل دریافت است. زمان‌های تحمل توربین می‌تواند از 30 ثانیه تا 30 دقیقه متفاوت باشد، اما یک حداکثر 90 ثانیه ای عادی‌تر می‌باشد. تا خیرهای قطع رله از 10 تا 30 ثانیه متداول می‌باشند[4].

 

 

 

 

شکل -7-3-منطق قطع ترتیبی

 

7-کاربرد رله‌ی توان معکوس در سیستم نمونه

دو رله برای حفاظت ژنراتور سیستم نمونه در مقابل موتوری شدن در نظر گرفته می‌شوند. رله الکترومکانیکی با مشخصه های زیر در نظر گرفته می‌شود:

اندازه گیری توان =سه فاز

جریان برداشت (1/0-A 04/0) در ضریب قدرت واحد

مقادیر نامی 120V و 5A

این رله با یک رله‌ی تأخیر زمانی با محدوده قابل تنظیم 5/0 تا 300 ثانیه به کار می‌روند. همچنین برای یک رله میکروپروسسوری چند کاره تنظیمات به دست می‌آیند. این رله دارای پارامترهای قابل تنظیم زیر است.

اندازه گیری توان =سه فاز

ولتاژ نامی:قابل تنظیم خط به خط (40- V 140) ;با پله های V 1

جریان نامی: قابل تنظیم (5/0- A 5) ;با پله های 01/0

توان: محدوده تنظیم (2PU- تا 2PU );با پله های 001/0

تأخیر زمانی: قابل تنظیم

(سیکل 7200 -1) ;با پله های 1 سیکل

رله توان معکوس نظارت بر منطق قطع ترتیبی را نیز تأمین خواهد کرد. اگر رله توان معکوس یا طرح قطع ترتیبی ناکام بماند یک رله دیگر، حفاظت پشتیبان را تأمین خواهد کرد.

توان حالت موتوری شدن برای ژنراتور-توربین سیستم نمونه در برگه اطلاعات ژنراتور فهرست نشده است. این یک حالت عادی است، زیرا سازنده ژنراتور از تلفات توربین آگاهی ندارد با سؤال از سازنده توربین مشخص گردید که توان حالت موتوری شدن 2% کیلو وات بر پایه KVA نامی

ژنراتور می‌باشد. سازنده بیان کرد که توربین می‌تواند حالت موتوری شدن را به مدت 58 ثانیه تحمل کند

.

CT های ژنراتور   و PTهای آن  می‌باشند:

 

 

 

 

توان موتوری شدن به صورت زیر است:

 

=0/02×1044KVA=2088K    (5) وات سه فاز اولیه

 

 

 

= سه فاز ثانویه

 

برداشت رله الکترومکانیکی بر حسب آمپر ثانویه تنظیم می‌شود و به صورت زیر است :

 

 

 

از آن جایی که ولتاژ نامی رله 120 و PT ها ولتاژ 120 را در خروجی نامی تهیه می‌کنند هیچ اصلاحی در برداشت رله نیاز نیست

                                                  (10)

تنظیمات باید 20 تا 50 درصد توان موتوری شدن باشند. با انتخاب 50%

 =0/5×0/073=0/0036 A برداشت تنظیمی

رله میکروپروسسوری بر حسب توان پریونیت در پایه تنظیم جریان و ولتاژ نامی تنظیم می‌شود.

جریان نامی ژنراتور در رله میکروپروسسوری برابر است با:

                                                                                     (12)

با تنظیم ر له برای مقادیر نامی V120 و A3.64، KW پایه برای رله مساوی باKVA  نامی ژنراتور خواهد بود. بنابراین تنظیمات رله میکروپروسسوری به صورت زیر می‌باشند.

=120V ولتاژ نامی

=3/64A جریان نامی

=0/01pu توان

تنظیمات بالا به هر دو رله اصلی و پشتیبان قابل اعمال هستند. تأخیر زمانی برای حفاظت در مقابل موتوری شدن را می‌توان در هر مقداری که کمتر از ۵۸ ثانیه است تنظیم کرد. با این حال از آنجا که رله‌ی اصلی منطق قطع ترتیبی را نظارت می‌کند و سازنده یک تأخیر سه ثانیه ای را برای این منطق توصیه می‌کند از توصیه سازنده استفاده خواهد شد.

تأخیر زمانی برای رله توان معکوس پشتیبان در sec ۴۰ تنظیم خواهد شد. این تنظیم یک حاشیه کافی در برابر حداکثر زمان مجاز موتوری شدن sec ۵۸ تأمین خواهد کرد و زمان کافی را برای برقراری خروجی توان از ژنراتور بلافاصله بعد از سنکرون شدن برای اجتناب از یک قطع موتوری شدن در نظر می‌گیرد.

 

مراجع

[1] IEEE Guide for Operation and Maintenance of Turbine Generators, IEEE Std 67-1990, IEEE , NewYork, 1990.

 

[2] IEEE Guide for AC Generator Protection, IEEE Std C37.102-1995, IEEE, New York, 1996.

 

[3] Pencinger, C. J. Modern Generator Protection System. Pacific Coast Electrical Association, Engineering and Operating Conference, San Francisco, CA, March 18–19, 1982

 

[4] Mason, C. R. The Art & Science of Protective Relaying, John Wiley & Sons Inc., New York, 1967

 

 

 

 

 


برچسب‌ها: 


برچسب ها : حفاظت , رله گذاری , موتور , موتوری شدن , جلوگیری از موتوری شدن ,


ادامه مطلب...