پارالل سازی دیزل ژنراتور؛ نحوه سنکرون ژنراتور
در این مطلب قصد داریم تا جواب سوالات مهم شما در این زمینه سنکرون دیزل ژنراتورها بدهیم.
سنکرون دیزل ژنراتور چیست؟ و اصول انجام پارالل سازی دیزل ژنراتور چیست؟ ویژگی و مزایای سنکرون کردن دام اند؟
سنکرون دیزل ژنراتور چیست؟
سنکرون کردن ژنراتورها (Synchronization) عملیاتی است که طی آن پارامترهایی از جمله زاویه فاز، نوع و شکل موج ژنراتور، فرکانس و ولتاژ را با سیستم‌های قدرت دیگر تطابق می‌دهند. مطابق بودن برخی فاکتورهای دیزل ژنراتور از جمله فرکانس، ولتاژ و … با شبکه موجب میشود که دستگاه نتواند انرژی را به شبکه تحویل دهد. جهت انجام این کار نیاز به کنترل سرعت ژنراتور و جریان تحریک آن وجود دارد.
در نتیجه سنکرون سازی ژنراتورها زمانی صورت میگیرد که برای تولید برق مورد نیاز و تأمین تغذیه یک شبکه به دو ژنراتور و یا تعداد بیشتری ژنراتورهای نیاز باشد.
زمانی دو یا تعداد بیشتری ژنراتور نیاز است که بارهای الکتریکی به طور مرتب در حال تغییر هستند و در طول زمان ثابت نیستند، در نتیجه در برخی مواقع نیاز به سنکرون سازی ژنراتورها وجود خواهد داشت تا امکان دست یابی به انرژی بالاتر وجود داشته باشد. این عملیات موجب منطبق شدن پارامترهای یک و یا دو ژنراتور با خط اصلی (برق شبکه) میگردد.
نوشته های مشابه
دلیل سنکرون کردن دیزل ژنراتورها
با توجه به رشد روزافزون در زمینه های تجارت و صنعت، نیاز به نیروی الکتریکی بیشتر شده، در نتیجه استفاده از ژنراتور دیزلی جهت تامین برق دون قطعی امری ضروری است.
اما نکته مهم نحوه انتخاب ژنراتور میباشد که به نوع نیاز و کاربرد آنها بستگی دارد. برخی مواقع ممکن است استفاده از یک ژنراتور برق مورد نیاز را تأمین کند، اما گاهی ممکن است نیاز به توان بیشتر و همچنین اطمینان از عملکرد بی وقفه دستگاه‌های امری اساسی بوده و نتوان دیزل ژنراتوری را تهیه کرد که بتواند این نیاز را برطرف کند، در این صورت بهترین راه حل، سنکرون سازی دیزل ژنراتورها است تا بتوان توان و بار مورد نیاز را تامین کرد.
انواع دیزل ژنراتور با توجه به نوع استفاده
به کار بردن دیزل ژنراتور به طور مستقل
در این روش دیزل ژنراتور به طور مستقل به کار برده میشود و آن را به صورت تکی به بار متصل میکنند . و با استفاده از آن برق مورد نیاز تأمین میگردد. این روش معمولاً در مکان‌های کوچک و جهت تأمین برق اضطراری استفاده میشود.
به کار بردن دیزل ژنراتورها به طور پارالل (سنکرون کردن)
در روش دوم چند ژنراتور را به طور موازی یا پارالل به کار می‌برند تا برق مستقل از شبکه را تولید نمایند و یا ژنراتورها را با شبکه موازی کرده توان لازم را به آن تزریق کنند. سنکرون ژنراتورها معمولاً زمانی که به برق با توان بالا نیاز باشد انجام میگردد.
نمونه پروژه های سنکرون دیزل ژنراتور دیزل صنعت
نحوه پارالل سازی ژنراتورها
پارالل‌سازی دیزل ژنراتورها یکی از مهم‌ترین روش‌ها برای افزایش قابلیت اطمینان و بهره‌وری سیستم‌های تولید توان است. در این روش، چندین دیزل ژنراتور به یک باس مشترک متصل می‌شوند و به صورت هماهنگ بار الکتریکی را تغذیه میکنند. این کار علاوه بر کاهش مصرف سوخت، باعث افزایش طول عمر تجهیزات و بهبود کیفیت توان میشود.
هماهنگی ولتاژ و فرکانس
یکی از مهم‌ترین شرایط برای اتصال موازی ژنراتورها، برابر بودن ولتاژ و فرکانس خروجی آن‌هاست. اگر اختلاف ولتاژ زیاد باشد، جریان‌های گردشی شدیدی بین ژنراتورها به وجود می‌آید که موجب گرم‌شدن و آسیب‌دیدن سیم‌پیچ‌ها میشود. از طرف دیگر، اختلاف فرکانس باعث تغییر دائمی زاویه فاز میشود که ناپایداری شدید در شبکه ایجاد می‌کند. بنابراین باید از تجهیزات زیر استفاده کرد:
- گاورنر (Governor) برای تنظیم سرعت موتور دیزل و در نتیجه کنترل فرکانس
- AVR (Automatic Voltage Regulator) برای کنترل ولتاژ خروجی
هم‌زمانی فاز (Phase Synchronization)
علاوه بر ولتاژ و فرکانس، زاویه فاز ولتاژ ژنراتورها نیز باید هماهنگ باشد. اگر دو ژنراتور با اختلاف فاز به یکدیگر متصل شوند، در لحظه وصل، جریان هجومی (Inrush Current) زیادی ایجاد میشود که به تجهیزات آسیب می‌زند. برای این منظور از ابزارهای زیر استفاده میشود:
• سینکروسکوپ (Synchroscope) برای نمایش اختلاف فاز
• سیستم‌های سنکرونایزر اتوماتیک برای کنترل دقیق و سریع زاویه فاز
کنترل توان و بارگیری (Load Sharing)
پس از اتصال موازی ژنراتورها، باید بار الکتریکی به صورت متوازن بین آنها تقسیم شود. تقسیم توان به دو بخش اصلی تقسیم میشود:
• توان اکتیو (P): با تنظیم زاویه فاز (δ) توسط گاورنر کنترل میشود.
• توان راکتیو (Q): با کنترل ولتاژ خروجی ژنراتور توسط AVR تنظیم میشود.
اگر یکی از ژنراتورها ولتاژ بالاتری داشته باشد، سهم بیشتری از توان راکتیو را تأمین خواهد کرد. بنابراین تنظیم دقیق AVR و گاورنر برای جلوگیری از عدم تعادل بار بسیار حیاتی است.
سیستم‌های حفاظتی و نظارتی
برای ایمنی سیستم پارالل‌سازی، استفاده از تجهیزات حفاظتی ضروری است. برخی از این تجهیزات عبارت‌اند از:
• رله‌های جریان زیاد و اتصال کوتاه برای جلوگیری از آسیب در خطاها
• رله out-of-sync برای جلوگیری از وصل در صورت عدم هماهنگی
• کلیدهای اتوماتیک (ATS) برای مدیریت انتقال بار بین ژنراتورها و شبکه
• سیستم مانیتورینگ دیجیتال (SCADA) برای مشاهده لحظه‌ای ولتاژ، جریان، توان و خطاها
روش‌های اجرایی پارالل‌سازی
روش‌های مختلفی برای اجرای پارالل‌سازی وجود دارد:
• پارالل دستی: اپراتور ولتاژ، فرکانس و فاز را به صورت دستی تنظیم می‌کند (مناسب سیستم‌های کوچک)
• پارالل نیمه‌خودکار: بخشی از تنظیمات توسط سیستم کنترل انجام میشود ولی اپراتور نیز دخالت دارد
• پارالل اتوماتیک: تمامی مراحل توسط سیستم‌های دیجیتال (مانند کنترلرهای Woodward یا ComAp) انجام میشود و برای نیروگاه‌ها و مراکز حساس مانند بیمارستان‌ها یا دیتاسنترها کاربرد دارد
مزایای فنی پارالل‌سازی
- افزایش قابلیت اطمینان: در صورت خرابی یک ژنراتور، سایر ژنراتورها بار را پوشش می‌دهند.
- صرفه‌جویی در مصرف سوخت: بار بین چند ژنراتور تقسیم شده و در بازده بهینه کار میکنند.
- امکان نگهداری بدون خاموشی سیستم: می‌توان یک ژنراتور را برای سرویس از مدار خارج کرد.
- بهبود کیفیت توان: ولتاژ و فرکانس پایدارتر و کنترل‌شده‌تر خواهد بود.
دیاگرام بلوکی
تصویر زیر ساختار بلوکی سیستم پارالل‌سازی دیزل ژنراتورها را نشان می‌دهد که شامل موتور دیزل، گاورنر، ژنراتور، AVR، باس مشترک و سنکرونایزر است.
سنکرون کردن یا پارالل کردن ژنراتورها چه ویژگی‌هایی دارد؟
افزایش قابلیت اطمینان
استفاده از دیزل ژنراتورهای پارالل در مقایسه با زمانی که تنها از یک دیزل ژنراتور جهت تامین برق مورد نیاز اضطراری استفاده میشود، قابلیت اطمینان بیشتری را فراهم می‌کند. در این حالت توزیع بار در سیستم در میان ژنراتورها به ترتیب اولویت انجام میگیرد. در محدوده‌های بسیار زیادی در این سیستم‌ها مقداری کمی از کل انرژی تولید شده توسط سیستم به وسیله بارهای بحرانی که نیازمند به بالاترین میزان نیروی برق پشتیبان قابل اعتماد میباشند، تولید میشود. در واقع در یک سیستم موازی یا پارالل باید امکان پاسخگویی همیشگی نیروی پشتیبان لازم جهت تأمین بار، حتی در صورت از دست رفتن یکی از واحدها، وجود داشته باشد.
انعطاف پذیری بیشتر
انعطاف پذیری دیزل ژنراتورها در سیستم سنکرون بیشتر است. با سنکرون دیزل ژنراتورها می‌توان ژنراتورهای کوچک را در محل‌های مختلف قرار داد، در حالی که یک ژنراتور بزرگ نیاز به فضای زیادی دارد. همچنین در صورتی که نمی‌خواهید ژنراتورها را سنکرون کنید، پیشنهاد میگردد که با تقسیم کردن برق مصرف کننده برای هر بخش آن یک ژنراتور کوچک اختصاص دهید.
آسان بودن سرویس، نگه داری و کارایی
در یک سیستم سنکرون، زمانی که یکی از ژنراتورها دچار خرابی شده و یا نیاز به تعمیر و نگه داری داشته باشد، امکان خارج نمودن آن دستگاه از مدار بدون ایجاد اختلال در عملکرد سایر ژنراتورها وجود دارد. در این نوع سیستم‌ها امکان تضمین تامین بی وقفه برق برای مناطق حساس و بحرانی وجود دارد.
قابلیت ارتقاء تطابق ظرفیت دیزل ژنراتور
امکان قابلیت ارتقاء تطابق ظرفیت بار دیزل ژنراتور با بار کار به راحتی وجود ندارد و کار دشواری است. و در مواردی که مقدار بار به درستی پیش بینی نشود و یا کم پیش بینی گردد، برای ژنراتورهایی که به صورت تک کار میکنند، فاجعه خواهد بود و باید اقدام به جایگزین کردن دستگاه با یک ژنراتور دیزلی قوی‌تر کرد، به ویژه اگر بار، ضربه باشد. اما در مقابل در سیستم‌های سنکرون، در صورتی که ظرفیت مجموعه دیزل ژنراتورها پایین باشد، دو راه حل جهت افزایش ظرفیت آنها وجود دارد که شامل ارتقاء دیزل ژنراتور با هزینه کم و یا اضافه نمودن یک دیزل ژنراتور میباشد، وجود دارد.
صرفه اقتصادی و عملکرد کیفی بیشتر
دیزل ژنراتورهای موجود در سیستم سنکرون پارالل به طور معمول دارای ظرفیت‌های کوچک‌تری میباشند. موتورهایی که در ژنراتورهای این نوع سیستم‌ها به کار برده می‌شوند، عمدتاً موتورهای صنعتی بوده و طراحی آنها با تکنولوژی پیشرفته و حجم بالایی انجام شده و ساخته شده‌اند. تولید این موتورها با هزینه پایین‌تر و قابلیت اطمینان بالاتر صورت میگیرد.
ملاحظات کلیدی در راه اندازی نیروگاه های دیزلی:
معمولا، هر ژنراتور در یک سیستم سنکرون پارالل شامل چهار تا شش کنترل کننده میکرو میباشد که با هم کار می کنند. اگر هر یک از ژنراتورها توسط تولید کنندگان متفاوتی ساخته شده و برد های کنترل کننده سنکرون بر اساس ترکیبی از فن آوری های آنالوگ و دیجیتال باشند پیچیدگی نصب افزایش می یابد.
حدودا ۳ الی ۴ هفته طول می کشد تا یک ژنراتور ظرفیت بزرگ را به صورت سنکرون تنظیم کرده و آماده عرضه نیروی برق پشتیبان شود. با این وجود، در برنامه های کوچکتر همچون خوابگاه های خصوصی، کسب و کارهای کوچک، در زمان کمتری این کار انجام میشود. فرآیند سنکرون کردن ، در هر دو مورد، چند ویژگی اصلی و یک فرایند پیچیده میباشدکه نیاز به کمک یک متخصص امری ضروری است.
- کنترل سرعت:
یک ژنراتور با سرعت و فرکانس مشخص موتور خود کار می کند. هنگامی که ژنراتورها با همدیگر سنکرون پارالل می شوند، سرعت موتورشان روی سرعت کلی سیستم قفل می گردد.
- تعادل بار:
بار توسط هر ژنراتور سنکرون و سرعت موتور آن را تعیین می گردد. در یک سیستم سنکرون پارالل کل بار توسط همه دیزل ژنراتورها به اشتراک گذاشته میشود.
- هماهنگ سازی سنکرونیزاسیون:
امری ضروری است که فاز هر ژنراتور را با سیستم کلی هماهنگ کنیم. تجهیزات سنکرون سازی خودکار نیز می توانند در بسیاری از موارد استفاده گردند.
جهت مشاوره خرید ، نصب و راه اندازی و دریافت مشخصات فنی و استعلام قیمت فروش دیزل ژنراتور با کارشناسان دیزل صنعت تماس بگیرید. (۳۳۳۵۹۸۱۸ – ۰۴۱ )
