هر آنچه در ادامه مطالعه خواهید کرد:

حفاظت دیزل ژنراتور

دیزل ژنراتور از اجزای اصلی شامل موتور دیزل، ژنراتور (آلترناتور)، سیستم تحریک (AVR)، گاورنر، تابلو کنترل و سیستم‌های حفاظتی تشکیل شده است. هر یک از این بخش‌ها در معرض خطاهای الکتریکی، مکانیکی و کنترلی قرار دارند. به همین دلیل، حفاظت دیزل ژنراتور یک بخش حیاتی در بهره‌برداری ایمن و پایدار از آن محسوب می‌شود.

عملکرد حفاظتی دیزل ژنراتور بسته به نوع خطا می‌تواند به سه شکل باشد:
• صدور آلارم (Alarm)
• کاهش بار یا محدودسازی عملکرد
• قطع کامل (Trip) و خروج از مدار.

در نتیجه بحث حفاظت دیزل ژنراتور مطرح میگردد.

کنترل فرکانس و سرعت در دیزل ژنراتور

یکی از موارد مهم در بحث حفاظت دیزل ژنراتور کنترل فرکانس و سرعت در دیزل ژنراتورهاست.
در دیزل ژنراتورها برای کنترل فرکانس و دور دیزل بایستی دریچه سوخت متناسب با فرکانس یا دور دیزل باز و بسته شود تا در نهایت در تمام شرایط کارکرد دیزل ژنراتور،باید دیزل دارای دور ثابت باشد تا در نتیجه آن فرکانس ثابتی داشته باشیم.

نقش کنترل دور دیزل را گاورنر بر عده دارد و در دو نوع الکترونیکی و مکانیکی است.در گاورنرها (Magnet pick up) میباشد.

سنسور سرعت الکترونیکی جهت کنترل دور دیزل مورد استفاده قرار میگیرند. پیکاپ بر روی دنده فلایویل با فاصله مشخص قرار میگیرند و هرگاه دنده های فلایویل از جلوی این سنسور عبور میکند خروجی سنسور که به دستگاه کنترل سرعت یا گاورنر وصل است پالسی تولید میکند. که گاورنر با توجه به تعداد این پالس ها و فرکانس تنظیمی خروجی متصل به اکچویتور را تغییر میدهد. که در نتیجه این فرآیند با توجه به کنترل دریچه اکچویتور مقدار سوخت کنترل و در نهایت فرکانس کنترل میگردد.

البته بخاطر داشته باشیم که موتور دیزل که در دیزل ژنراتور ها استفاده میشود از نوع درون احتراقی دور ثابت است به این معنی که دارای %5+1500rpm است این %5 تلرانس را که به دلیل تغییرات بار ایجاد میشود را سیستم گاورنر به صفر میل میدهد.

هنگام وقوع خطا در ژنراتور؛تنها باز کردن بریکر اصلی و جدا شدن ژنراتور دیزلی از شبکه کافی نیست.

باید توجه داشت که باز گشت ژنراتور به شرکت بصورت آرام و کند صورت میگیرد چرا که پارامترهایی از قبیل درجه حرارت و فشار باید به تدریج و آرامی تنظیم شوند تا از انبساط های نا متعادل که باعث ایجاد شوک های حرارتی و در نتیجه ایجاد نوسانات غیر قابل قبول در ژنراتور میشود جلوگیری شود.

رفتار دیزل ژنراتور در زمان خطا

در زمان وقوع خطا، صرفاً جدا کردن ژنراتور از شبکه کافی نیست. لازم است فرآیند Shutdown کنترل‌شده (Controlled Shutdown) انجام شود تا از تنش‌های حرارتی جلوگیری گردد.

کاهش دما و فشار (روغن، آب خنک‌کننده و اگزوز) باید به صورت تدریجی انجام شود تا از:
• شوک حرارتی
• انبساط غیر یکنواخت
• آسیب به یاتاقان‌ها و روتور

جلوگیری شود.

نوشته های مشابه

طول عمر دیزل ژنراتور

سیستم زمین (Earthing) و حفاظت الکتریکی ژنراتور

در ژنراتورها، اتصال مستقیم نقطه نول به زمین معمولاً مجاز نیست، زیرا می‌تواند جریان خطای زمین را بسیار زیاد کند.

به همین دلیل از روش‌های زیر استفاده می‌شود:
• اتصال نول از طریق مقاومت زمین (Neutral Grounding Resistor – NGR)
• یا در برخی کاربردها، اتصال با امپدانس محدود

این روش باعث:
• محدود شدن جریان اتصال کوتاه تک‌فاز به زمین
• کاهش آسیب به سیم‌پیچ استاتور
• کاهش تنش الکترومغناطیسی داخلی ماشین

مدار الکتریکی ژنراتور

یکی دیگر از موارد حفاظت دیزل ژنراتور مدار الکتریک ژنراتور میباشد. ژنراتور هیچ گاه نباید بصورت مستقیم زمین شود. زیرا جریان خطای تک فاز به زمین در این حالت به صورت خطرناکی افزایش می یابد که باعث ایجاد میدان مغناطیسی گردان نامتقارن در داخل ژنراتور شده و باعث ایجاد لرزش های بزرگ و وارد شدن صدمه به روتور میگردد.

به منظور محدود کردن جریان اتصال کوتاه از روش‌های زیر استفاده می‌شود:
• اتصال نول از طریق مقاومت زمین (Neutral Grounding Resistor – NGR)
• یا در برخی کاربردها، اتصال با امپدانس محدود

این روش باعث:
• محدود شدن جریان اتصال کوتاه تک‌فاز به زمین
• کاهش آسیب به سیم‌پیچ استاتور
• کاهش تنش الکترومغناطیسی داخلی ماشین

مدار الکتریکی تحریک ژنراتور:

سیم پیچی میدان روی رتور  ژنراتور قراردارد و توسط یک ژنراتور جریان مستقیم تحریک مستقل که روی محور توربو ژنراتور قرار دارد تغذیه میشود.

انواع خطاهای یک ژنراتور:

ژنراتور دچار خطاهای الکتریکی و عملکرد غیر عادی میشود.

خطاهای الکتریکی:

• استاتور ( سیم پیچی استاتور سه فاز):

1. اتصال حلقه‌ای سیم‌پیچ
2. اتصال فاز به فاز
3. خطای اتصال به زمین

• روتور ( سیم پیچ میدان) :

1. اتصال کوتاه به زمین
2. قطع مدار تحریک

وضعیت غیر عادی:

الکتریکی : بار نامتعادل
• اضافه/کم‌ولتاژ
• اضافه/کاهش فرکانس
• از دست رفتن تحریک (Loss of Excitation)

مکانیکی : اضافه سرعت – قطع محرک اولیه

وضعیت های عملکرد غیر عادی ژنراتور:

حفاظت در برابر بار نامتعادل:

اگر بار نامتعادل از ژنراتور گرفته شود، جریان استاتور دارای یک مولفه توالی منفی خواهد بود.

میدان استاتور به واسطه این جریان توالی منفی در سرعت سنکرون ولی در خلاف جهت میدان تولیدی رتور گردش خواهد کرد.

عبور جریان های نامتعادل از استاتور باعث بوجود آمدن گرمای بیش از حد در رتور خواهد شد.

روش حفاظت::

جهت حفاظت ژنراتور در برابر بار نا متعادل میتوان از رله اضافه جریان زمان معکوس با مولفه توالی منفی جریان استاتور استفاده کرد.

حفاظت در برابر اضافه سرعت :

یک ژنراتور با قدرت مکانیکی ورودی، قدرت الکتریکی تولید میکند، اگر لحظه ای قدرت الکتریکی صفر شود، قدرت مکانیکی همان لحظه نمیتواند صفر شود این وضعیت باعث افزایش سرعت رتور تا حد خطرناکی میشود که میبایست توسط گاورنر از طریق کنترل دریچه بخار سریعا کاهش یابد.

روش حفاظت::
• رله اضافه فرکانس (Over Frequency Relay – 81O)
• و سیستم Overspeed مکانیکی گاورنر

به کار می‌رود.

حفاظت در برابر  قطع تحریک:

اگر تحریک میدان قطع شود. ژنراتور برای حفظ حالت سنکرون خود به صورت ژنراتور القائی عمل میکند و از شبکه توان راکتیو جذب میکند.

اگر شبکه تنها قسمتی از توان راکتیو را بتواند تامین کند افت ولتاژ در ترمینال ژنراتور ایجاد شده و ژنراتور در حالت زیر تحریک کار میکند که باعث ایجاد محدودیت های زیادی در عملکرد ژنراتور میشود.

روش حفاظت::

رله دیستانس نوع مهم با مشخصه آفست میتواند جهت حفاظت دیزل ژنراتور در برابر قطع تحریک مورد استفاده قرار میگیرد

حفاظت در برابر توان معکوس:

یکی از حفاظت‌های بسیار مهم در دیزل ژنراتورها، حفاظت در برابر توان معکوس است. این حالت زمانی رخ می‌دهد که به هر دلیلی موتور دیزل توان مکانیکی کافی تولید نکند، اما ژنراتور همچنان به شبکه متصل باشد. در این شرایط، ژنراتور به جای تولید انرژی، به صورت یک موتور عمل کرده و از شبکه برق، توان دریافت می‌کند.

این پدیده می‌تواند به دلایل زیر رخ دهد:
• قطع یا کاهش شدید سوخت موتور دیزل
• خرابی سیستم گاورنر
• از کار افتادن موتور محرک

در صورت عدم وجود این حفاظت، انرژی الکتریکی از شبکه وارد ژنراتور شده و باعث:
• آسیب جدی به موتور دیزل
• افزایش دمای اجزا
• ایجاد تنش‌های مکانیکی خطرناک

خواهد شد.

روش حفاظت:

برای جلوگیری از این وضعیت، از رله توان معکوس (Reverse Power Relay – ANSI 32) استفاده می‌شود. این رله با اندازه‌گیری جهت توان، در صورت معکوس شدن جریان توان، فرمان قطع بریکر ژنراتور را صادر می‌کند.

جمع‌بندی حفاظتی مهم ژنراتور

حفاظت‌های اصلی یک دیزل ژنراتور صنعتی شامل:
• رله دیفرانسیل (87G)
• رله اضافه جریان (50/51)
• رله اتصال زمین (50N/51N)
• رله توالی منفی (46)
• رله اضافه/کاهش فرکانس (81)
• رله اضافه/کاهش ولتاژ (27/59)
• رله قطع تحریک (40)
• رله توان معکوس (32)
• حفاظت Overspeed مکانیکی

در سیستم‌های جدید، واحدهای حفاظتی دیجیتال (Digital Protection Relays) علاوه بر حفاظت کلاسیک، قابلیت:
• ثبت رخداد (Event Recording)
• تحلیل کیفیت توان
• و ارتباط با SCADA

را نیز دارند.

جهت مشاوره خرید ، نحوه نصب و راه اندازی، راهنمایی، گارانتی و مشخصات فنی و استعلام قیمت فروش دیزل ژنراتور با کارشناسان دیزل صنعت تماس بگیرید. (۳۳۳۵۹۸۱۸ – ۰۴۱ ).