سیستم تحریک ژنراتور

سیستم تحریک ژنراتور کارون 1 از نوع استاتیکی می باشد. تحریک ژنراتور مستقیماً توسط مبدلهای تریستوری کنترل می شود که به تنظیم کننده ولتاژ الکترونیکی مجهز می باشند. توان لازم برای تحریک به طور معمول توسط سه ترانسفورماتر تکفاز تحریک تامین می شود و در وضعیت تست یا عملکرد ترمز الکتریکی، این توان توسط سیستم تغذیه ولتاژ AC نیروگاه تامین می گردد. 

تمامی اجزاء سیستم تحریک (بجز ترانسفورماتور تحریک) درون 6 سلول (کیوبیکل) مستقر شده است. به منظور تبادل سیگنال ورودی/خروجی یک سری ترمینال تعبیه گردیده است. 

سیستم تحریک ژنراتور: 

سیستم تحریک ژنراتور کارون 1 از نوع استاتیکی می باشد. تحریک ژنراتور مستقیماً توسط مبدلهای تریستوری کنترل می شود که به تنظیم کننده ولتاژ الکترونیکی مجهز می باشند. توان لازم برای تحریک به طور معمول توسط سه ترانسفورماتر تکفاز تحریک تامین می شود و در وضعیت تست یا عملکرد ترمز الکتریکی، این توان توسط سیستم تغذیه ولتاژ AC نیروگاه تامین می گردد. 

تمامی اجزاء سیستم تحریک (بجز ترانسفورماتور تحریک) درون 6 سلول (کیوبیکل) مستقر شده است. به منظور تبادل سیگنال ورودی/خروجی یک سری ترمینال تعبیه گردیده است. 

تمامی تجهیزات الکترونیکی کنترل در سلول MKCO1 قرار گرفته اند. 

سیستم تحریک قابلیت ایجاد پایداری مناسب و شرایط گذاری بار را دارا می باشد. 

بخش هالی اصلی سیستم تحریک : 

بخش های اصلی زیر در سیستم تحریک ژنراتور پیش بینی شده است: 

-ترانسفورماتور تحریک 

-ترانسفورماتور ترمز 

-تریستورها 

-سیستم خنک کننده هوا 

-تنظیم کننده ولتاژ اتوماتیک (AVR) 

-تجهیزات ضد تحریک 

-حفاظت اضافه ولتاژ 

-تجهیزات تحریک اولیه میدان 

1-ترانسفورماتور تحریک : 

ترانسفورماتور تحریک از نوع بانک سه فاز (مشتمل بر سه ترانس تکفاز، می باشد که دارای گروه برداری Yd5 و با کلاس عایقی F می باشد. بار نامی (3*450=1350KVA) . ولتاژ اولیه 1575KV(2HZ) و ولتاژ ثانویه 427 ولت می باشد. خنک کنندگی این ترانسفورماتور با جریان طبیعی هوا می باشد. 

سمت HV ترانسفورماتور تحریک به طور ثابت به باس داکت ژنراتور (IPB) متصل شده است. سمت LV در زمان کارکرد عادی از طریق کلید فشار ضعیف مستقر در سلول MKCO2 به شینه AC تریستورها متصل می شود. به این شینه سه عدد پل تریستوری متصل می باشد که هر یک درون یک سلول (+MKCO5,+MKCO4,+MKCO3)جای گرفته است. 

2-ترانسفورماتور ترمز الکتریکی 

به منظور تغذیه میدان الکتریکی ژنراتور در حین ترمز الکتریکی، یک ترانسفورماتور سه فاز از نوع خشک تدارک دیده شده است. بار نامی این ترانس KVA163(بار دائمی)، ولتاژ اولیه 400 ولت (50 هرتز) و ولتاژ ثانویه آن 110 ولت می باشد. خنک کنندگی این ترانسفورماتور با جریان طبیعی هوا می باشد. 

3-تریستورها : 

پل های سه فاز AC از طریق کابل به ترانس تحریک متصل شده اند. خروجی DC نیز از طریق کابل به حلقه های لغزان (slip rings) متصل گردیده است. سلول های +MKCO3 تا +MKCO5 حاوی سه پل تریستوری می باشند ک به طور موازی به یکدیگر متصل شده اند، هر کدام از این پل ها دارای 6 عدد تریستور نوع BSt R65110می باشد. دستگاه های نظارت بر جریان و سنسورهای نظارت بر جریان هوا نیز در سلول های یکسوسازها نصب شده اند. 

پل های تریستوری به نحوی انتخاب گردیده اند که در صورت از کار افتادن یکی از آنها، دو پل دیگر قادر به عملکرد در شرایط بار کامل باشند. 

در صورتی که دو واحد از پل ها از کار بیفتد سیستم تحریک از مدار خارج می شود. 

4-سیستم خنک کننده هوا : 

هر سلول +MKCO3 الی +MKCO5 مجهز به دو دستگاه فن می باشد که یکی از آنها رزرو است. این فن ها از دو منبع مستقل تغذیه می شوند. پس از هر بار فعال شد سیستم تحریک، یکی از فن ها وارد مدار می شود و در استارت بعدی جای خود را به فن دوم می دهد. در صورتیکه یکی از فن های فعال دچار اشکال شود، فن دوم سلول وارد مدار می شود. 

تامین هوای ورودی به سلولها از طریق شکاف های روی درب آنها انجام می گیرد. به منظور اجتناب از جریان هوا از طریق فن خاموش ، هر دو دستگاه فن داراری دریچه می باشند که دریچه فن خاموش بسته خواهد بود. 

5-رگولاتورها : 

تنظیم کننده و کنترل الکترونیکی از کارت های کشویی سیستم SIMADYN-D تشکیل شده است که درون یک رک فرعی در سلول +MKCO1 قرار دارد. 

سلول +MKCO1 تمامی تجهیزات الکترونیکی را در خود جای داده است. این تجهیزات شامل ترانسدیوسرهای جریان و ولتاژ، تنظیم کننده های مقادیر مرجع AVR و کانال دستی، مدارات آتش تریستورها، کنترل کننده های محدود کننده جریان و تجهیزات کنترلی اضافی می شود. تمامی عملکردهای حلقه باز و حلقه بسته در نرم افزار سیستم دیده شده است. این سلول همچنین تمامی منابع تغذیه مورد نیاز برای مدارات آتش و کنترل گفته شده را در خود جای داده است. 

6-تجهیزات ضد تحریک : 

با توجه به اینکه سیستم تحریک بخشی از حفاظت ژنراتور می باشد، باید قطع تحریک ژنراتور سنکرون را به گونه ای مستقل از سایر بخش های تحریک تضمین نماید. بنابراین قطع ارتباط بین پل های تریستوری و روتور بصورت مطمئن لازم است. بدین منظور سیستم تحریک دارای یک کلید قطع کننده میدان (S101) می باشد که یکسوساز و میدان ژنراتور را از یکدیگر جدا می کند. تجهیزات ضد تحریک درون سلول +MKCO6 قرار گرفته اند. 

برای سیستم ضد تحریک دو حالت عملکرد پیش بینی شده است: 

-قطع تحریک به روش یکسوساز برعکس 

-قطع تحریک به روش سیگنال تریپ 

برای از مدار خارج کردن واحد در شرایط عادی، قطع تحریک ژنراتور از طریق یکسوسازی بر عکس انجام می پذیرد. 

در صورتیکه قطع تحریک ژنراتور توسط سیگنال تریپ خارجی فعال گردد، کلید قطع کننده S101(با دو مدار تریپ مستقل و دو عدد بوبین) یکسوساز را قطع می نماید. 

7-حفاظت اضافه ولتاژ 

روتور هم مانند تریستورها باید در مقابل اضافه ولتاژ حفاظت شود. این اضافه ولتاژ ممکن است ناشی از کلیدزنی، لغزش روتور و یا اختلالات جوی باشد. 

حفاظت اضافه ولتاژ، مرسوم به سیستم crow bar شامل دو تریستور موازی ولی متقابل می باشد که روتور را در برابر اضافه ولتاژهای مثبت و منفی حفاظت می کند. 

8-تجهیزات تحریک اولیه میدان : 

دستگاه تحریک اولیه میدان از شبکه 400 ولت سه فاز AC و یا باطری  220ولت DC واحد تغذیه می شود. تجهیزات مربوط به تحریک اولیه در سلول های +MKCO6,+MKCO2 مستقر شده اند. فیدر ورودی برای تغذیه 400 ولت AC توسط کلید Q122 مستقر در سلول +MKCO2 حفاظت می شود. ورودی از باتریهای 220 ولت DCنیز توسط فیوزهای F24,F23 حفاظت می شود. پس از فرمان شروع تحریک، مراحل تحریک اولیه میدان آغاز میشود. در صورتیکه ولتاژ یکسوساز اصلی از ولتاژ تحریک اولیه بیشتر شد، یکسوساز اصلی تغذیه جریان تحریک به روتور را بر عهده می گیرد. کنتاکتورهایDC تحریک اولیه پس از رساندن ولتاژ به 10% ولتاژ ژنراتور، قطع می شوند. در صورتیکه تحریک اولیه از طریق شبکه سه فاز 400 ولت AC دچار اشکال شود، پس از 10 ثانیه تحریک از طریق سیستم باطری 220 ولت DC دوباره وارد مدار می شود. 

کلید ژنراتور 

کلید قطع کننده مدار ژنراتور: 

کلید قطع کننده مدار ژنراتور (GCB) از نوع HEC-3 می باشد و بین ژنراتور و ترانسفورماتور قدرت در گالری باس داکت های ایزوله شده در ارتفاع 2/362 از سطح دریا نصب گردیده است. کل مجموعه کلید روی یک قاب(Frame) نگهدارنده قرار دارد و تجهیزات تشکیل دهنده آن به شرح زیر می باشد: 

-قطع کننده مدار (Q0) 

-کلید ترمز الکتریکی(Q6) 

-کلید اتصال زمین (Q81) 

-کلید جدا کننده (Q9) 

-کلید اتصال زمین (Q82) 

-ترانسفورمرهای ولتاژ (VT52,VT53,VT55) 

-خازن های دو طرف کلید قطع کننده 

-برق گیر 

-ترانسفورمرهای جریان (CT42,CT43,CT3) 

-تابلوی کنترل 

-تمامی مکانیزم های مورد نیاز بهره برداری و نیروی محرکه موتوری مربوطه برای تجهیزات ذکر شده بالا                   

جانمائی ، ابعاد و اندازه ها، مونتاژ قطعات مختلف، دیاگرام میمیک، دیاگرام سیم کشی و غیره، کلاً در دستورالعمل و نقشه های شرکت سازنده (ABB) بشماره های 1HC0005542,AG226095E,1HC0005506ارائه شده است. 

سیستم کلید قطع کننده مدار ژنراتور بدو طریق قابل کنترل می باشد: 

-از طریق تابلوی کنترل واحد (UCB) 

-از طریق تابلوی کنترل محلی (LCB) 

نحوه کنترل رامی توان با کلید انتخابی S2 تعیین کرد. 

1-قطع کننده مدار 

قطع کننده مدار یک کلید سه فاز با قابلیت نصب داخلی (Indoor) همراه با مکانیزم عمل کننده و کنترل می باشد که در داخل یک محفظه فلزی بسته روی یک قاب نگهدارنده مشترک قرار گرفته است.محفظه قطع کننده مدار با گاز بعنوان ماده خاموش کننده جرقه بر شده است. کنتاکتهای اصلی جدا از کنتاکتهای جرقه گیر ساخته شده اند حرکت کنتاکت ها بوسیله یک مکانیزم عمل کننده هیدرولیکی و انرژی ذخیره شده فنری انجام می گردد سه کلید قطع کننده (فازها) یکی به دیگری بصورت مکانیکی متصل شده اند.هر سه محفظه محتوی گاز قطب های (فازهای) قطع کننده مدار و نشان دهنده غلظت گاز از طریق خط لوله گاز SF6 که به مهره ماسورDILO مجهز شده است اتصال داده شده اند. 

کلید قطع کننده مدار رامی توان از طریق تابلوی کنترل محلی و یا از تابلوی کنترل واحد (UCB)بصورت کنترل از دور باز و یا بسته کرد. 

2-کلید ترمز الکتریکی: 

از کلید اتصال کوتاه برای ترمز الکتریکی ژنراتور و حفاظت تجهیزات در دوران و حفاظت آزمایش استفاده می گردد. در صورت بسته بودن کلید اتصال کوتاه، یک اتصال عایق شده (در سمت بریکر) بین سه کلید قطع کننده بوجود می آید. کلید اتصال کوتاه با یک محرک موتوری و یا بصورت دستی می تواند عمل کند. 

3-کلیدهای اتصال زمین : 

کلیدهای اتصال زمین (در طرف قطع کننده و طرف جداکننده مدار) بطور اتوماتیک توسط موتورهای الکتریکی و یا بصورت دستی عمل می نمایند، این کلیدها در داخل سیستم قطع کننده مدار نصب شده اند. در شرایط بسته بودن، کلیدهای اتصال زمین تشکیل یک مدار مقاوم اتصال کوتاه بین هادیهای داخلی و محفظه خواهند داد. 

4-کلید جدا کننده: 

کلید جدا کننده بطور سری یا کلید قطع کننده مدار نصب شده است و می توان آن را بوسیله موتور و یا بصورت دستی باز و بسته کرد. 

5-ترانسفورماتورهای ولتاژ : 

ترانسفورماتورهای ولتاژ برای آشکارسازی و هشدار (حفاظت تجهیزات سنکرون کردن و تنظیم ولتاژ )و هم چنین اندازه گیری، در دو طرف سیستم کلید قطع کننده مدار نصب شده اند. 

6-خازن ها : 

خازن ها در دو طرف سیستم کلید قطع کننده مدار ژنراتور نصب و برای محدود کردن مقادیر اضافه ولتاژ مورد استفاده قرار می گیرند. 

7-برق گیرها : 

ضربه گیرها فقط در طرف ترانسفورماتور قدرت نصب می شوند و برای حفاظت تجهیزات در قبال مقادیر اضافه ولتاژ مورد استفاده قرار می گیرند. 

8-ترانسفورماتورهای جریان : 

ترانسفورماتورهای جریان برای آشکارسازی و هشدار (حفاظت) و اندازه گیری، در دو طرف کلید قطع کننده جریان نصب میشوند. 

9-تابلوی کنترل : 

کلیه وسایل و تجهیزات لازم برای کنترل و عملکرد سیستم کلیدهای قطع کننده در داخل تابلوی کنترل محلی وجود دارند. 

ترانسفورماتور افزاینده ولتاژ ژنراتور : 

ترانسفورماتور افزایند ولتاژ ژنراتور بخش مهمی از یک نیروگاه آبی است. وظیفه این ترانس افزایش سطح ولتاژ ژنراتور به منظور اتصال به شبکه و انتقال اقتصادی توان می باشد. 

ترانس های نیروگاه کارون 1 که در تراز 511 نصب شده اند. از نوع افزاینده تک فاز دو سیم پیچی ، با سیستم خنک کننده OFWF، پر شده از روغن، مناسب برای نصب در فضای آزاد می باشند. واحدهای تکفاز به صورت گروه های سه فاز به یکدیگر متصل می گردند که در طرف فشار متوسط (MV) به صورت مثلث و در طرف فشار قوی (HV) به صورت ستاره زمین شده بدون مقاومت به هم وصل گردیده اند. به منظور جلوگیری از گسترش حریق، ترانسها توسط دیوارهای بتنی ضد آتش احاطه گردیده اند. 

ترانسفورماتور افزاینده شامل بخش های زیر می باشد: 

-هسته آهنی 

-سیم پیچ 

-تانک 

-منبع انبساط 

-سیستم خنک کننده 

-بوشینگ ها 

-ترانس های جریان بوشینگی 

-کلید تنظیم ولتاژ خروجی ترانس (در حالت بی برق) 

-دستگاه های حفاظت و مانیتورینگ 

-تابلوی کنترل 

1-هسته آهنی: 

هسته آهنی برای هدایت شار مغناطیسی از میان سیم پیچ ها بوده که از صفحات فولادی ورقه شده با نورد سرد و دانه بندی مغناطیسی منظم تشکیل شده است. هر دو طرف این صفحات توسط لایه نازکی از مواد عایق مقاوم در برابر حرارت پوشانده بوده است. 

2-سیم پیچ : 

این بخش شامل سیم پیچ های فشار متوسط و قوی از جنس مسی بوده که به شکل هم مرکز بر روی هسته پیچیده شده اند. 

سیم پیچ ها به منظور آلفای ولتاژ از سمت فشارمتوسط (MV) به سمت فشار قوی (HV) می باشد. ضخامت هادی و عایق سیم پیچ ها بر مبنای ظرفیت ترانس، سطوح ولتاژ تست و ولتاژ بهره برداری تعیین می گردد. 

3-مخزن : 

مخزن از صفحات فولادی جوش کاری شده ساخته شده است. ضخامت صفحات و تعداد تسمه های محکم کننده برای تحمل خلاء 100% طراحی شده اند. مخزن به صفحه فونداسیون جوش می شود تا از صدمات ناشی از زلزله و اتصال کوتاه اجتناب گردد. 

4-منبع انبساط: 

منبع انبساط مخزنی است که روغن منبسط شده ترانس به آن وارد می شود. این منبع در برابر خلاء مقاوم نیست. بر سر راه  لوله ارتباطی مخزن و منبع انبساط یک رله بوخهلتس قرار میگیرد. به منظور اجتناب از تماس مستقیم روغن با هوا یک کیسه هوایی درون منبع انبساط تدارک دیده شده است که حدود 90% فضای آن را اشغال کرده است. این کار باعث حفظ خواص دی الکتریک روغن می شود. 

5-سیستم خنک کننده : 

به منظور خنک کردن سیسم پیچ ترانس دو مبدل حرارتی روغن به آب از نوع دو لوله ای بر روی ترانس نصب می گردد. ظرفیت مبدل ها به گونه ای انتخاب شده که با هر یک از آنها ترانس قادر به تحمل 100% قدرت نامی خود بوده بدون آنکه دچار افزایش حرارت در حد غیر مجاز گردد. همچنین از پمپ های روغن نیز برای پمپ کردن روغن به مبدل های استفاده می شود. هنگامی که ترانس برقدار می باشد آب خنک کننده درون یک مبدل جریان دارد و در صورت خرابی یک مبدل جریان آب از این مبدل به مبدل دیگر منتقل می شود. 

6-بوشینگ : 

به منظور هدایت یک هادی با یک سطح ولتاژ از میان هادی دیگر با سطح ولتاژ متفاوت از بوشینگ استفاده می شود. اتصال طرف های فشار قوی (HV) و فشار متوسط(MV) توسط بوشینگ های روغن/ هوا بر قرار شده است. اتصال باس داکت IPB به بوشینگ های ترانسفورماتور از نوع قابل انعطاف میباشند. باس داکت ها به نحوی مهار شده اند که هیچ نیرویی به بوشینگ ها اعمال نشود. در هر بانک سه فاز تمامی بوشینگ های نوترال سمت فشار قوی (HV) به هادی واسطه ای (از جنس مس یا ACSR) متصل می شوند که به دیوارهای آتش ساپورت شده است. این هادی نیز به ترمینال سیستم زمین نیروگاه متصل شده است . بوشینگ شامل عایق های کاغذی آغشته به رزین و هادی مسی می باشد. به کمک فویل های آلومینیمی فشار الکتریکی کنترل و توزیع میدان یکنواخت می شود.بخش فوقانی بوشینگ که در معرض هوا قرار دارد توسط یک پوشش چینی محافظت می گردد. برای بوشینگ های فشار قوی (HV) نمایشگر سطح روغن مغناطیسی تدارک دیده شده است. فاصله بین بدنه عایق و پوشش چنینی توسط یک ماده عایق پر می گردد. 

7-ترانس جریان بوشینگ : 

برای حفاظت و اندازه گیری، ترانس های جریان نوع بوشینگی در داخل بوشینگ ها نصب می گردند. این ترانس ها جریان هادی در بوشینگ ترانس را اندازه گیری می کنند. 

8-کلید تنظیم ولتاژ خروجی ترانس(در حالت بی برقی): 

تنظیم نسبت تبدیل مستلزم وجود تپ هایی بر روی یکی از سیم پیچ هاست. در حالت تنظیم بی برقی بار، تغییر ولتاژ از سطح به سطح دیگر (تغییر تپ توسط کلیدی انجام میشود که مطابق طراحی برای عملکرد آن بایستی، قبلاً ترانس از سیستم جدا شده باشد. از این رو یک کلید 5 مرحله ای بر روی سیم پیچ فشار قوی نصب می شود.  

9-وسایل حفاظت و نمایش 

به منظور حفاظت ترانس در برابر خطاهای داخلی و نمایش وضعیت ترانس دستگاه های مختلف زیر سر روی آن نصب می گردند: 

رله بوخهلتس، وسایل آزادسازی فشار، نمایشگرهای دمای آب روغن، نمایشگر سطح روغن ، نمایشگر پاره شد کیسه هوایی، دماسنج مقاومتی برای اندازه گیری، دمای سیم پیچی ، نمایشگر جریان روغن، نمایشگر جریان آب، دستگاه آشکارساز نشت مدل حرارتی ، دماسنج آب و روغن ، شیر یک طرفه روغن. 

10-تابلوی کنترل : 

تابلوی کنترل ترانس جهت کنترل پمپ های گردش روغن در سیستم خنک کننده می باشد. همچنین این تابلو به عنوان مرکز جمع آوری و ارسال سیگنال های ترانس به بخش های مختلف از جمله مرکز کنترل می باشد. 

11-پمپ های روغن : 

این پمپ ها برای گردش روغن بین مخزن ترانس و مبدل های حرارتی به منظور خنک کردن روغن ترانس استفاده می شود.در حالت کنترل اتوماتیک با رسیدن دمای سیم پیچ ترانس به 80 درجه سانتیگراد پمپ روغن انتخاب شده به طور خودکار روشن و با افت دمای روغن ترانس به 65 درجه سانتی گراد خاموش می گردد 

12-لوله کشی: 

لوله کشی های ترانسفورماتور شامل سیستم گردش روغن و آب می باشد. 

در سیستم آب خنک کننده، یک هدر ورودی مشترک و همچنین یک هدر خروجی مشترک به ازاء هر بانک سه فاز در نظر گرفته شده است. یک شیر سه راهه موتوری ورود آب به سیستم خنک کننده هر ترانس را کنترل می نماید و در صورت لزوم جریان آب را از یک مبدل حرارتی به مبدل دیگر انتقال میدهد.شیرهای تنظیم مربوطه نیز می توانند جریان آب به هر مبدل حرارتی را کنترل نمایند.