سنکرون دیزل ژنراتور با PLC های DSE - قسمت اول
یکی از پارامترهای مهم برای صنایع در حال توسعه برای برق اضطراری امکان سنکرون کردن دستگاه‌های دیزل ژنراتور با یکدیگر می‌باشد چرا که عموماً علاقه ی مشتری بر این است که با هزینه ی کمتر و استفاده از دیزل ژنراتور قبلی خود برق اضطراری خود را تأمین نماید.
تیم فنی مهندسی آکسا (تصاکو) بر همین اساس تلاش بر این دارد تا با آموزش سنکرون کردن دیزل ژنراتور گامی علمی را در این صنعت بردارد. این آموزش چند قسمتی بوده و امید است با همراهی ما تا پایان این آموزش رایگان در رشد علمی این صنعت ما را همراهی فرمایید.
تقسیم بار
تقسیم بار در دیزل ژنراتور بطور عمده به دو بخش تقسیم بار اکتیو و راکتیو تقسیم می‌شود، بارهای اکتیو که به اصطلاح بارهای فعال یا حقیقی نام برده می‌شوند شامل بارهای مقاومتی و خطی می‌باشند.
در مقابل بارهای راکتیو شامل خازن‌ها و سلف‌هایی است که در مجموعه استفاده می‌شود برای مثال موتور یا چیلر یک بار سلفی تلقی می‌شود که توان راکتیو مصرف خواهد کرد.
- تقسیم بار اکتیو در دیزل ژنراتورها (توان فعال یا حقیقی)
در سنکرون کردن دیزل ژنراتورها زمانی که این تأمین کننده‌ها با هم موازی شوند، بار بین دیزل ژنراتورها بر اساس ویژگی‌هایشان تقسیم می‌شود. کنترل روی توان اکتیو بوسیله ی تنظیم مقدار سوخت وارد شده به دیزل انجام می‌شود.
در زمان موازی بودن دیزل ژنراتورها فرمان دادن به گاورنر برای افزایش سوخت تأثیر چندانی روی سرعت دیزل ژنراتور ندارد زیرا ژنراتور با تأمین کننده‌های دیگر موازی و گره خورده است و این افزایش سوخت باعث افزایش توان تأمین شده به بار می‌شود. و در نتیجه باعث کاهش توان دیگر تأمین کنندگان (دیزل ژنراتورها یا شبکه) به بار می‌شود. این را به اسم کنترل کیلووات (KW) می‌شناسند.
بوسیله ی موازی کردن چندین دیزل ژنراتور، که همه بصورت سیستم کنترلی هم زمان یا بدون دروپ کار می‌کنند (Isochronously or without droop) این سیستم پیشرفته‌تر می‌شود. با استفاده از کنترلر با قابلیت تقسیم بار حقیقی مانند DSE8610، می‌توان مقدار باری که بوسیله ی هر دیزل ژنراتور به بار داده می‌شود را بصورت دقیق کنترل کرد.
این کار بوسیله ی تغییر مقدار سوخت ورودی به دیزل‌ها و مانیتور کردن مقدار توان تحویل داده شده توسط هر دستگاه انجام می‌شود. هر کنترلر دیگر می‌تواند با دیگر کنترل‌ها ارتباط برقرار کند، و مقدار بار را به آنها گزارش کند. از این قابلیت می‌توان استفاده کرد تا در صورت تغییر مقدار بار، دیزل ژنراتورها را در مدار قرار داد یا خارج کرد. - تقسیم بار توان غیرحقیقی یا راکتیو
دوباره در نظر بگیرید که دو دیزل ژنراتور همانند بصورت سنکرون و موازی با هم کار می‌کنند. تنظیم مقدار تحریک در یکی از ژنراتورها باعث تغییر مقدار توان راکتیو تحویلی آن ژنراتور به بار می‌شود و به همان مقدار از توان راکتیو دیگر ژنراتور کم و یا زیاد می‌شود. توان راکتیو توانی است که برای تأمین کردن توان خازن و یا سلف استفاده می‌شود.
کاربردهای کنترل توان راکتیو به‌صورت زیر است:
- زمانی که چندین دیزل ژنراتور بصورت موازی با یکدیگر کار می‌کنند، مقدار توان راکتیو بین دیزل ژنراتورها تنظیم‌شده، و جریان گردشی بین آنها به خاطر آن بالانسی مقدار توان راکتیو از بین می‌رود. این جریان گردشی ایجاد شده بین ژنراتورها باعث ایجاد گرما در سیم‌پیچ ژنراتورها می‌شود. اگر بررسی نگردد، این جریان گردشی ممکن است به سیم‌پیچ دیزل ژنراتورها آسیب بزند.
- تنظیم ضریب توان یا پاور فکتور یا کنترل VAR. این قابلیت یک ضریب توان ثابت زمانی که یک دیزل ژنراتور با شبکه سنکرون است ایجاد می‌کند که این باعث این می‌شود که ژنراتور یک مقدار ثابت توان راکتیو ایجاد کند و باعث کاهش دریافت توان راکتیو از شبکه گردد.
سنکرون دیزل ژنراتور با PLC های DSE
سنکرون دیزل ژنراتور با PLC های DSE – قسمت دوم
ملزومات سنکرون کردن
قبل از اینکه دو یا چندین دیزل ژنراتور با هم بصورت سنکرون بسته شوند، ولتاژ و فرکانس و اختلاف فاز بین ولتاژها باید تا نزدیک‌ترین حد همانند شوند. در کل، همانند شدن ولتاژ و فرکانس را سنکرون کردن می‌گویند، هر چند شاید تطبیق ولتاژ در خیلی از کاربردها نیاز نباشد. بعلاوه، فازها در سیستم‌ها باید یکسان باشد (ساعت‌گرد یا پادساعت‌گرد). کنترل کننده‌های سنکرون کننده و تقسیم بار DSE، جهت فاز را چک می‌کنند. اگر جهت فاز اشتباه باشد، کنترل کننده عمل کرده و خطا می‌دهد. قبل از اینکه سنکرون کردن دوباره انجام شود این خطا حتماً باید رفع گردد.
سنکرون شدن بوسیله ی تنظیم سرعت دیزل و ولتاژ ژنراتور انجام می‌شود تا مقدار آنها دقیقاً برابر شبکه شود. سپس زاویه فازی، مانیتور و تنظیم می‌گردد تا قبل از بسته شدن بصورت موازی یک بازه ی قابل قبول برسند.
در این مثال که شکل موج‌ها نمایش داده شده‌اند آنها دارای فرکانس همانند هستند (که از فاصله ی پیک آنها مشخص است). اما ولتاژ این دو با هم خیلی اختلاف دارند هم سطح ولتاژ و هم اختلاف فازی.
معمولاً اختلاف فرکانس (Slip frequency) ۰.۱ هرتز، اختلاف ولتاژ ۵ درصدی و یک اختلاف فازی ۵ درجه‌ای مجاز به سنکرون و بسته شدن کلیدها است. زمانی که تأمین کننده‌ها (دیزل ژنراتورها و یا شبکه) بصورت موازی بسته شدند، فاز آنها (زاویه) تغییر نمی‌کند زیرا آنها بصورت موازی قفل شده‌اند.
احتیاط!
- سعی در بستن دیزل ژنراتورها بصورت موازی وقتی که کاملاً سنکرون نیستند ممکن است باعث آسیب به دیزل ژنراتور و دستگاه‌ها شود.
- برای مثال: اگر سنکرون دو دیزل ژنراتور ۱۲۰ درجه فازی با هم اختلاف داشته باشند، گشتاور کوپلینگ می‌تواند تا بیشتر از ۱۲ برابر حالت بار کامل شود، مقدار آن بستگی به نسبت اینرسی‌های دیزل و ژنراتورها دارد.
گاورنر
سنکرون کردن می‌تواند به طرق مختلفی انجام شود. بصورت ساده هر روشی با تنظیم سرعت دیزل بوسیله ی گاورنر (که رابطه ی مستقیم با فرکانس ژنراتور دارد) و تنظیم ولتاژ ژنراتور توسط تنظیم کننده ی ولتاژ (کنترل تحریک ژنراتور تا ولتاژ مورد نظر را ایجاد کند) این کار را انجام می‌دهد.
گاورنر سرعت دیزل را با اندازه گیری آن روی فلای‌ویل تعیین می‌کند (این کار معمولاً با یک حس‌گر مغناطیسی انجام می‌شود). گاورنر با کنترل اکتویتر (actuator) مقدار سوخت ورودی به دیزل را تنظیم می‌کند که باعث تغییر دور موتور می‌شود (مانند گاز ماشین)
اکثر گاورنرها دارای یک ورودی تنظیم کننده ی از راه دور هستند که اجازه می‌دهد یک دستگاه بیرونی سرعت دیزل را کم و زیاد بکند. تأثیر تغییرات تنظیم کننده ی ولتاژ در ولتاژ خروجی ژنراتور تأثیر دارد که بوسیله ی کنترل جریان تحریک صورت می‌گیرد. AVR مقدار ولتاژ خروجی را در مقدار دلخواه تنظیم می‌کند. اکثر AVR ها یک ورودی دارند که می‌توانید توسط یک دستگاه بیرونی مقدار ولتاژ را کم و یا زیاد کنید.
سیستم سنکرون کننده ی خودکار بوسیله ی ورودی‌های تنظیم سرعت و ولتاژ گاورنر و AVR تطبیق ولتاژ و سرعت دیزل ژنراتور را برای سنکرون شدن انجام می‌دهند.
روش اتصال بین سنکرون کننده ی خودکار و گاورنر و AVR بستگی به نوع گاورنر و AVR استفاده شده دارد. و در بخش روش‌های تنظیم ولتاژ و فرکانس شرح داده شده‌اند.
سنکرون دیزل ژنراتور با PLC های DSE – قسمت سوم
روش‌های تنظیم ولتاژ و فرکانس
پتانسیومتر بیرونی تنظیم ولتاژ و فرکانس
معمول‌ترین روش برای تنظیم بیرونی سرعت دیزل ژنراتور و ولتاژ ژنراتور بوسیله ی پتانسیومتر (مقاومت متغیر) است. این مقاومت‌ها را روی تابلوی کنترل نصب می‌کنند تا کاربر بتواند پارامترهای مورد نیاز را تنظیم کند.
یک راه ساده برای جایگزین کردن کنترل دستی با یک کنترلر خودکار استفاده از پتانسیومترهایی که توسط موتور الکتریکی کنترل می‌شوند است. که بوسیله ی کنترل کننده ی سنکرون تنظیم می‌شوند.
ورودی ولتاژ DC
یک رابط آنالوگ معمول دیگر که توسط سازندگان استفاده می‌شود استفاده از ولتاژ DC است. که مقدار آن به سرعتی که می‌خواهیم دیزل ژنراتور داشته باشد دارد. یک مثال برای این نوع G.A.C.ESD5500E که یک سیگنال ورودی ۲ تا ۸ ولت DC اندازه ی اختلاف از مقدار مرجع را در ورودی می‌گیرد. (ما برای تنظیم در این حالت، یک ولتاژ را مثلاً ۵ را به عنوان سرعت مرجع یا همان ۱۵۰۰ در کنترلر تعریف می‌کنیم. حال شیب و مقدار اختلاف از ولتاژ مرجع که می‌تواند از ۳ تا بیشتر یا ۳ تا کمتر باشد سرعت را تعیین می‌کند. پس ولتاژ DC می‌تواند از ۲ تا ۸ ولت تغییر کند. ۲ کمترین سرعت، ۸ بیشترین سرعت و ۵ سرعت مرجع ما است. کنترلر با بازی کردن با مقدار این ولتاژ سرعت دیزل ژنراتور را با سرعت دیزل ژنراتور دیگر یکی کرده تا برای سنکرون کردن آماده شوند.)
این نوع اتصال مناسب برای اتصال مستقیم به خروجی آنالوگ دیپ‌سی ۸۶۱۰ یا دیپ‌سی ۸۷۱۰ (DSE8610 or DSE8710) هست.
شستی کم/زیاد
از این شستی نیز برای کم/زیاد کردن سرعت دیزل/ولتاژ ژنراتور می‌توان استفاده کرد. شستی‌ها روی کنترل پنل نصب می‌شوند اجازه می‌دهند یک تغییر پله‌ای در ولتاژ/فرکانس با یک بار فشردن شستی ایجاد کرد.
این نوع اتصال مناسب برای اتصال مستقیم به خروجی آنالوگ دیپ‌سی ۸۶۱۰ یا دیپ‌سی ۸۷۱۰ (DSE8610 or DSE8710) است، البته مرسوم است که از یک کنتاکت کمکی بین کنترلر و گاورنر/AVR استفاده شود تا بین تجهیزات ایزوله ایجاد گردد.
نکته:
- اتصالات گاورنر و AVR در (سنکرون دیزل ژنراتور با PLC های DSE – قسمت دوم) شرح داده شده‌اند.
کنترل کننده سرعت دیزل بصورت الکترونیکی (CAN)
تعدادی از ECUها (دیزل‌های جدید معمولاً اینگونه هستند) کنترل سرعت از طریق ارتباط CAN را ساپورت می‌کنند و دیگر نیازی به سیگنال‌های اضافی به گاورنر نیست.
این قابلیت در کنترلرهای دیپ‌سی سری‌های زیر موجود می‌باشد.
DSE5500
DSE7500
DSE8600
DSE8700
سنکرون دیزل ژنراتور با PLC های DSE – قسمت چهارم
کلیدهای قدرت برای سنکرون کردن
موازی کردن ۲ یا چند دیزل ژنراتور نیازمند این است که بسته شدن آنها در کمترین اختلاف فازی انجام شود. قابلیت سنکرون چک و تقسیم بار DeepSea می‌تواند بصورت دقیق اختلاف فاز را اندازه‌گیری کند و زمانی که در محدوده‌ی سنکرون شدن قرار گرفت در زمانی در حد میلی ثانیه دستور وصل کلید را می‌دهد. در هر صورت در واقعیت مقداری تأخیر به علت بسته شدن فیزیکی کلید وجود دارد که باید کمترین حد باشد و در زمان طراحی باید کلیدهایی باسرعت بالا در نظر گرفته شود.
انتخاب کلید برای سنکرون کردن دیزل ژنراتور
بطور معمول کلید برای سنکرون کردن و موازی کردن باید در ۵ سیکل ولتاژ بعد از دریافت سیگنال بسته شدن عمل کرده و بسته شود تا مطمئن شویم که فاز ولتاژها بعد از دستور وصل کلید زیاد تغییر نکرده است.
نکته:
- زمان بسته شدن خود کلید و در صورت استفاده از رله‌های کمکی باید آنها نیز در زمان محاسبه شود. برای مثال رله‌های وصل کننده مورد استفاده در تابلوهای دیزل ژنراتور معمولاً زمان عملکرد ۱۰ تا ۲۰ میلی ثانیه دارند
- اگر دارای کلید شبکه هستید که وضعیت تریپ شبکه را نمایش می‌دهد، پیشنهاد می‌شود که از یکی از رله‌های تریپ آن به ورودی “auxiliary mains failure” وصل کنید تا در صورت تریپ کلید شبکه کنترلر آگاه شود. این زمانی مهم است که دیزل ژنراتور موازی با شبکه کار می‌کند.
احتیاط!
- از کلیدهای دستی جهت سنکرون دیزل ژنراتور نمی‌توان استفاده کرد. زیرا آنها زمان وصل مناسب را دارا نمی‌باشند.
کنتاکتورها
کنتاکتورها معمولاً به حد کافی برای موازی کردن سریع هستند اما در زمان خرید باید آن را حتماً چک کنید که سرعت کافی برای بستن در حالت سنکرون را دارا باشد
کلیدهای فنری شارژی
در کل کلیدهای فنری شارژی از کنتاکتورها سریع‌تر هستند. کلیدهای فنری شارژی یک فنر بزرگ را داخل کلید شارژ می‌کنند و وقتی که نیاز است تا کلید قطع یا وصل شود، فنر آزاد شده و باعث بسته شدن کلید می‌شود.
کلیدهای هوایی
ACBها معمولاً به‌اندازه‌ی کافی برای کارکرد موازی سریع هستند اما باید در زمان خرید کنتاکتورها حتماً سرعت وصل آن را چک کنید و مطمئن شوید که به اندازه ی کافی سریع هستند.
کلیدهای عمل کننده بوسیله ی موتور
تعدادی از کلیدهای عمل کننده توسط موتور به علت زمان زیاد بسته شدن توسط موتور برای کاربرد موازی مناسب نیستند. در زمان خرید این نوع کلید حتماً سرعت وصل آن را چک کنید و مطمئن شوید که به اندازه ی کافی سریع هستند.
کلیدهای عمل کننده به‌صورت دستی
این کلیدها سرعت کافی و قابلیت جهت کارکرد سنکرون را دارا نمی‌باشند.
زمین کردن نول
زمانی که نول دیزل ژنراتور به زمین متصل می‌شود باید مواظب بود که جریان گردشی زمین در ژنراتور ایجاد نشود. این زمانی که چندین ژنراتور با هم و یا با شبکه موازی می‌شود خیلی مهم است و باید توجه شود.
سیم نول شهر بوسیله ی شبکه زمین شده است. اگر ژنراتور با شبکه موازی شود نول در دو جا زمین می‌شود، که یک حلقه ی زمین ایجاد می‌کند که در نتیجه ی آن جریان در حلقه به چرخش می‌افتد. برای جلوگیری از این حالت، می‌توان زمین نول را که در حالت موازی است بوسیله ی نصب یک کنتاکتور روی نول قطع کرد.
بصورت مشابه وقتی ۲ یا چند ژنراتور با هم موازی هستند، این خیلی مهم است که مطمئن شوید فقط یک نول در سیستم وجود داشته باشد. کنترل روی نول‌های زمین شده بوسیله ی DeepSea انجام نمی‌شود. این کار را باید با یک کلید بیرونی معمولاً با رله‌های کمکی کلیدها انجام دهید.
منبع: ویکی پدیا
سنکرون دیزل ژنراتور با PLC های DSE – قسمت پنجم
لینک ارتباط چند دستگاهی بین دیزل ژنراتورها (MULTI SET COMMUNICATIONS (MSC) LINK)
لینک ارتباطی چند دستگاهی بین دیزل ژنراتور ها در ماژول تقسیم بار و سنکرون کننده Deepsea امکانات زیادی مانند تقسیم بار و حفاظت دارد.
اتصال MSC DeepSea
- سنکرون کننده
- تعیین اولین دیزل ژنراتوری که روی باس بسته می‌شود
- حفاظت در مقابل خطاهای باس
- استارت و استوپ دیزل ژنراتورها در صورت افزایش و یا کاهش بار یا همان تقاضای بار
- ترتیب استارت شدن دیزل ژنراتورها
- ارجحیت در مدار قرار گرفتن دیزل ژنراتور
- متعادل کردن ساعت کار دیزل ژنراتور
- کنترل بوسیله‌ی DSE8660 / DSE7560 / DSE5560
- سازگاری
- قابلیت تقاضای بار (load demand) از لینک ارتباطی چند دستگاهی بین دیزل ژنراتور ها دیپ‌سی استفاده می‌کند
- دیپ‌سی‌های سری DSE7500 series با دیپ‌سی‌ها سری DSE5500 and DSE550 سازگار هستند. برای مثال یک دیپ‌سی ۷۵۱۰ می‌تواند در حالت تقاضای بار با دیپ‌سی ۵۵۱۰ استفاده شود
- دیپ‌سی‌های سری ۸۶۰۰ با دیپ‌سی‌های ۷۵۱۰ و ۵۵۱۰ و سری ۵۵۰ سازگار نیستند و باید از رابط DSE125 استفاده کنید.
- ارجحیت بر اساس ساعت کارکرد در DSE8610 و DSE7510 وجود دارد
- در DSE5510 کمتر از ورژن ۶ و DSE550 وجود ندارد
- ارتباط‌ها
- ۳۲ دیزل ژنراتور با کنترل کننده‌ی DSE8610 از طریق لینک MSC می‌توانند متصل شوند
- ۳۲ کنترل کننده‌ی اصلی (DSE8660) از طریق لینک MSC می‌توانند متصل شوند
- ۴۰ کنترل کننده‌ی دیپ‌سی سری DSE8600 از طریق لینک MSC می‌توانند متصل شوند
- ۲۰ کنترل کننده‌ی دیپ‌سی سری DSE7500 / DSE5500 از طریق لینک MSC می‌توانند متصل شوند
- DSE8620, DSE7520 و DSE5520 را نمی‌توان به‌وسیله‌ی MSC لینک متصل کرد و در حالت چند دستگاهی با کنترل کننده‌های اصلی مانند DSE8660, DSE7560 یا DSE5560 استفاده کرد.
- MSC یک سیستم انتقال اطلاعات سریع است. لذا باید با کابل‌هایی مناسب این کار اتصال پیدا کند. کابل پیشنهادی خود DSE و یا Belden 9841 مناسب این کار است.
- حداکثر طول MSC نباید بیشتر از ۲۴۰ متر شود. اگر می‌خواهید طول بیشتر شود باید از DSE124 استفاده کنیدمطمئن شوید که مقاومت ته خط وصل شود. این مقاومت با هر کنترل کننده‌ی دیپ‌سی که قابلیت MSC دارد در کارتن آن قرار داده می‌شود
