پارالل کردن یا سنکرون سازی دیزل ژنراتور فرایند پیچیدهای است که با استفاده از آن میتوانید از دو یا چند ژنراتور در یک شبکه برق استفاده کنید. این تکنیک علاوه بر افزایش ظرفیت کلی سیستم، افزونگی (Redundancy) در سیستم برق اضطراری را در پی داشته و قابلیت اطمینان سیستم را بهطور چشمگیری افزایش میدهد.
چرا سنکرون سازی دیزل ژنراتور مهم است؟
پارالل کردن یا سنکرون سازی دیزل ژنراتور به دلایل مختلفی چه از نظر فنی و چه اقتصادی اهمیت دارد:
افزایش پایداری و قابلیت اطمینان
اصلیترین دلیل برای موازی کردن ژنراتورها، افزایش پایداری و ایجاد افزونگی (Redundancy) در سیستم برق اضطراری است. به این معنا که میتوانید بهجای استفاده از یک ژنراتور بزرگ، از چند واحد کوچک، اما با مجموع توان یکسان استفاده کنید. بنابراین چنانچه یکی از ژنراتورها از کار بیفتد یا نیاز به تعمیر داشته باشد، ژنراتورهای دیگر بهکار خود ادامه داده و بار مورد نیاز را تامین خواهند کرد.
بهبود عملکرد و مدیریت بار
سنکرون سازی دیزل ژنراتور، امکان تقسیم بار بین ژنراتورها را فراهم میکند. بنابراین ژنراتورها بر اساس میزان بار مورد نیاز وارد مدار شده و باقی آنها در حالت آمادهباش قرار میگیرند. پارالل کردن دیزل ژنراتورها باعث شده که، در صورت فعالیت با ۷۰ تا ۸۰ درصد بار نامی خود کار کنند.
انعطاف پذیری بالا و امکان توسعه سیستم
سنکرون سازی، انعطافپذیری و توسعه سیستم را برای کارخانهها و پروژههایی که احتمال گسترش آنها در آینده وجود دارد، امکان پذیر میکند. به این معنا که دیگر نیازی به خرید یک ژنراتور با توان بسیار بالا نبوده و میتوانید در فاز اولیه از ژنراتورهایی با توان کمتر استفاده کنید. با گستردهتر شدن پروژه و نیاز بیشتر به انرژی، امکان افزودن ژنراتور جدید به سیستم وجود دارد.
امکان سنکرون با شبکه برق سراسری
سنکرون سازی دیزل ژنراتور با شبکه سراسری برق یک راهکار هوشمندانه برای اجتناب از جریمههای مصرف بیش از حد انرژی است. چنانچه مصرف برق در ساعات اوج، فراتر از میزان دیماند خریداری شده از اداره برق رود، جریمههای سنگینی بهدنبال دارد. با پارالل کردن دیزل ژنراتور و شبکه برق میتوان بخشی از بار را توسط ژنراتورها تامین و میزان مصرف را در حد دیماند نگه داشت. علاوه بر این در زمانهای قطعی برق، بار بهتدریج از شبکه به ژنراتور منتقل شده و پس از برقرار مجدد شبکه بهصورت معکوس عمل کرده و بار به شبکه برگردانده میشود.
شرایط لازم برای سنکرون کردن ژنراتور با شبکه
شرایط موازی کردن دیزل ژنراتور شامل مجموعهای از اصول فنی و الکتریکی میباشد که اتصال دو یا چند منبع تولید برق را بهصورت ایمن و بدون ایجاد جریانهای هجومی و آسیب به تجهیزات، تضمین میکند. در ادامه این الزامات را برای شما شرح میدهیم:
شرایط الکتریکی
- برای فرایند سنکرون سازی نیاز به هماهنگ سازی فرکانس و ولتاژ است. به این معنا که ولتاژ خروجی تمام ژنراتورها باید با یکدیگر یکسان شود، چرا که اختلاف ولتاژ میتواند جریانهای گردشی بین ژنراتورها ایجاد کند. جریانهای گردشی بر اثر تلاش ژنراتورها برای جبران اختلاف ولتاژ ایجاد میشوند. در نتیجه سیمپیچها بیش از حد گرم شده و راندمان کاهش مییابد. در بهترین حالت، اختلاف ولتاژ باید نزدیک به صفر باشد، البته در عمل اختلاف کمتر از 3 درصد مطلوب خواهد بود.
- برای پارالل کردن دیزل ژنراتور، فرکانس خروجی ژنراتورها نیز میبایست دقیقا یکسان باشد. وجود حتی اختلاف فرکانس بسیار کم، باعث ایجاد نوسانات توان خروجی بین ژنراتورها میشود. برای دستیابی به فرکانس خروجی یکسان، سرعت موتور با استفاده از گاورنر بهدقت تنظیم میشود. اختلاف فرکانس مجاز برای سنکرون سازی کمتر از ۰.۱ درصد است.
- همچنین توالی فاز در سیستمهای سه فاز (R، S و T) برای تمام ژنراتورها باید یکسان باشد. در غیر اینصورت هنگام اتصال آنها به یکدیگر، اتصال کوتاه بسیار بزرگی رخ میدهد. علاوه بر این جریانهای هجومی لحظهای، میتوانند به ژنراتور و کلیدهای قدرت آسیب برسانند. از این رو بههنگام کلیدزنی، زاویه فاز بین ولتاژهای دو ژنراتور، باید صفر یا بسیار نزدیک به صفر باشد. بهطور معمول زاویه فاز مجاز برای اتصال، کمتر از ۵ درجه است.
شرایط فنی و کنترلی
- قابلیت کنترل فرکانس و ولتاژ: موتور دیزلی و ژنراتور باید به قابلیت کنترل مجهز شوند تا بتوان فرکانس و ولتاژ را هماهنگ کرد. این فرایند بهطور معمول از طریق ارسال سیگنالهای آنالوگ (ولتاژ ۰ تا ۱۰ ولت یا جریان ۴ تا ۲۰ میلیآمپر) به گاورنر (گاورنر دیزل ژنراتور چیست) و سیستم AVR انجام میشود.
- سرعت کلیدزنی بالا: سرعت قطع و وصل کلید اصلی اتصال ژنراتور به باسبار یا شبکه، باید بسیار بالا و در حد میلیثانیه باشد. کند بودن سرعت کلیدزنی، باعث تغییر زاویه فاز بههنگام وصل کلید شده و اتصال را در شرایط نامناسب برقرار میکند.
- امکان اندازهگیری پارامترها: امکان اندازهگیری دقیق ولتاژ، جریان، توان و فرکانس برای نظارت و کنترل دقیق بر هر ژنراتور حیاتی است.
روش های سنکرون سازی دیزل ژنراتور
پارالل کردن دیزل ژنراتور به دو روش متداول سنکرون دستی و اتوماتیک انجام میشود:
- سنکرون سازی بهصورت دستی: در این روش تمامی مراحل هماهنگسازی فرکانس، ولتاژ و تطبیق فاز باید بهصورت دستی و توسط اپراتور انجام شود.
- سنکرون سازی اتوماتیک: در این روش، از یک برد سنکرون دیزل ژنراتور یا کنترلر سنکرونایزر برای کنترل خودکار و دقیق پارامترهای الکتریکی استفاده میشود.
همچنین نحوه سنکرون کردن دیزل ژنراتور برای اتصال به بار، از نظر فنی به دو روش زیر قابل انجام است.
- اتصال مستقیم به باسبار: در این روش، پس از سنکرون سازی دیزل ژنراتور، کلید تمامی ژنراتورها بهصورت همزمان به یک باسبار مشترک متصل میشود.
- اتصال از طریق بار: در شیوه اتصال از طریق بار، ژنراتورها تدریجی وارد مدار شده و بار بهصورت پلکانی به آنها منتقل میگردد.
نحوه پارالل کردن چند ژنراتور
- آمادهسازی اولیه: ابتدا باید از سلامت موتور دیزل، سیستم سوخترسانی و اتصالات الکتریکی مطمئن شوید. همچنین تمامی تجهیزات کنترلی مانند برد سنکرون، گاورنر و سیستم تنظیم ولتاژ خروجی ژنراتور نیز باید آماده به کار باشند.
- کنترل پارامترهای الکتریکی: پارامترهایی چون ولتاژ، فرکانس و فاز ژنراتور جدید باید با ژنراتور اصلی یا شبکه برق مطابقت داده شوند.
- تطبیق ولتاژ: ولتاژ خروجی ژنراتور جدید باید توسط کنترل ولتاژ AVR با ولتاژ ژنراتور در حال کار یا شبکه برق، بهصورت برابر تنظیم گردد.
- تطبیق فرکانس: گاورنر سرعت چرخش ژنراتور جدید را کنترل کرده تا خروجی آن با فرکانس ژنراتور اصلی یا شبکه منطبق شود.
- تطبیق فاز و توالی: توالی فاز هر دو ژنراتور در سیستمهای سه فاز باید یکسان باشد. همچنین زاویه فاز آنها در لحظه اتصال میبایست به صفر یا نزدیک به صفر برسد.
- کلیدزنی: کلید اتصال بهصورت دستی یا اتوماتیک در لحظه مناسب فعال شود.
برای سنکرون سازی چه تجهیزاتی نیاز است؟
- تابلو سنکرون (تابلو سنکرون تجهیزاتی مثل باسبار، کلیدهای قدرت و رلههای حفاظتی را در خود جای میدهد.)
- برد سنکرون دیزل ژنراتور
- گاورنر
- تنظیم کننده ولتاژ AVR
- ترانسفورماتورهای اندازهگیری جریان و ولتاژ (CT و PT)
برد سنکرون دیزل ژنراتور با تابلو ATS چه تفاوتی دارد؟
برد سنکرون و تابلو ats ژنراتور وظایف متفاوتی برعهده دارند. تابلو ATS یک سیستم سوئیچینگ هوشمند بوده و بهطور خودکار بار را بین دو منبع برق جابجا میکند. به این معنا که در صورت قطع برق شهر، دیزل ژنراتور را روشن کرده و بار را به آن انتقال میدهد.
برد سنکرون دیزل ژنراتور، یکی از تجهیزات مهم فرایند پارالل کردن است. این برد با هماهنگسازی دقیق ولتاژ، فرکانس و فاز دو یا چند ژنراتور، بار را بهصورت مساوی بین آنها تقسیم میکند. در واقع ATS برای جابجایی بین دو منبع برق مجزا کاربرد دارد، در حالی که برد سنکرون چندین ژنراتور را بهطور همزمان بهکار میاندازد.
مزایا و معایب پارالل کردن ژنراتورها
|
مزایا
|
معایب
|
|---|---|
|
افزونگی (Redundancy) و اطمینان بالاتر
|
پیچیدگی فنی و هزینههای اولیه بالاتر
|
|
افزایش انعطافپذیری و ارتقا آسان
|
نیاز به فضای بیشتر
|
|
بهرهوری و راندمان بیشتر
|
نیاز به نگهداری تخصصی
|
|
افزایش ظرفیت اضافه بار
|
حساسیت به اختلالات
|
|
امکان کنترل ضریب توان
|
|
|
افزایش طول عمر تجهیزات
|
سنکرون سازی دیزل ژنراتور برای چه کاربردهایی مناسب است؟
- افزونگی (Redundancy) در سیستم برق اضطراری برای مکانهای حساس مانند بیمارستانها، مراکز داده، فرودگاهها و مراکز کنترل ترافیک
- تامین برق در مقیاس بزرگ برای پروژههای صنعتی، کارخانجات و شهرکهای بزرگ
- کاهش هزینههای انرژی در صنایع پر مصرف
- تولید برق توزیعشده برای مناطقی که دسترسی به شبکه سراسری برق محدود است، مانند پروژههای عمرانی، میادین نفتی و…
خطاهای رایج در پارالل کردن دیزل ژنراتور و راه حل آنها
- خطای عدم تطابق فرکانس: چنانچه پس از سنکرون سازی دیزل ژنراتور، فرکانس ژنراتور با فرکانس منبع دیگر متفاوت باشد، جریانهای گذرای بزرگی ایجاد شده و به تجهیزات آسیب میرساند. با تنظیم دقیق سرعت موتور دیزل با گاورنر، میتوان از بروز این خطا جلوگیری کرد.
- خطای عدم تطابق ولتاژ: ولتاژ ژنراتور باید با ولتاژ منبع برابر باشد. در غیر اینصورت جریان هجومی بزرگی در لحظه اتصال ایجاد شده که سیمپیچها را بیش از حد گرم میکند. ولتاژ ژنراتور باید توسط سیستم کنترل ولتاژ AVR بهصورت دقیق تنظیم و با ولتاژ منبع دیگر برابر شود.
- خطای عدم تطابق زاویه فاز: اگر زاویه فاز در لحظه کلیدزنی نزدیک به صفر نباشد، جریانهای گردشی شدیدی بین دو منبع ایجاد خواهد شد. با استفاده از سنکروسکوپ یا رلههای سنکرونایزر، میتوان بر زاویه فاز نظارت داشت.
- خطای عدم هماهنگی توالی فازها: در سیستمهای سهفاز، باید فازهای ژنراتور با شبکه، ترتیب یکسانی داشته باشد. در غیر اینصورت منجر به اتصال کوتاه شده و به تجهیزات آسیب میرساند. از این رو پیش از سنکرون سازی، میبایست توالی فازها با استفاده از دستگاه فاز سنج یا برد سنکرون دیزل ژنراتور بررسی گردد.
هزینه سنکرون سازی دیزل ژنراتور چقدر است؟
هزینه سنکرون سازی دیزل ژنراتور به عوامل مختلفی بستگی دارد و یک رقم ثابت نیست. با توجه به مزایایی همچون کاهش مصرف سوخت، افزایش قابلیت اطمینان و افزونگی، این سرمایهگذاری توجیه اقتصادی دارد. در ادامه عواملی که بر روی هزینه سنکرون سازی موثر هستند را بر میشماریم:
- تعداد و توان ژنراتورها: هرچه تعداد و توان ژنراتورها بیشتر باشد، هزینههای مربوط به تابلوهای کنترل و تجهیزات جانبی نیز افزایش مییابد.
- نوع کنترل دستی یا اتوماتیک: استفاده از برد سنکرون و سیستمهای خودکار، هزینه اولیه را بالا میبرد، اما در بلندمدت مقرونبهصرفه است.
- هزینههای جانبی: کابلکشی، نصب، راهاندازی، دستمزد متخصصین، سرویسهای دورهای و…
سوالات متداول
چه مشکلاتی ممکن است در فرایند سنکرونسازی رخ دهد؟
اگر شرایط ولتاژ و فرکانس رعایت نشود، احتمال ناپایداری شبکه، تقسیم بار نامناسب و آسیب رسیدن به ژنراتور وجود دارد. به همین دلیل استفاده از تابلو سنکرون مناسب ضروری است.
چرا سنکرون سازی چند ژنراتور کوچک به جای استفاده از یک ژنراتور بزرگ بهتر است؟
چند ژنراتور سنکرون انعطافپذیری بیشتری دارند. مثلا اگر بار مصرفی کم باشد، فقط یک ژنراتور روشن میشود و مصرف سوخت پایین میآید.
تفاوت سنکرونسازی دستی و خودکار چیست؟
سنکرونسازی دستی توسط اپراتور انجام میشود و نیاز به دقت بالایی دارد. سنکرونسازی خودکار توسط تابلو و کنترلر انجام میشود، بنابراین سریعتر، دقیقتر و ایمنتر است.
آیا میتوان ژنراتورهای با توان متفاوت را موازی کرد؟
بله، اما بهتر است اختلاف توان زیاد نباشد. معمولا توصیه میشود توان کوچکترین ژنراتور حداقل ۳۰٪ توان بزرگترین ژنراتور باشد تا تقسیم بار بهدرستی انجام شود.
چه تجهیزاتی برای سنکرونسازی نیاز است؟
یک تابلو سنکرون هوشمند شامل کنترلر، سنسورهای ولتاژ و فرکانس، کلیدهای قدرت (بریکر)، رلههای حفاظتی و سیستم تقسیم بار.
بدون دیدگاه