سیستم های ترکیب شده ی مولد و کاربردی

5.2.8 سیستم های ترکیب شده ی مولد و کاربردی

مولدها می توانند به صورت موازی با یک ذخیره ی کاربردی به کار روند تا موارد زیر را ممکن سازند:

  • عدم قطع تغییر کامل بار از ذخیره ی کاربردی به مولد و بالعکس
  • اصلاح راس (پیک)
  • به راس (پیک) رسیدن
  • تولید مشترک

تغییر کامل بدون قطعی بین مولد و ذخیره های کاربردی را می توان با استفاده از یک ATS انتقال بسته (بدون قطعی)، و یا با موازی سازی معمول و جا به جایی بار مهیا ساخت. در ATS انتقال بسته، دستگاه مولد در مقایسه با ابزار در سطح فرکانسی نسبتا متفاوت کار می کند تا رابطه ی فاز بین مولد و ابزار دائما در حال تغییر باشد. هنگامی که منابع با یک دیگر همگام شوند، با استفاده از یک دستگاه بررسی همگام سازی ساده ای در عرض کمتر از 100 میلی ثانیه به یکدیگر وصل می شوند. در حالی که این سیستم قطعی کلی نیرو را هنگام سوئیچ کردن بین منبع های در حال کار رفع می کند، اما اختلالاتی که از تغییرات ناگهانی در بار دو منبع نشات می گیرد را مرتفع نمی سازد. اختلالات را می توان با استفاده از چندین سوئیچ در سیستم به حداقل رساند (رفع کامل ممکن نیست)، بدین منظور که هر سوئیچ فقط بار درصد کوچکی از گنجایش مولد را تغییر دهد.

     در هنگامی که از دنده ی سوئیچی معمول برای تغییر کامل استفاده می شود، مولد فعالانه با ابزار همگام سازی و موازی می شود؛ و بار توسط کنترل تنظیمات سوخت و برانگیخنگی مولد(ها) به نرمی و آرامی از یک مولد به دیگری جا به جا می شود. این سیستم ها می توانند برای انتقال بار از ابزار به مولد و بالعکس به کار روند. سیستم های همگام سازی دیجیتال اعلب می توانند در گستره های ولتاژ و فرکانس مختلفی کار کنند، و در نتیجه این امکان را به موازی سازی یک ابزار دهند تا حتی خارج از سطوح کاری قابل قبول کار کند. با این وجود، باید احتیاط به کار برد تا از عدم قطعی وسیله های محافظت کننده در طول روند همگام سازی اطمینان حاصل نمود.

     مولدها برای مواردی چون کاهش راس یا به راس رسیدن معمولا به مدتی طولانی با ذخیره ی کاربردی به طور موازی قرار می گیرد و باید در هنگام انتخاب درجه کار مناسب دقت به خرج داد. در این مورد، “ادامه دار” و یا “دوره قدرت محدود” گزینه ی مناسب است. این انتخاب مبتنی بر میزان زمان در حال کار نسبت به انوم (annum) می باشد. به بخش 4 جهت کسب اطلاعات بیشتر در مورد درجه بندی های مراجعه کنید. مولد هایی که برای کاهش راس به کار می روند عموما با دوره های تعرفه بالا تطابق پیدا می کنند تا باردهی راس را کاهش دهند و ممکن است به صورتی تنظیم شوند تا میزان بار خاصی را تولید کنند، یا به ابزار این امکان را دهند تا بخش مشخصی از بار را بردارد، در حالی که مولد دگرسانی (واریانس) را فراهم می سازد. مولدهایی که در با راس رسی استفاده می شوند بیشتر در صورت نیاز در سطح خروجی حداکثر کار می کنند و برق در مواقعی که تقاضا زیاد است به ابزار فروخته می شود. کاهش راس را نیز می توان با به اختیار گرفتن کامل بار منطقه در یک انتقال بدون قطع و قطع کردن ابزار به طور کامل انجام داد. قبل از شروع کار با هر گونه طرح و یا اصلاحات به کدها و استانداردهای محلی مراجعه کنید.

5.2.8.1 محافظت برای مولد های موازی کاربردی (اصلی)

     دقت داشته باشید که در مواقعی که سیستم مولد در موازات با ذخیره ی کاربردی کار می کند، هر دو سیستم ترکیب شده اند و هر گونه اتفاق برای سیستم کاربردی ممکن است مولد ها را نیز تحت تاثیر قرار دهد. لازمه ی محافظت از عملیات موازی کاربردی نسبت به نوع سیستم نصب شده و شاخصه های محل و سیستم پخش کاربردی بسیار متنوع است. در ضمن، ممکن است مقررات و استانداردهای محلی نیز بین تامین کننده های سرویس کاربردی متفاوت باشند. قبل از شروع کار با طرح برای هر گونه اینترفیس موازی سازی کاربردی با مسئولان مربوطه مشورت کنید.

     دستگاه های مولدی که در موازات با ابزار کار می کنند معمولا به رله ی بررسی همگام سازی (25)، محافظت ولتاژ بالا/پائین (59/27)، نیروی معکوس مربوط به شبکه (32)، محافظت از جریان بیش از حد (51)، و محافظت در برابر از دست رفتن شبکه و محافظت از فرکانس بالا/پائین (81O/U) مجهز هستند. نقص دیود نیز ممکن است اضافه شود اما مقررات آن را الزام نکرده است. در بسیاری از مناطق ابزار شناسایی شرایط “جزیره” و قطع دستگاه های مولد نیز الزامی است.

شرایط جزیره هنگامی رخ می دهد که در زمان اتصال سیستم دستگاه مولد نیروی کاربردی دچار نقص شود، و سیستم محافظ نقص را تشخیص ندهد و سیستم مولد را قطع نکند. در نتیجه، ممکن است سیستم دستگاه مولد نه تنها به بارهای مورد نظر، بلکه به سیستم پخش کاربردی و دیگر بارهای مشتری ها انرژی دهد. این باعث در معرض خطر قرار گرفتن کارگران می شود، دستگاه های محافظ سیستم پخش کاربردی را مختل می کند، و می تواند منجر به صدمه زدن به ابزار و امکانات متعلق به مشتری شود. ابزار ضد جزیره نسبت به نوع کار، محل جغرافیایی کار در جهان، و مقررات و استانداردهای محلی متفاوت است. به عنوان مثال، محافظت ضد جزیره در اروپا معمولا شامل درجه تغییر فرکانس (ROCOF) و محافظت تغییر گذرگاه می شود. ممکن است این ابزار در زمان کار بیش از 5 دقیقه در ماه در موازات با شبکه مشخص شده باشد. در ایالات متحده، نسبت به ایالت های مختلف موارد الزامی متغیر است.

ابزار ROCOF و تغییر گذرگاه هر دو با تحلیل چرخش گذرگاه ولتاژ و تشخیص تغییر، در فرکانس (هرتز بر ثانیه) یا در درجه نسبت به ثانیه، کار می کنند. دیگر محافظت ها مثل kVAr معکوس، و جریان مستقیم نیز ممکن است استفاده شوند.

برای اطلاعات بیشتر در مورد موارد الزامی ارتباط پیوندی به T-016 مراجعه کنید. دیگر اطلاعات سودمند در IEEE1547، استاندارد برای منابع پخش شده ی ارتباط پیوندی با سیستم های نیروی الکتریکی فراهم شده است.

گزینه های ANSI زیر برای عملکردهای محافظتی بالا مورد استفاده قرار می گیرند:

25 – بررسی همگام سازی

27 – ولتاژ پایین

32 – نیروی معکوس

40 – نقص میدانی (kVAr معکوس)

51 – جریان بالای زمانی AC

59 – ولتاژ بالا

78 – تغییر گذرگاه

81 – O/U – فرکانس بالا یا پایین / ROCOF

سیستم محافظت باید این نکته را نیز تضمین کند که کیفیت ذخیره ی کاربردی به دیگر مشتری ها بدون توجه به وضعیت کاربرد حفظ شود. ممکن است ابزارهای محافظت به عملکردهای یکسان یا مشابه با سمت مولد سیستم نیاز داشته باشد، اما اغلب تنظیم های کاملا متفاوتی دارد. با تامین کننده ی سرویس کاربردی مشورت کنید تا موارد الزامی ابزار، تنظیمات و الزامات کارمزد قبل از موازی سازی یک دستگاه مولد به دیگر سرویس های کاربردی را تنظیم کنید.

نکته: مولدهایی که با ابزار در مدت های کوتاهی موازی می شوند اغلب نیازی به استفاده از محافظت نقص ابزار ندارند. با این وجود، خطر صدمه ای که در نقص ذخیره ی کاربردی زودگذر وارد می شود را باید بررسی کرد و تصمیمات لازم را گرفت.

5.2.9 پخش نیرو

ابزارهای پخش نیرو تک ذخیره ای از نیرو را از ابزار سرویس دهنده، مولد مستقر در محل کار، و یا از ترکیبی از این دو دریافت می کند، و آن را برای استفاده به قسمت های کوچک تری تقسیم می کند. کاربران مسکونی، تجاری و یا صنایع کوچک معمولا توسط ابزار در ولتاژ کاربردی سرویس دهی و اندازه گیری می شوند. در مقیاس های بزرگ تر کاربران معمولا توسط نیروی بزرگ تر در ولتاژی میانه و یا حتی بالا تامین و اندازه گیری می شوند و این میزان ولتاژ ممکن است بنا به نیاز محل کار به ولتاژ کاربردی نیز کاهش یابد.

طرح های پخش معمولا شامل چهار سطح یا کمتر می شوند:

  • تامین عمده در HV
  • تبدیل و پخش عمده در MV
  • تبدیل و پخش عمده در LV
  • پخش نهایی و استفاده در LV

یک محل کار ممکن است، بنا بر مقتضیات، هر چهار مرحله و یا فقط یک مرحله را در بر داشته باشد.

5.2.9.1 انتخاب یک سیستم پخش

طرح پخش بر اساس چندین ضابطه انتخاب می شود، از جمله:

  • موارد الزامی دسترسی به انرژی
  • اندازه محل کار (منطقه و نیروی کلی ای که قرار است پخش شود)
  • نمایه ی بار (ابزار و تراکم نیرو)
  • موارد الزامی تغییر پذیری نصب

در بسیاری از نصب های کوچک، پخش و تولید در سطح ولتاژ کاربردی اتفاق می افتد و نیازی به تبدیل نیست. اما برای محل کارهای بزرگ تر، تراکم های نیروی بالا ممکن است این الزام را به وجود آورند که پخش MV در محل انجام شود و شبکه های LV کوچک تر در نقطه استفاده واقع شوند.

شکل 37 در صفحه 88 نشانگر تعدادی احتمالات در استفاده از تولید نیرو در سیستم های الکتریکی بزرگ تر، مثل یک مجموعه صنعتی عظیم، است. نمودار برای شفافیت ساده شده است تا شاخصه هایی مثل حلقه های اصلی MV که در چنین شرایطی معمول هستند حذف شود. همان گونه که در این شکل نشان داده شده است، در آمریکای شمالی عملکردهای انتقال نیرو معمولا به جای جفت های جریان شکن باید توسط سوئیچ های انتقال لیست شده فراهم شود.

در این مثال ذخیره ی درون رفت به محل کار ولتاژ میانی یا بالایی، معمولا 40-10 kV دارد، و میزان آن توسط ابزار در یک ایستگاه فرعی نزدیک به مرز محل کار پایین می آید و اندازه گیری می شود. ذخیره ی ارائه شده به مشتری بسته به محل کار معمولا در سطح ولتاژ میانی 14-10 kV یا 24-20 kV است. لذا این منبع اصلی نیرو است و پخش به مناطق مختلف محل کار نیز در سطح ولتاژ میانی صورت می پذیرد تا سایز کابل و نقص ها را کاهش دهد. تولید نیروی عمده را می توان در این نقطه – همچنین در ولتاژ میانی – متصل کرد تا نیروی استندبای را برای کل منطقه فراهم سازد. امکان فراهم سازی تولید مشترک و بازیابی گرما نیز فراهم می شود. این امر ممکن است چندین مولد بزرگ را، به همراه گنجایش کلی تا 10 MW و یا حتی بیشتر، درگیر کند.

برای مقیاس های تکی در همان محل کار، ذخیره در سطح MV گرفته شده و برای استفاده در ایستگاه های فرعی تکی به LV تقلیل می یابد، و ممکن است بار های LV ضروری و غیر ضروری را جدا کند. تولید استندبای ممکن است در این سطح، یعنی LV، فراهم شود و معمولا بارهای ضروری را تنها در طول قطع نیرو فراهم می کند.

شکل 37. نمونه ی سیستم پخش HV/MV/LV

طرح فراهم سازی بارهای ضروری با استفاده از مولد کوچک تر برای تقویت سیستم مولد عمده نیز در این نمودار نشان داده شده است. برای بحث در مورد اتصالات به زمین (ارث) و خنثی به بخش 5.3.5 در صفحه ی 96 مراجعه کنید. برای جزئیات بیشتر در مورد صفحه ی سوئیچ، انواع مختلف آن و امکاناتی که همراه با جریان شکن ها فراهم می شود به بخش 5.4 در صفحه ی 103 مراجعه کنید.