سیستم تحریک نیروگاه

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: هنگامی که ظرفیت نامی توان حالت ماندگار تعیین می‌شود، باید حاشیه‌ی اطمینانی برای تغییرات دما، خرابی اجزاء، اضافه بار در حالت اضطراری و ... به حساب آید. معمولا ظرفیت سیستم تحریک حدود ۲.۵ تا ۳.۵ کیلووات به ازای هر مگاوات ظرفیت ژنراتور است.

علاوه بر این باید سیستم تحریک قادر باشد با تنظیم تحریک منطبق با توانایی‌های لحظه‌ای و کوتاه مدت ژنراتور، در مقابل اغتشاشات گذرا عکس العمل نشان دهد. توانایی‌های ژنراتور در این مورد با چندین عامل محدود می‌شود:

شکست عایقی رتور ناشی از ولتاژ تحریک قوی، گرم شدن روتور به علت عبور جریان شدید تحریک، گرم شدن شدید آرمیچر به علت عبور جریان شدید بار آرمیچر، گرم شدن انتهای هسته هنگام علکرد زیر تحریک و گرم شدن ناشی از شار بیش از حد (ولت بر هرتز).

حدود گرمایی مشخصه‌هایی وابسته به زمان دارند و قابلیت کوتاه مدت ژنراتور ممکن است بین ۱۵ تا ۶۰ ثانیه باشد. به منظور اطمینان ازاستفاده‌ی حداکثر از سیستم تحریک، این سیستم باید قادر باشد با به کارگیری مناسب و کامل از قابلیت‌های کوتاه مدت ژنراتور و بدون انحراف از محدوده‌های مجاز، نیاز‌های سیستم را برآورده کند.

از دیدگاه سیستم قدرت، باید سیستم تحریک به کنترل موثر ولتاژ و تقویت پایداری شبکه کمک نماید. این سیستم باید قادر باشد به منظور تقویت پایداری گذرا سریعاَ به اغتشاش پاسخ دهد و به منظور تقویت پایداری اغتشاش کوچک، به تحریک ژنراتور، سیگنال مناسب را اعمال نماید.

سیستم‌های تحریک اولیه برای تامین ولتاژ مناسب پایانه‌ی ژنراتور و بارگذاری توان راکتیو به طور دستی کنترل می‌شدند. زمانی که کنترل ولتاژ به صورت دستی آمد، این سیستم‌ها بسیار کند بودند و عملا نقش یک اپراتور ماهر را بازی می‌کردند. اوایل ۱۹۲۰ میلادی امکان بالقوه‌ی بهبود پایداری گذرا و اغتشاش کوچک سیستم با استفاده از تنظیم کننده‌های پیوسته و سریع تشخیص داده شد.

این بخش از کنترل سیستم تحریک به پایدارساز سیستم قدرت موسوم است. سیستم‌های مدرن تحریک قادرند به صورت لحظه‌ای عکس العمل نشان دهند و دارای ولتاژ‌های سقفی بالایی هستند. استفاده از ترکیب قابلیت سرعت و حد بالای سیستم تحریک و نیز سیگنال‌های کمکی پایدارساز به تقویت عملکرد دینامیکی سیستم کمک زیادی می‌نماید.

برای اجرای شایسته‌ی وظایف فوق، در یک سیستم تحریک باید نکات زیر رعایت شود:

-معیار‌های عملکرد را ارضا کند.

-با استفاده از توابع محدود کننده وحفاظتی، از آسیب به خود ژنراتور و دیگر تجهیزات جلوگیری نماید.

-جهت انعطاف در بهره برداری نکات لازم را رعایت نماید.

-با در نظر گرفتن افزونگی لازم وتشخیص داخلی خطا و قابلیت جداسازی، قابلیت اعتماد و امکان دسترسی مطلوب را فراهم آورد.

-قابلیت اجباری گذرا به سیستم تحریک اجازه می‌دهد تا با قرار گرفتن در بالاتر از شرایط نامی بتواند قدرت خروجی ژنراتور را حتی در هنگام بروزعیب حفظ نماید. با کنترل پس خور نیز خروجی سیستم تحریک را تنظیم می‌نماید تا ژنراتور نسبت به تغییرات بار و سیستم کنترل شود.



اجزاء سیستم تحریک

1- تحریک کننده:

تامین کننده‌ی توان جریان مستقیم مورد نیاز سیم پیچ تحریک ماشین سنکرون است و بخش توان سیستم تحریک را تشکیل می‌دهد.

2- رگولاتور یا تنظیم کننده‌ی ولتاژ:

سیگنال‌های کنترل ورودی را به سطح و شکلی که برای کنترل تحریک کننده مناسب است، تقویت و پردازش می‌کند. این بلوک عملا شامل تنظیم کننده و نیز توابع پایدارساز سیستم تحریک (به صورت سیگنال فیدبک یا جبرانگر‌های پیش فاز- پس فاز است)

3- مبدل ولتاژ پایانه وجبرانگر بار:

ولتاژ پایانه‌ی ماشین را اندازه گیری و یکسوسازی کرده، آن را به کمیت جریان مستقیم تبدیل می‌کند و سپس با مرجعی که نشان دهنده‌ی ولتاز مطلوب پایانه است مقایسه می‌نماید. بعلاوه اگر خواستار آن باشیم که ولتاژ را در نقطه‌ای که از نظر الکتریکی از پایانه‌ی ژنراتور دور است (مثلا ترانسفورمر بالا برنده)، ثابت نگه داریم، این بلوک دارای جبرانگر بار نیز خواهد بود.

4- پایدارساز سیستم قدرت

تامین کننده‌ی سیگنال ورودی اضافی به تنظیم کنده‌ی ولتاژ، برای میرا کردن نوسان‌های سیستم قدرت است. سیگنال‌های ورودی مرسوم شامل انحراف سرعت روتور، توان شتاب دهنده و انحراف فرکانس است.

5- مدار‌های محدود کننده‌ی حفاظتی

شامل مجموعه‌ی وسیعی از توبع کنترلی و حفاظتی برای اطمینان از این موضوع است که از حدود توانایی تحریک کننده و ژنراتور تجاوز نشود.

بعضی از توابع مرسوم شامل محدود کننده‌ی جریان تحریک، محدود کننده‌ی حداکثر تحریک، محدود کننده‌ی ولتاژ پایانه، تنظیم کننده و سیستم حفاظتی ولت بر هرتز و محدود کننده‌ی زیر تحریک است. معمولا این توابع شامل مدار‌های مشخصی هستند و سیگنال‌های خروجی آن‌ها را می‌توان در محل‌های مختلف به صورت جمع کننده به سیستم تحریک اعمال کرد.