• بازدید : 71 views
  • بدون نظر
این فایل در ۱۳صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

منظور از اتصالي فاز-زمين در ژنراتورها اتصال سيم پيچي هاي استاتور به بدنه به عنوان زمين مي باشد۰ نوع رله ها و حساسيت كار آنان به مقدار جريان اتصالي فاز- زمين بستگي خواهد داشت۰با توجه به صدمه احتمالي سيم پيچي ها در برقراري جريان اتصالي مناسب فاز- زمين و حداكثر مدت برقراري آن با توجه به تحمل حرارتي ژنراتور و ايزولاسيون سيم پيچي ها در هنگام طراحي ژنراتور انتخاب شده با استفاده از امپدانس ها و مقاومت هاي پيش بيني شده در مسير جريان زمين مقدار آن كنترل و محدود مي گردد. به همين علت ابتدا روش مناسب زمين نمودن ژنراتور شرح داده شده سپس روش مقابله با اتصالي هاي فاز – زمين ارائه مي شود.
نوع اتصال سيم پيچي هاي استا تور از نظر اتصال نول به زمين
در صورت اتصال يك نقطه از سيم پيچي استاتور به بدنه يا زمين جريان اتصالي از سيم پيچي به سمت بدنه و سپس زمين برقرار مي شود.برقراري جريان به زمين و مقدار آن به نوع اتصال سيم پيچي ها ,اتصال و يا عدم اتصال نقطه نول به زمين بستگي دارد.
نوع اتصال سيم پيچي ها:اتصال سيم پيچي هاي سه فاز استاتور در كليه رديف ولتاژ ها به طور عمده از نوع ستاره انتخاب شده,اتصال آن به زمين به نوع شبكه بهره برداري و روش تغذيه مصرف كننده ها به شرح زير يستگي دارد.
۱-در رديف ولتاژهاي توزيع فشار ضعيف,كه ژنراتور به طور مستقيم مصرف كننده هاي فشار ضعيف را تغذيه مي نمايد وشامل ژنراتور ها با قدرت كمتر از kw800 مي شود.اتصال سيم پيچي هااز نوع ستاره با نقطه نول زمين شده كامل مي باشد,بدين تر تيب مصرف كننده ها تحت ولتاژ فاز-زمين به صورت تك فاز نيز تغذيه مي شوند.در اين رديف برقراري جريان اتصالي فاز-زمين با صدمه آسيب كلي به ژنراتور همراه نمي باشد.

۲- ژنراتور شبكه توزيع تحت ولتاژ ژنراتور را تغذيه نموده,مصرف كننده هاي فشار ضعيف از طريق ترانسفورماتورهايkv4/0/kv10-6تغذيه مي شوند.در اين حالت شبكه توزيع تحت ولتاژ ژنراتور با ولتاژkv15-10-6-3به صورت ايزوله و يا زمين شده پيش بيني مي شود. چنانچه ژنراتور به صورت نول ايزوله يا با اتصال مثلث پيش بيني شود,در صورت بروز اتصالي فاز-زمين هيچگونه جريان فاز-زمين برقرار نخواهد شد,اگرچه جريان خازني محدود با توجه به خاصيت خازني سيم پيچي ها با زمين برقرار مي شود.هنگامي كه سيم پيچي هاي سه فاز ژنراتور به صورت مثلث وصل شوند,جريان در سيم پيچي ها در حدود۷۱برابر كمتر از جريان ترمينال هاي خروجي بوده,مقطع هاديهاي سيم پيچي هاي استاتور نسبت به مقطع هاديهاي خروجي به همين نسبت تقليل مي يابد. لذا هنگامي كه شبكه از نوع فوق به صورت ايزوله مورد نظر باشد.اتصال سيم پيچي هاي استاتور از نوع مثلث,مناسبتر از اتصال ستاره ايزوله مي باشد.چنانچه شبكه توزيع تحت ژنراتور از نوع زمين شده مورد نظر باشد,اتصال ژنراتور به صورت ستاره انتخاب شده,نقطه نول آن به زمين وصل مي شود.در اين حالت اتصال طرف فشار قوي كليه ترانسفورماتور هاي توزيع از نوع مثلث واتصال طرف فشارضعيف آنان از نوع ستاره زمين شده پيش بيني مي شود.

خصوصيات اتصال نقطه نول به زمين
هنگامي كه ژنراتورها از طريق ترانسفورماتورها به شبكه وصل مي شوند,مدار تحت ولتاژ خروجي ژنراتور محدود به سيم پيچي هاي ژنراتور,سيم پيچي هاي ترانسفورماتور وشينه ارتباط بين سيم پيچي ها مي باشد,در مدار فوق اتصال سيم پيچي هاي ژنراتور به صورت ستاره واتصال سيم پيچي هاي ترانسفورماتور از نوع مثلث مي باشد.هنگامي كه مدار فوق از نوع ايزوله از زمين پيش بيني شود,بروز هر گونه اتصالي فاز-زمين در هر يك از سيم پيچي ها(ژنراتور يا ترانسفورماتور)جريان اتصالي را برقرار نساخته تنها جريان خازني متناسب با خاصيت خازني سيم پيچيها را با زمين طبق رابطه زير برقرار مي سازد.
I=imax sin(wt+Q)+IMAX
برقرار جريان فوق صدمه به ايزولاسيون را سبب گشته,محل اتصالي را ضايع مي سازد.مقدار جريان خازني به خاصيت خازني سيم پيچي هاي ژنراتوروترانسفورماتور,طول و نوع شينه ارتباطي ژنراتورتا ترانسفورماتور(از نوع با محفظه بسته مشترك و يا محفظه هاي جدا گانه براي سه فاز)وجود خازن در ترمينالهاي ژنراتوروغيره بستگي دارا.بروز اتصالي دوم در دو فاز ديگر جريان اتصالي فاز-فاز را از طريق بدنه استاتور برقرار ساخته اتصالي تك فاز به اتصالي فاز-فاز تبديل مي شودكه مقدار جريان تا جريان اتصالي دو فاز افزايش يافته با صدمات فراواني به ژنراتور وسيم پيچي هاي همراه مي باشد,در اين حالت ژنراتور به صورت لحظه اي قطع و واحدSDمي شود. بروز اين اتصالي خطرناك و با صدمه كلي به سيم پيچي ها همراه مي باشد.رفع عيب روي دادهمستلزم تعويض سيم پيچي ها خواهد بود.مزيت عدم اتصال نقطه نول به زمين,عدم قطع ژنراتور در قبال اتصالي اول در سيم پيچي هاي استاتور مي باشد.از طرف ديگر اتصال مستقيم نقطه نول به زمين نيز با برقراري جريان عيب قابل ملاحظه فاز-زمين,تا بيش از جريان عيب سه فاز همراه بوده,تحت تاثير پديده هاي حرارتي و ديناميكي جريان عيب,صدمه كامل به ايزولاسيون سيم پيچي هاي استاتور را موجب مي شود,كه مستلزم قطع لحظه اي ژنراتور توسط رله هاي حفاظتي وSDواحد خواهد بود.
قطع لحظه اي ژنراتور وSDواحد به هيچ وجه مناسب و مطلوب نبوده با صدمه به ژنراتور ضربه شديد به محور توربين و بروز ناپايداري در شبكه همراه مي باشد.به همين علت روش مناسب زمين نمودن نقطه نول با استفاده از مقاومت يا امپدانس محدود كننده جريان عيب مي باشد.خصوصيات روش فوق به شرح زير مي باشد.
۱-با بروز اولين اتصالي جريان خازني به ميزان ناچيز برقرار مي شود.
۲-جريان فاز-زمين برقرار شده توسط رله هاي حفاظتي تشخيص داده شده به منظور جلو گيري از ادامه برقراري جريان ناچيز فاز-زمين و صدمات ناشي از اتصالي دوم,امكان قطع كليد و جدا نمودن ژنراتور از شبكه فراهم مي شود.
۳-چنانچه مقدار مقاومت ناچيز انتخاب شود,آن چنان كه جريان فاز-زمين تا حدود۵۰-۴۰%جريان اتصالي سه فاز برقرار شود,مستلزم قطع لحظه اي ژنراتور وSDواحد خواهد بود كه مطلوب نبوده,با صدمات احتمالي مكانيكي و الكتريكي نظير انحراف محور(shift)صدمه به ديگ بخار,شيرهاي كنترل,اضافه ولتاژهاي گذرا با دامنه بالا و غيره همراه خواهد بود لذا مقدار جريان از طريق پيش بيني مقاومت مناسب در حداقل ممكن حفظ مي شود.به طور خلاصه اهميت ژنراتور در پايداري شبكه و اجتناب از قطع لحظه اي و SDآن,ايجاب مي نمايد تا نقطه نول ژنراتور از طريق امپدانس با مقاومت بالا به زمين وصل شده,در صورت بروز عيوب فاز-زمين در فاصله زماني قابل قبول ژنراتور به تدريج از مدار خارج و تحت تعمير قرار گيرد.زمين نمودن نقطه نول به شرح فوق آن چنان كه جريان عيب فاز-زمين از حدودA8-6
تجاوز ننمايد به عنوان زمين نمودن با امپدانس بالا يا (High Important Earthing)  موسوم مي باشد.هنگامي كه مقدار مقاومت به طور مناسب آن چنان انتخاب گردد كه جريان برقرار شده در پي اتصال فاز-زمين در حدودA100و بيشتر باشد,به عنوان زمين با امپدانس محدود ياLow Impedance Earthingموسوم مي باشد.به طور كلي زمين نمودن سيم پيچي هاي استاتور ژنراتورها با قدرت s>50MVAبا امپدانس يا مقاومت بالامزيت هاي زير را عرضه مي سازد.
۱-بروز اتصالي با برقراري جريان ناچيز چند آمپر همراه بوده,ايزولاسيون سيم پيچي ها در فاصله زماني محدود برقراري جريان عيب به مدت چند دقيقه با صدمه و خسارات قابل ملاحظه همراه نمي گردد.
۲-همزمان با بروز عيب و در فاصله زماني قابل قبول چند دقيقه,امكان تقليل جريان بار و جدا نمودن واحد از شبكه,بدون نياز به SDموجود مي باشد.
۳-به علت ناچيز بودن جريان عيب فاز-زمين تشخيص عيب توسط رله ديفرانسيل با حساسيت كافي امكان پذير نبوده,اين رله قابل ايتفاده نمي باشد به طور متقابل رله هاي مخصوص به منظور تشخيص عيب و ارسال آلارم ابداع شده,به كار برده مي شود.
با توجه به مزاياي زمين نمودن ژنراتور با استفاده از مقاومت بالا در واحدها با قدرت بيش ازMVA 50روش عمده اتصال سيم پيچي هاي استاتور و زمين نمودن نقطه نول آن را روش با امپدانس بالا تشكيل مي دهد.

روش هاي زمين نمودن ژنراتور با امپدانس بالا
زمين نمودن نقطه ژنراتورها در واحدها با قدرتS>30-80 MVAبا و يا كليد در خروجي با استفاده از امپدانس با مقاومت مناسب,آن چنان كه مقدار جريان برقرار شده تحت ولتاژ فاز-زمين دستگاه در حدودI<2-5 Aمحدود شود,به زمين نمودن با امپدانس بالا ياHigh Impedance Eathyموسوم مي باشد.برقراري جريان عيب به ميزان حداكثرA5مقدار مقاومت يا امپدانس بالغ بر۵-۲را ايجاب مي نمايد.روش هاي زمين نمودن با امپدانس بالا در استانداردهاي مختلف از جمله استاندارد امريكا تحت عنوان ANSI/IEEE-C37   101-1987شرح داده شده اند.در استاندارد فوق ضمن تشريح روشهاي مختلف زمين نمودن نقطه نول ژنراتور رله هاي حفاظتي مناسبت به منظور تشخيص عيوب فاز-زمين توصيه گرديده اند.
روشهاي مختلف زمين نمودن نقطه نول ژنراتور با امپدانس بالا در استاندارد فوق به شرح زير ارائه شده اند.
۱-روش ترانسفورماتورتوزيع:نصب ترانسفورماتور از نوع تك فاز,معمول در شبكه هاي توزيع,در نقطه نول و وصل مقاومت اهمي در ثانويه آن به عنوان مقاومت بار(شكل۳-۱)روش برآورد قدرت ترانسفورماتور و مقدار مناسب جريان اتصالي فاز-زمين و مقدار مقاومت مربوطه در استاندارد مورد اشاره ارائه شده است.مقدار مقاومت لازم است به طور مناسب آن چنان انتخاب شود كه پديده فر ورزنانس اضافه ولتاژ گذار ناشي از قطع و وصل كليد در نقطه نول ژنراتور محدود گشته احتمال بروز قوس فاز-زمين در نقطه نول موجود نباشد.مقدار مقاومت و قدرت ترانسفورماتور به طور مناسب پيش بيني مي شوند.آن چنان كه جريان اتصالي فاز-زمين از چند آمپر تجاوز ننمايد.به منظور تشخيص عيوب فاز-زمين از رله هاي حفاظتي توصيه شده استفاده مي شود.
۲-روش رزنانس:(پيش بيني مدار رزنانس)در اين روش نيز ترانسفورماتورتوزيع در نقطه نول ژنراتور بين نقطه نول و زمين نصب شده در ثانويه آن راكتور يا راكتانس قابل تنظيم به عنوان مدار بار وصل مي شود.راكتانس ژنراتور مقدار مناسب را دارا مي باشد آن چنان كه جريان القايي برقرار شده در پي عيوب فاز-زمين با جريان خازني سيم پيچي هاي ژنراتور برابر بودهبروز رزنانس را موجب گشته,امپدانس نزديك به بي نهايت را عرضه سازد.در اين حالت جريان عيب فاز-زمين تا ميزان۱-۵/۰ محدود مي شود.(شكل۴-۱)
۳-پيش بيني ترانسفورماتور زمين كننده ياEarthing  Transfoner:
با اتصال ستاره به ترمينالهاي خروجي ژنراتور:
در اين روش ترانسفورماتور زمين كننده(Earthing  Transfoner)مشابه ترانسفورماتور زمين كننده در ايستگاههاي فوق توزيع طبق شكل۵-۱به ترمينالهاي ژنراتور متصل شده,نقطه نول آن از طريق سيم پيچي اضافي يا سيم پيچي جهارم زمين مي شود.اين روش امروزه كمتر به كاربرده مي شود,اگر چه در نيروگاههاي متعدد در اروپا و امريكا اعمال شده است.روش فوق و استفاده از ترانسفورماتور زمين كننده مشابه روش زمين نمودن ترانسفورماتورها در طرف با اتصال مثلثدر ايستگاههاي فشار قوي مي باشد.خصوصيات الكتريكي هر روش ورله هاي محافظتي مناسب آنان به منظور تشخيص عيوب فاز-زمين شرح داده مي شوند.
زمين نمودن نقطه نول ژنراتورها با امپدانس بالا به روش ترانسفورماتور توزيع
در اين روش نقطه نول ژنراتور از طريق مقاومت با مقدار بالا تا حدود چند كيلو اهم زمين مي شود,مقاومت اهمي بين نقطه نول و زمين وصل نشده,بلكه در طرف ثانويه ترانسفورماتور تك فاز,نصب شده در نقطه نول موسوم به ترانسفورماتور توزيع وصل مي شود.ولتاژ طرف اول ترانسفورماتور توزيع معادل ولتاژ فاز-زمين ژنراتور و ولتاژ طرف ثانويه v300-200مي باشد,قدرت ترانسفورماتور يا قدرت مصرف شده در مقاومت ثانويه ترانسفورماتور توزيع در پي بروز اتصالي فاز-زمين لازم است طبق استاندارد آمريكا(ANSI/IEEE-C37-101)با قدرت حاصل از جريان خازني سيم پيچي هاي ژنراتور با بدنه كه در پي بروز عيب در قبال ولتاژ اسمي سيم پيچي ها برقرار مي گردد,برابر باشد.
در صورت اتصال يك فاز به زمين جريان عيب برقرار شده در نقطه اتصالي از دو مسير جداگانه برقرار مي شود,جريان خازنيIcاز خاصيت خازني سيم پيچي كه همواره برقرار بوده,و جريان اهمي INكه از نقطه نول برقرار مي شود,مجموع دو جريان فوق جريان عيب را تشكيل مي دهد,در اين صورت جريان عيب عبارت است از :
IF=IN+IC
انرژي مصرف شده مقاومت در نقطه نول بر حسبKWمعادل قدرت ظاهري مصرف شده جريان خازني ژنراتورIcدر راكتانس خازني قرار داده مي شود.انتخاب مقاومت به شرح فوق علاوه بر محدود ساختن جريان عيب ,دامنه اضافه ولتاژ هاي گذرا در نقطه نول را نيز نقليل مي دهد.انتخاب مقاومت كمتر از ميزان فوق موجب افزايش دامنه اضافه ولتاژ گذرا در نقطه نول خواهد گشت.همچنين كاهش مقدار مقاومت جريان عيب برقرار شده را فزوني بخشيده,انرژي حرارتي حاصل از جريان عيب افزايش يافته,صدمه بيشتر به ژنراتور را موجب مي شود.بنا براين انتخاب مقاومت آن چنان خواهد بود كه انرژي حرارتي حاصل از جريان در مقاومت اهمي نقطه نول با انرژي حرارتي حاصل از جريان خازني برابر باشد.بدين ترتيب جريان عيب فاز-زمين در محل عيب داراي دو مولفه برابر عمود بر يكديگر خازني و اهمي مي باشد كه مقدار جريان عيب    برابر هر مولفه مي باشد.
در صورت بروز عيب فاز-زمين و برقراري جريان اتصالي در مقاومت قدرتKVA5/31به مصرف مي رسد,مدت برقراري جريان عيب و مصرف قدرت فوق محدود بوده به مدت قابل قبول برقراري جريان توسط استاتور بستگي خواهد داشت.در فاصله زماني فوق بار ژنراتور كاهش داده شده,ژنراتور از مدار جدا مي شود.فاصله زماني برقراري جريان عيب فاز-زمين بر حسب نوع ژنراتور و واحد هاي رزرو شبكه فاصله زماني توقف آن در حدود يك دقيقه تا۲ ساعت تعيين شده است كه  فواصل زماني استاندارد به شرح۱,۵,۳۰دقيقه و۱و۲ ساعت را شامل مي شود.با توجه به مدت برقراري جريان عيب به شرح فوق قدرت ترانسفورماتور توزيع با استفاده از ضريب ارائه  شده كاهش داده مي شود.ضريب مناسب بر حسب مدت برقراري جريان عيب به شرح جدول ۱-۱ مي باشد.

عتیقه زیرخاکی گنج