תחזוקת גנרטור
Download
Report
Transcript תחזוקת גנרטור
סדנת מהנדסים
11.6.12
1
כדי לבצע אחזקה נאותה של דיזל גנרטור יש להפעילו עם עומס של כ – 70% - 80%בצורה מסודרת.
רוב היצרנים ממליצים על הפעלה שבועית למשך זמן של 1שעה ,ופעם בשישה חודשים לפרק זמן של 4
שעות.
פעולה זו ,בצורה הרגילה ,גורמת להפסקות חשמל בזמן החלפת ההזנות בעומס המוזן מהגנרטור (בדרך
כלל עומס חיוני) ,דבר הגורם לחוסר נוחות – מחשבים ,מזגנים ,קווי ייצור ובייחוד בבתי חולים.
מסיבה זו החלו להתקין מערכות היודעות להסתנכרן עם הרשת כאשר צורת העבודה היא :
א .סינכרון קבוע.
ב .העברה שקטה
רווח נוסף :במידה וארעה הפסקת חשמל והגנרטור הופעל והזין את הצרכן ,החזרה תהיה ללא הפסקת
הזנה.
אפשרות להפעלה בשיטות הנ"ל כדי לקבל החזר כספי מחברת החשמל :
.1הסבר כלכלי.
.2תנאים להצטרפות :
א .אישור מאיכות הסביבה.
ב .אישור משרד האנרגיה
ג .עמידה טכנית בדרישות חברת החשמל
2
המערכות הבסיסיות של הדיזל גנרטור
מערכת עירור
גנרטור
דיזל
ווסת דלק
ווסת מתח
מערכת בקרה
ומדידה
עומס
3
4
מראה המחולל
5
כיוון מתח
מעגל כוח
עומס
ווסת מתח
שדה עירור
(סטטור)
רגש מתח
סטטור ראשי
שדה
עירור
(רוטור)
שדה ראשי
(רוטור)
דיודות מסתובבות
6
7
דיודות מסתובבות
Exciter
rotor
Exciter
Stator
8
Main
rectifier
Surge
Suppressor
Rotor
דיאגרמת מלבנים
גנרטור
שדה
שדה
ערור
-F
+F
כניסת
מעגל כוח
4
3
בקרת כוח
יציבות רשת
כוון מתח
גשש כניסה
7
הגברת
הפרש
6
E3
E1
עוקב
הפרש
ייחוס
9
פירוט המעגלים העיקריים
א .חישת המתח ()sensing
ב .עוקב הפרש -השוואה למתח ייחוס
ג .הגברת הפרש -הוצאת אות במגמת הסטיה ויחסית לה.
ד .הגברת כוח -הגברת האות המאפשר את שינוי העירור (.)Power
ה .יציבות רשת -השינוי במתח גורם לחישה חדשה (.)Stability
עוצמת התגובה לתופעות מעבר (.)Gain
10
מערכות עזר נוספות
.1הגנת מהירות נמוכה.
.2מעגל .Volt per hertz
.3הגנת מתח גבוה.
.4מערכת חישה ( )Sensingתלת פאזית.
.5מעגל סינכרון (אפשרות למעגל droopו/או .)cross current
.6אפשרות להתחברות למערכת מגבר זרם .current - boosting
.7אפשרות להתחברות למערכת .power factor controller - VAR
.8אילוץ התחלתי לבניית המתח של המעורר (.)built up
11
Permanent Magnet
מעגל כוח
כיוון מתח
יציאה
רגש
מתח
ווסת מתח
שדה עירור
(סטטור)
שדה
עירור
(רוטור)
עומס
סטטור ראשי
דיודות
מסתובבות
שדה ראשי
(רוטור)
12
דגם T.C.
עומס
יציאה
בקרת שנאי
שדה עירור
(סטטור)
סטטור ראשי
שדה
עירור
(רוטור)
שדה ראשי
(רוטור)
דיודות מסתובבות
13
DSR Digital Simplified Regulator
CONNECTIONS OF REGULATOR
14
t2
t1
דיוק
OS
dV
VR0
VR1
VR2
VR3
ללא הגדרה
דיוק ±5%בעקבות העמסה בזרם
0.35Inבגורם הספק ,COS=0-0.4
משתקם מתח המחולל לערכו הנקוב
תוך t2=15secאך יגיע לערכו 0.94 En
תוך t1=1.5secכאשר ירידת המתח V
תהיה 15%
בדירוג זה קיימות 9דרגות משנה.
המשותף לכולן הדיוק
v=15% ,t2=10sec, ±2.5%כאשר
תוספת העומס I/Inוהזמן t1מפורטים
בטבלה
דיוק t2=10sec, ±1%יתר התנאים
לפי הסכם מיוחד
94%
.9-16דירוג
הביצועים
זמן t1
%עליית
מתח בהורדת
עומס
דרגה
%עומס
פתאומי
35
VR2.11
35
1.5
VR2.12
35
1.0
35
VR2.13
35
0.5
38
VR2.21
60
1.5
20
VR2.22
60
1.0
20
VR2.23
60
0.5
26
VR2.31
100
1.5
15
VR2.32
100
1.0
15
VR2.33
100
0.5
17
15
16
מסקנה מהעקומות בשרטוט
מפסק הזרם המגן על הגנרטור בנוסף לעקומה הטרמית בהתאם לגודל הגנרטור ,חייב להיות עם הגנה
2.5 : 5
In
מגנטית
17
נושא חיבור קבלים
ווסת המתח יכול להגיב ולתקן שדה אקטיבי ,אך אינו יכול לתקן שדה קיבולי.
כל עוד COSשל הצרכן נמצא בתחום הראקטיבי פחות מ 1 -ניתן לחבר קבלים למערכת.
במקרים מסוימים זה אפילו הכרחי כדי שהזרם לא יעלה על הזרם הנומינלי שהמחולל מסוגל לספק.
במידה והשדה יהיה קיבולי ,ווסת המתח יפסיק לשלוט משום שאינו יכול להפוך את קוטביות השדה
והמתח של המחולל יעלה ללא שליטה.
18
תנאי הפעלת הדיזל
א .אויר
ב .אספקת דלק
ג .סיבובו במהירות הצתה
לגבי סעיפים א’ +ב’ :
שיטת “פעיל בעבודה” Energized to run -
שיטת “פעיל בהפסקה” Energized to stop -
19
מערכת בקרת מהירות
4
גנרטור
Magnetic
pickup
1
מגבר
דיזל
Actuator
מהירות ייחוס
מסכם מהירות
מתרגם תדר
למתח
5
20
גשש מהירות מגנטי
RPM X = מספר השינייםHz
60
Ferrous Gear
Gap
S
N
S
21
Permanent Magnet
N
בקר מהירות אלקטרוני
סוגים בסיסיים :
שיטת עבודה :
א .שיטת המסרק
ב .שיטת P.T
א“( Energize to run .פעיל בעבודה”)
ב“( Energize to stop .פעיל בהפסקה”).
אפשרויות נוספות :
.1הגנת מהירות יתר.
.2מעגל .DROOP
.3מעגל עומס נצפה.
.4אפשרות חיבור ל”סינכרונייזר”.
.5אפשרות חיבור למערכת חלוקת עומסים (.)Load-sharing
.6הגבלת הדלק בהתנעה.
.7כיוון זמן התאוצה.
22
t0
Hz
t2
Acc
Acc
nos
Droop ndr
t
T2 (sec)
Droop
Acc
תכונות
דירוג
23
<8
< 15
< 5
<8
< 0.8
<1
A1 דיוק גובה
A2 דיוק רגיל
הבעיות הטכניות שאנו מתמודדים במהלך סינכרון
לפני הסינכרון
.1להגיע למצב של סינכרון( .ע"י יצירת
תנאי סינכרון)
במהלך הסינכרון:
.2בעיית זרמים אקטיביים -חלוקת KW
(העברת העומס בצורה מודרגת ,תוך
כדי שליטה מוחלטת) -שליטה בווסת
המהירות.
.3בעיית זרמים ראקטיביים -חלוקת
( KVARבקרה על הזרמים
הראקטיביים במערכת ) –
שליטה בווסת המתח.
24
25
26
חלק מדרישות חברת החשמל
•
•
הספק חוזר
הגנת L.O.M
27
L.O.M
הסבר הבעיה:
במידה והדיזל גנרטור מסונכרן לרשת ותוך כדי הסנכרון קורה אחד משני האירועים הבאים:
.1העלמות רגעית של מתח הרשת כתוצאה מהפרעה חולפת ,כלומר הפסקה דרך תחנת המיתוג של
חח"י והחזרה ראשונה כ.300msec -
.2הפסקת חשמל מלאה.
במקרה הראשון החזרה של חח"י לא בתנאי סינכרון ,כלומר חיבור שני מקורות מתח ללא תנאי סינכרון.
התוצאה – זרם גבוה בין שני מקורות המתח אשר עלול לגרום ל:
הפעלת הגנת יתרת הזרם של שני המפסיקים .נזק לדיודות המסתובבות ולווסת המתח של הגנרטור ואף
לפריצת סלילי המחולל.
במקרה השני הגנות יתרת הזרם יפעלו והמתקן ישאר ללא אספקת חשמל.
הפתרון :זיהוי הבעיה וניתוק גלווני של המפסק המחליף מצד חח"י או המפסק המחליף מצד הגנרטור,
תוך פחות מ.250msec -
28
:הגנות
6 -המערכת הכוללת מורכבת מ
) RATE OF CHANGE OF FREQUENCY( R.O.C.O.F
VECTOR SHIFT
LOW VOLTAGE
HIGH VOLTAGE
LOW FREQUENCY
HIGH FREQUENCY
29
.1
.2
.3
.4
.5
.6
R.O.C.O.F
מתבסס על עקומת התדר של מנוע הדיזל יחסית למכת עומס ולזמן.
מבחינת ניתוח זמנים:
80msec
זמן תגובה של R.O.C.O.Fכ-
50msec
זמן הפעלת ממסר עזר כ-
זמן פתיחת מפסק הזרם ,מרגע שהוא מקבל מתח להפסקה ,במפסקי אויר כ50msec -
--------------180msec
כיוון ההגנה 0.1÷1HZ :
SEC
הכיוון צריך מצד אחד לפעול מספיק מהר בתקלה אמיתית ומצד שני לא לפעול לשוא (קיים חוסר יציבות
מסוים בתדר חח"י)
30
VECTOR SHIFT
מבוסס על עקומת התדר של מנוע הדיזל כתוצאה מעומס ללא תלות בזמן.
כלומר ,ברגע שנעלם המתח של חח"י נופל עומס כבד מאוד על הדיזל ,ומהירות הסיבוב שלו יורדת,
מודדים את הזוית החשמלית החדשה ( )αלעומת המצב הקיים.
ברגע ש α -עברה ערך מסוים הממסר מופעל ומוציא מגע.
כיוון ההגנה 1º÷20º -
31
LOW VOLTAGE
מתבסס על עקומת מתח המחולל יחסית למכת העומס (עקומת )SKVA
כלומר ,הצבה של ΔVיחסית למתח הגנרטור.
3ההגנות בסעיפים 2 ,1ו 3-הינן הגנות מהירות הפועלות כדי לנתק את המפסקים באופן שלא יגרם נזק
מחיבור חוזר.
קיימות 3הגנות נוספות המגינות על הגנרטור ועל הצרכן:
– HIGH VOLTAGEבמידה ומתח חח"י עולה מעל מתח מכוון ,קיימת אפשרות לניתוק המפסק מצד חח"י
ולהגן על הגנרטור ועל הצרכן ממתח יתר.
להגנה זו אפשר להוסיף השהייה לתופעות חולפות.
– LOW FREQUENCYבמידה ותדר חח"י ירד מתחת ערך מסוים באופן ממושך (לא כפונקציה של
– HIGH FREQUENCYבמידה ותדר חח"י עלה מעל ערך מסוים באופן ממושך (לא כפונקציה של
𝑍𝐻∆
𝑇∆
𝑍𝐻∆
𝑇∆
)
)
32
33
הגנה בפני חישמול בחיבור גנרטור
(חיבור אפסים והארקות)
מפסק מחלף תלת/ארבע קוטבי
34
המצבים המוגדרים היום בחוק
35
36
37
38
39
40
41
42
גנרטור נייד -בעיות העומדות בפנינו בשטח
בשיטת הגנה
עלינו לבצע הארקת שיטה והגנה
עלינו להחדיר אלקטרודה לאדמה עם מכשור מיוחד.
עלינו לוודא כי התנגדות הארקה מתאימה לחוק (נמוך מ 5 -אוהם) – כמעט בלתי אפשרי בתנאי
שטח.
יש להביא בודק מוסמך.
43
שיטה בלתי מוארקת במתקן ארעי
הניזון מגנרטור ארעי(מתוך חוק החשמל)
במקרה של זינת מיתקן ארעי באספקה עצמאית מגנרטור ארעי מותר שהזינה תהיה בלתי מוארקת כאשר
בגנרטור ובמיתקן מתקיימות הוראות תקנות החשמל(הארקות ושיטות הגנה בפני חישמול במתח עד
1000וולט) ,התשמ"ד ,1984-המתייחסות לשיטה בלתי מוארקת
או מתקיימות דרישות אלה:
.1
.2
.3
.4
.5
כל גופי המתכת החייבים בהארקת הגנה ,כולל גוף הגנרטור ,יחוברו למוליך הגנה הכלול בתוך כבלי
הזינה; מותר שמוליך ההגנה יהיה מוארק.
חתכי מוליכי ההגנה יהיו שווים לפחות לחתכי מוליכי ההארקה כנדרש בתקנות החשמל (הארקות
ושיטות ההגנה בפני חשמול במתח עד 1000וולט) ,התמ"ד;1984-
כאשר התנגדות הבידוד בין מוליך ההגנה לבין המתקן החשמלי ירדה מתחת ל 22 -קילואום תינתן
אתראה חזותית וקולית;
הראו חישוב או ניסוי שמתח התקלה לאורך מוליך ההגנה אינו יכול לעלות על 50וולט למשך יותר מ-
5שניות ,לא תידרש התראה כאמור בפסקה (;)3
נתקיימו התנאים של פסקה ( ,)4לא יעלה סכום האורכים של הכבלים על 250מטר.
44
ISOMETER - משגוח
45
משגוח ISOMETER -
תפקיד המשגוח לפקח ברציפות על רמת הבידוד במתקן ולהתריע כאשר התנגדות הבידוד תרד אל
מתחת לרמה המותרת.
חוק החשמל קובע כי במידה ולא קיימת הארקה ,יש להתריע על ירידת ערך התנגדות הבידוד אל
מתחת ל 100 -אוהם לוולט.
הדרישה הנ"ל נובעת מהעובדה כי רק מ 10 -מיליאמפר הזרם דרך גוף האדם מתחיל להיות מסוכן.
100 = R = 1V/10mA R=V/I אוהם לוולט.
ל 220V -נדרשת התנגדות בידוד של 22,000אוהם.
46
תקלה שניה בזינה צפה
במידה וקיימות שתי תקלות בו זמנית (לדוגמא ,כבל אשר מונח על האדמה קיבל מכה וכתוצאה מכך סוגר
מעגל לאדמה) ,הרי שהשני שיגע במעטה מחושמל – יסגור מעגל דרך התקלה הראשונה ויתחשמל.
47
מניעת תקלה שניה
על מנת למנוע את הופעת התקלה השניה הוספנו למפסק הראשי סליל הפסקה ,אשר ברגע גילוי
תקלה לא מאפשר המשך עבודה עם הגנרטור.
הנ"ל לכאורה סותר את כל רעיון המשגוח המאפשר המשך עבודה בזמן תקלה ,אולם המטרה שלנו
אינה לאפשר המשך עבודה מאחר ולא מדובר במתקן המזין חיי אדם (כדוגמת חדר ניתוח) ,אלא
להפסיק עבודה בכל חשש קל לחיי אדם.
48
בדיקות מערך דיזל גנרטור
כללית הבדיקות מבוצעות לפי תקנות החשמל (התקנת גנרטורים למתח נמוך) התשמ"ז .1987
תקנות אלה נמצאות בעריכה מחודשת ע"י ועדה.
נקודות שיש להתייחס אליהם:
.1
.2
.3
.4
.5
חיבור דיזל גנרטור במקביל לרשת חברת החשמל שלא נכלל בתקנות.
"גנרטור יצוייד במפסק ראשי" (סעיף :)5ההגנה המגנטית חייבת להיות לפי שיטת העירור2.5÷5In :
שאלות פתוחות:
א .האם המפסק חייב להיות על הגנרטור?
ב .אם ליד הגנרטור – עד איזה מרחק?
מפסק מחלף (סעיף 3 – )11קטבים או 4תלוי האם קיים במתקן "איפוס" או .T/Tראה שרטוטים
נלווים והאפשרויות הקיימות.
דיזל גנרטור נייד – זינה צפה (סעיף )15אם ערך הבידוד ירד מ 22k -רצוי להפסיק את הזינה של
הגנרטור מחשש לתקלה שניה.
דרישות כיבוי אש – בשלב זה לא מספיק ברורות.
49
.6הארקת מיכל דלק
ההצעה:
א .מיכל עלי בתחום ההשפעה של הארקת גנרטור ,יוארק כמו כל נקודה מתכתית.
ב .מיכל עלי המרוחק מהגנרטור – תדרש אלקטרודה מקומית.
ג .מיכל תת קרקעי העשוי מחומר מתכתי מצופה בשכבת זפת או פוליאתילן מבודדת.
מיכל זה מוגן בהגנה קטודית לכן אין להאריקו.
החיבור אליו מהגנרטור עם צנרת כפולה עם חומר מבדד( .השכבה החיצונית)
.7במידה וקיים דיזל גנרטור עם STEP-UPלמתח גבוה ,יש לשים לב שכאשר הדיזל גנרטור מזין את
המתקן כאי בודד שתהיה הגנת משולש פתוח או שנאי "אפס מדומה".
50
הגנת משולש פתוח
כאשר קיים קצר במתח גבוה בין אחת הפאזות לאדמה ,קיימת הגנה אשר שמה הכולל הגנה ואטמטרית
כדי לזהות מצב זה ולנתק את המפסק המזין את קו התקלה.
במידה וקיים גנרטור עם STEP-UPלמתח גבוה ובזמן הפסקת חשמל הוא מזין את הצרכנים יש צורך
להוסיף מצד מפסק הגנרטור הגנת משולש פתוח ,אשר תפקידה לזהות את אירוע הקצר.
החיבור הוקטורי:
R
T
S
במצב רגיל סכום המתחים יהיה שווה לאפס.
בזמן קצר למשל בפאזה ,Sיתפתח מתח .כיוון ההגנה ΔV>20V
R
S
T
51
52