مقمه بر پایدارساز سیستم قدرت

انرژی های تجدیدپذیر به طور مداوم در سراسر جهان در حال رشد است و اکنون شروع به به خطر انداختن پایداری شبکه های برق کرده است. در مقایسه با نیروگاه های سوخت فسیلی، تولید انرژی بادی و انرژی فتوولتائیک در نوسان است. در نتیجه، نوسانات انرژی تجدیدپذیر یک چالش بزرگ برای پایداری شبکه برق است.

پایدارساز سیستم قدرت (PSS) چیست

پایدارساز سیستم قدرت (PSS) تجهیزات کنترل ژنراتور است که در بازخورد برای افزایش میرایی نوسان روتور ناشی از اختلال سیگنال کوچک استفاده می شود.

نحوه عملکرد پایدارساز سیستم قدرت (PSS)

این امر با تعدیل تحریک ژنراتور به منظور توسعه اجزای گشتاور الکتریکی در فاز با انحراف سرعت روتور به دست می آید. بنابراین PSS به افزایش پایداری سیگنال های کوچک سیستم های قدرت کمک می کند.

شکل 1 ) شماتیک کلی پایدارساز سیستم قدرت در حضورت سیستم تحریک و ژنراتور

مزایای پیاده سازی پایدارسازسیستم قدرت:

• بهبود میرایی سیستم
• پایداری دینامیکی سیستم بهبود یافته است
• کاهش تلفات برق

شکل زیر نمایش پاسخ سیستم قدرت در حضور و عدم حضور پایدارساز سیستم قدرت را نشان می دهد که به ازای یک پاسخ پله در شبکه بررسی شده است.

شکل 2 ) پاسخ سیستم قدرت در حضور و عدم حضور پایدارساز سیتم قدرت

انواع سیستم تحریک و کاربرد آن برای سیستم قدرت

سیستم تحریک چیست ؟

برای ایجاد و تقویت میدان مغناطیسی ژنراتور استفاده می شود و با عبور جریان از سیم پیچ میدان انجام می شود. برای هدف تحریک، از محرک‌های AC و DC استفاده می‌شود، اما محرک‌های DC نمی‌توانند برای رتبه‌بندی‌های بزرگ استفاده شوند، زیرا مشکلات طراحی کموتاتور و چرخ دنده برایشان وجود دارد. با توجه به این مشکل، محرک های DC در صورت وجود ژنراتور با محرک های متناوب جایگزین می شوند.

شکل 3 ) شماتیک یک سیستم تحریک

چرا سیستم تحریک مورد نیاز است

استفاده از سیستم تحریک می تواند پایداری سیستم قدرت را تامین کند که در آن از دینام های بزرگ در سیستم قدرت استفاده می شود. فرآیند تحریک می تواند ولتاژ و توان راکتیو در شبکه را مدیریت کند و بنابراین می تواند پایداری را تضمین کند.

هدف از سیستم تحریک

• عملکرد اصلی آن ارائه DC به سیم پیچ میدان ماشین سنکرون است
• می تواند ولتاژ ترمینال دستگاه را تنظیم کند
• تنظیم زاویه بار
• حفاظت از ژنراتور را می توان تضمین کرد
• تنظیم MVAR و ضریب توان
• می تواند از حداکثر توانایی ماشین استفاده کند
• این می تواند از دستگاه در برابر خاموش شدن ناخواسته در هنگام گذرا محافظت کند
• این می تواند جریان توان راکتیو را کنترل کند و می تواند بار راکتیو را بین ماشین هایی که به صورت موازی در شبکه کار می کنند به اشتراک بگذارد.
• می تواند پایداری ماندگار و گذرا را بهبود بخشد و از این طریق می تواند در دسترس بودن را افزایش دهد

عناصر مورد نیاز برای یک سیستم تحریک

• تحریک کننده
• تنظیم کننده
• پایدارساز سیستم قدرت (که در بخش اول بررسی شد)
• محدود کننده ها و مدار محافظ
• مبدل ولتاژ ترمینال و جبران کننده بار

شکل 4 ) سیستم تحریک متصل به ژنراتور

انواع سیستم تحریک

1. سیستم تحریک DC
2. سیستم تحریک فرکانس بالا
3. سیستم تحریک استاتیک
4. سیستم تحریک بدون برس

سیستم تحریک DC

در این سیستم تحریک کننده، ژنراتور کموتاتور DC است، تحریک کننده می تواند توسط کوپلینگ مستقیم یا از طریق دنده کاهش هدایت شود. این نوع تحریک تا 100/110 مگاوات قابل استفاده است. در ابتدا، یک محرک خروجی نامی کوچک، تحریک را برای محرک اصلی تامین می کند، پس از آن تحریک کننده اصلی، تحریک را به روتور ژنراتور اصلی می رساند، خروجی محرک توسط رئوستات تنظیم می شود که توسط AVR کنترل می شود.

شکل 5 ) شماتیک یک سیستم تحریک DC

سیستم تحریک فرکانس بالا

این عمدتا شامل یک تحریک کننده AC است که توسط شفت ژنراتور هدایت می شود، مجموعه پل یکسو کننده استاتیک، ژنراتور آهنربای دائمی، مدار شکن میدان ژنراتور و یک تنظیم کننده ولتاژ خودکار، یک تحریک کننده AC است، این یک آلترناتور نوع القایی است.

شکل 6 ) شماتیک یک سیستم تحریک فرکانس بالا

سیم‌پیچ‌های میدان و دینام در استاتور هستند، معمولاً در فرکانس بالا کار می‌کنند و بنابراین می‌توان اندازه دستگاه را کاهش داد، ترمینال آرمیچر به مجموعه یکسو کننده استاتیک متصل می‌شود. مغناطیس و مغناطیس زدایی سیم پیچ میدان توسط AVR انجام می شود

سیستم تحریک استاتیک

این شامل یک ترانسفورماتور یکسو کننده، اطاقک پل تریستور، فیلد شکن، مدار چشمک زن میدان و AVR است.

زمان پاسخگویی سریع دارد که منبع تغذیه آن از پایانه های ژنراتور گرفته می شود و برس ها برای تامین جریان های میدان استفاده می شوند. تامین ولتاژ DC از طریق پل تریستور انجام می شود. در طول فرآیند شروع، میدان شروع از یک منبع خارجی به نام فلش فیلد تامین می شود

مزایا

• پاسخ سریع
• تعمیر و نگهداری کارآمد و کم
• تعمیر و نگهداری دوره ای ماشین الکتریکی حذف می شود

شکل 7 ) سیستم تحریک استاتیک

سیستم تحریک بدون برس

این شامل یک تحریک کننده AC، حلقه یکسو کننده دوار، ژنراتور آهنربای دائمی و AVR است.

شکل 8 ) شماتیک یک سیستم تحریک بدون برس

دارای یک محرک پیلوت آهنربای دائم 3 فاز و ولتاژ خروجی آن توسط رگولاتور ولتاژ تریستور یکسو و کنترل می شود تا جریان DC برای محرک اصلی تامین شود. پل یکسو کننده دوار بر روی روتور نصب شده است و نیازی به حلقه های لغزش نیست. خروجی یکسو کننده مستقیماً به سیم پیچ میدان متصل است.

نحوه انتخاب یک سیستم تحریک

این عمدتا به پیچیدگی شبکه، الگوی بارگذاری و ماهیت سطح آلودگی در نیروگاه و هزینه تجهیزات بستگی دارد.

می توان از تحریک استاتیک استفاده کرد اگر :

• برق از طریق خطوط برق طولانی منتقل می شود
• اگر الگوی بارگذاری اوج و چرخه ای باشد

می توان از Brushless Excitation استفاده کرد اگر

• اگر سیستم نیاز به نگهداری کمتری دارد
• اگر محیط زیست توسط بخارات گوگرد و دودهای اسیدی آلوده شود

منبع : برق تِک