عوامل قابليت اطمينان سيستم قدرت
عوامل قابليت اطمينان سيستم قدرت
مقدمه:
يكي از مهمترين مسئوليتهاي بهرهبرداري سيستم قدرت فراهم آوردن امكان عملكرد قابل سيستم قدرت است. در طراحي و ساخت تجهيزات سيستم قدرت و خطوط انتقال و توزيع زيادي ره اين تجهيزات سيستم قدرت و خطوط انتقال و توزيع زيادي به اين عوامل معطوف ميشود.
تجهيزات توليد و پست با دقت طراحي ميشوند تا سالها با اطمينان كار كنند و در طراحي نكاتي در نظر گرفته شده است تا اضافه ولتاژهاي گذاري ناشي از رعد و برق و امواج حاصل از قطع و وصل را تحمل نمايد. تجهيزات را چنان طرح كردهاند كه فشارهاي مكانيكي و الكتريكي را كه ممكن است در اثر جريانهاي شديد اتصال كوتاه ناشي شوند تحمل كنند.
طراح سيستم، قدرت كافي براي خطوط تجهيزات پست تامين ميكند تا به طور معمول از كار افتادن تجهيزات نظير خط، مجموعه ترانس، مقرههاي كليد، يا مشكلات مشابه، منجر به قطع برق مصرف كننده نگردد.
معيار معمول در طراحي آن است كه امكانات و ظرفيت لازم براي تحمل يك حادثه قابل پيشبيني نظر قطع يك خط، ترانس، يا واقعه معقول ديگر را تامين نمايد. معمولاً به دليل هزينه فزاينده و احتمال كم وقوع و حادثه در يك زمان در طراحي سيستم امكانات لازم براي تحمل دو حادثه يا بيشتر را در نظر نميگيرند.
پس از آن كه سيستم قدرت طراحي و ساخته شده، مسئوليت بهرهبردار سيستم قدرت است كه از آن چنان بهرهبرداري كند كه از محدوديتها طرح تجاوز نشود و نيز مراقب شرايطي باشد كه در صورت وقوع بر قابليت اطمينان تاثير ميگذارند و آماده باشد تا از وقوع شرايط باشد كه در صورت وقوع بر قابليت اطمينان تاثير ميگذارند و آماده باشد تا از وقوع شرايط مخاطره آميز جلوگيري كند به دنبال وقوع حادثهاي كه منجر به قطع برق ميشود و يا تجهيزات آماده كار نباشد بهرهبرداري سيستم بايد تا حد امكان سيستم را به حالت عادي برگرداند. به نحوي كه قابليت اطمينان آن در بالاترين سطح ممكن نگاه داشته شود.
عوامل موثر بر قابليت اطمينان سيستم قدرت:
ـ برخي از عوامل موثر برقابليت اطمينان سيستم قدرت عبارتند از:
1ـ ظرفيت ذخيره
2ـ ظرفيت كافي انتقال و پست
3ـ توانايي هماهنگ كردن بار و توليد.
4ـ قطع فوري خطوط يا تجهيزات اتصالي شده و به كارگيري دوباره امكانات
5ـ توانايي در راه اندازي دوباره تجهيزات توليد.
6 ـ توانايي بكارگيري تجهيزاتي نظر كليدهاي قدرت بدن وابستگي به انرژي سيستم قدرت
7 ـ توانايي فراهم آوردن تركيباتي گوناگون خطوط يا تجهيزات پست براي باز گرداندن سريع تجهيزات سالم به كار .
8ـ همبستگي كافي و قابل اطمينان با ديگر سيستمهاي مجاور
9ـ نمايش قابل شرايط سيستم و ارتباط مطمئن با پستهاي مهم انتقال و توليد.
فهرست فوق به هيچ عنوان كامل نيست، ليكن انواعي را شامل ميگردد كه براي حصول اطمينان از بهرهبرداري سيستم قدرت ميبايست مرور شوند. برخي از اقلام فهرست شده در ضمن طراحي تعيين ميگردد. و تحت كنترل بهرهبرداري سيستم نيست. بحث ذيل سعي بر آن دارد. تا عواملي را عنوان كند كه با اعمال كنترل روي آنها، بهرهبردار سيستم بتواند براي دستيابي به حداكثر قابليت اطمينان با امكانات موجود اقدام كند.
ذخيره گردان:
ظرفيت توليد موجود در سيستم مازاد بر بار سيستم را، ذخيره گردان گويند.
احتمالاً ذخيره گردان كافي، عامل اصلي تامين در بهرهبرداري از سيستم قدرت است.
خط مشي تعيين مقدار ذخيره گردان مطلوب يك سيستم، وابسته به عوامل مربوط به ميزان مخاطره سيستم و اقتصاد ميباشد. پس از تعيين خط مشي ذخيره گردان وظيفه بهره بردار سيستم قدرت است كه سعي كند همه روزه اين معيار را رعايت كند سيستم در اثر ذخيره ناكافي به مخاطره نيفتد.
به دليل هزينه توليد بار ذخيره زايد بهره بردار سيستم بايد توجه كند كه ذخيره زايد حمل نشود. ميزان ذخيره گردان را ميتوان به شكل درصدي از حداكثر بار روزانه يا بر اساس ميزان خطر مربوط به قطع ظرفيت توليد واقعي سيستم بيان كرد
تعيين ذخيره گردان بشكل درصدي از حداكثر با روزانه آنچنان مطلوب نيست چرا كه ممكن است خطرات واقعي موجود در سيستم را در نظر نگيرد
از اين گذشته بويژه در مورد واحدهاي حرارتي، معمولاً واحدهاي توليدي از زمان صدور فرمان راهاندازي تا زمان آمادگي به چند ساعت وقت نياز دارند. از زمان صدور فرمان راه اندازي تا زمان آمادگي به چند ساعت وقت نياز دارند. در نتيجه، تخمين بار لازم است و اين تخمين ممكن است تا حدودي شامل خطا باشد. اگر بار را كم تخمين زده باشيم درصد ذخيره گردان در زمان حداكثر بار ممكن است از آنچه معيار را يجا ميكند كمتر باشد. گاهي اوقات در توافقهاي مربوط به ارتباط سيستمهاي مجاور براي ذخيره گردان ناكافي جرايمي منظور ميشود.
روش واقع بينانه تر تعيين معيار ذخيره گردان، احتمالا آن است كه آن را بر مبناي خطر و همراه با در نظر گرفتن خطاي پيش بيني بار و محدوديتها قانوني استوار كنيم. عناصر خطر عبارتند از مقدار بار پر بارترين واحد يا مقدار تواني كه ميتواند در صورت وجود خطوط رابط از سيستمهاي مجاور مقداري هم براي خطا در پيش بيني بار محدوديتهاي قانوني در نظر ميگيريم. معمولاً هر يك از اين عوامل بين 2 تا 3 درصد هستند. در پارهاي موارد عوامل ديگري افزوده ميشود. اين مقدار دلخواه به حساب آورنده آلايشهاي غير طبيعي سيستم و ديگر شرايطي است كه احتمالاً منجر به خطر بيش از معمول ميگردد.
نمونهاي از محاسبات ذخيرهگردان لازم بر مبناي بيان شده در شكل 1 ـ9 براي سيستم ب آمده است ديگر عوامل وابسته به ذخيره گردان كه ميبايست تحت رسيدگي پيوسته بهره بردار مقدار افت فركانس وابسته به درصد توليد موجود از دست رفته با احتساب سيستمهاي مجاور است مطلوب است.
كه در كمترين زمان ممكن فركانس را به مقدار عادي بازگردانيم و در صورت وجود خطوط رابط، در حداقل زمان خطوط رابط را به برنامه عادي خود برگردانيم تا باعث ناپايداري يا اضافه بار نشود. تجمع انرژي ناخواسته از حد تجاوز نكند و تاثير خرابي بر سيستمهاي مجاور به حداقل برسد.
ژنراتورها از نظر سرعت پاسخ در برداشت بار محدوديتهاي دارند در واحدهاي آبي ميزان برداشت بار معمولاً بوسيله ميزان شتابگري آب در دريچههاي كنترل آب محدود ميگردد و در واحدهاي حرارتي پس از آنكه انرژي اوليه ذخيره شده در ديكهاي بخار به مصرف رسيده ميزان برداشت بار توسط ميزان توليد بخاري كه بتواند برداشت بار را حفظ كند، محدود ميشود.
شكل 1 ـ 9 (الف) سيستمي با پيك بار 4000 MW كه در آن پر بارترين واحد 350 مگاواتي است، و در آن خطايي معادل 2% براي پيش بيني 3% براي تنظيم وجود داشته و هيچ شرايط غير عادي براي آن فرض نميشود.
350 ، MW 350 پربارترين واحد
(4000 * 2%)MW 80 = خطاي پيش بيني
(4000 *3 %) MW 120 = خطاي تنظيم
0 = فاكتور تضميني
MW 550 ذخيره چرخشي لازم
شكل 1 ـ 9 (ب) فرض كنيد قبل (الف) بزرگترين واحد همانند (A) باشد، فاكتور تضميني اختياري MW 100 براي به حساب آوردن شرايط عادي در نظر گرفته شود.
MW 500 = توان ورودي شكل
MW 80 = خطاي پيش بيني
MW 120 = خطاي تنظيم
MW 100 = فاكتور تنظيمي
MW 800 ذخيره چرخشي
اين امكان وجود دارد كه درصد ظرفيت بي باري را كه ميتوان به وسيله واحدهاي ژنراتور در زمانهاي گوناگون مثل 5 و 10 و 30 ثانيه، 1 دقيقه و 5 دقيقه و غيره برداشت تعيين نمود. با اين تعيين ذخيره گردان، ميتوان به ميزان معقولي پيش بيني كرد كه سيستم به حالتي كه منجر به افت فركانس ميشود چگونه پاسخ ميدهد.
در شبكه هاي به هم پيوسته عظيم، حتي قطعه يك ژنراتور كه پر بار هم افت فركانس قابل ملاحظه اي ايجاد نميكند در چنين مواردي، زاويه توان سيستمي كه توليد را از دست داده عقب ميافتد و بلافاصله توان از ديگر سيستمهاي به هم پيوسته به سيستمي كه كمبود سيستم دارد جاري ميگردد.
از آنجا كه افت فركانس وجود ندارد و يا بسيار كوچك است تنها نشانه شرايط غير عادي، انحراف توان انتقالي از خطوط رابط از مقادير برنامه ريزي شده آنها است براي باز گرداندن برنامه خطوط رابط به شرايط عادي، لازم است سيگنالهاي كنترل فركانس بار خط رابط و يا دستورات تلفني، به نيروگاههاي داراي ظرفيت ذخيره داده شود. در چنين مواردي، پاسخ ذخيره گردان قدري كنترل از زماني است كه كاهش فركانس چشمگير باشد.
داشتن ذخيره توزيع شده در چند واحد سيستم عامل مهمي در برقراري ذخيره گردان مناسب است.
چنانچه بخش اعظم و يا تمامي ذخيره بر عهده يك واحد بزرگ باشد پاسخ كلي به ميزان بار برداري آن واحد محدود ميشود. هنگامي كه ذخيره بين چند واحد تقسيم شود، هر يك سهم خود را در بازگردان شرايط سيستم به حال بر عهده ميگيرند و امكان ناپايداري، قطع خط رابط، يا اضافه بار خطوط بار خط و تجهيزات كاهش مييابد. در مجموع ميتوان گفت كه ذخيره گردان كامل، از عوامل اصلي در برقراري اين است سيستم قدرت است.
مقدار ذخيره گردان مورد لزوم بر اساس ارزيابي كلي تعيين ميشود و يك تصميم در تعيين خط مشي مديريت است. پس از تعيين خط مشي، مسئوليت بهرهبرداري سيستم آن است كه اطمينان حاصل كند كه اين خط مشي اجرا شده است و تخصيص ذخيره بين واحدهاي موجود چنان است كه به هنگام قطع توليد يا خطوط رابط به پاسخ مناسب دست خواهند يافت.