סדנת מהנדסים11.6.12

1

2

בצורה 70% - 80%כדי לבצע אחזקה נאותה של דיזל גנרטור יש להפעילו עם עומס של כ – מסודרת.

שעה, ופעם בשישה חודשים לפרק זמן 1רוב היצרנים ממליצים על הפעלה שבועית למשך זמן של 4של

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 : . הסבר כלכלי.1. תנאים להצטרפות : 2

א. אישור מאיכות הסביבה.ב. אישור משרד האנרגיה

ג. עמידה טכנית בדרישות חברת החשמל

3

דיזלגנרטורמערכת עירור

ווסת דלק

מערכת בקרהומדידה

ווסת מתח

עומס

המערכות הבסיסיות של הדיזל גנרטור

4

5

מראה המחולל

6

שדה ראשי)רוטור(

שדה עירור()סטטור

דיודות מסתובבות

כוח מעגלכיוון מתח

עומס

רגש מתחווסת מתח

סטטור ראשי

שדהעירור

)רוטור(

7

8

דיודות מסתובבות Main

rectifier

SurgeSuppressor

Rotor

Exciter rotor

Exciter Stator

9

גנרטור

ייחוסיציבות

רשת

בקרת כוחהגברת

הפרשעוקב

הפרש

E1 E3 6 7 3 4 +F -F

גשש כניסה

כוון מתחכניסת

מעגל כוחשדה ערור

שדה

דיאגרמת מלבנים

פירוט המעגלים העיקריים

(sensingא. חישת המתח )

ב. עוקב הפרש - השוואה למתח ייחוס

ג. הגברת הפרש - הוצאת אות במגמת הסטיה ויחסית לה.

(.Powerד. הגברת כוח - הגברת האות המאפשר את שינוי העירור )

(.Stabilityה. יציבות רשת - השינוי במתח גורם לחישה חדשה )(.Gain עוצמת התגובה לתופעות מעבר )

10

מערכות עזר נוספות

. הגנת מהירות נמוכה.1

.Volt per hertz. מעגל 2

. הגנת מתח גבוה.3

( תלת פאזית.Sensing. מערכת חישה )4

(.cross current ו/או droop. מעגל סינכרון )אפשרות למעגל 5

.current - boosting. אפשרות להתחברות למערכת מגבר זרם 6

.power factor controller - VAR. אפשרות להתחברות למערכת 7

(.built up. אילוץ התחלתי לבניית המתח של המעורר )8

11

Permanent Magnet

12

שדה ראשי)רוטור(

דיודות מסתובבות

רגש מתח

ווסת מתח

סטטור ראשי שדה עירור()סטטור

שדהעירור

)רוטור(

עומס

מעגל כוח

כיוון מתח

יציאה

.T.Cדגם

13

שדה ראשי)רוטור(

שדה עירור()סטטור

דיודות מסתובבות

עומס

סטטור ראשי

שדהעירור

)רוטור(

בקרת שנאייציאה

14

DSR Digital Simplified RegulatorCONNECTIONS OF REGULATOR

דרגה % עומס פתאומי

t1זמן % עליית מתח

בהורדת עומס

VR2.11 35 1.5 35

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 1715

dVO

S

t2

t1

דיוק

94%

. דירוג 9-16הביצועים

VR0 ללא הגדרהVR1 0.35 בעקבות העמסה בזרם 5%±דיוקIn

משתקם מתח , COS=0-0.4בגורם הספק אך יגיע לערכו t2=15secתוך המחולל לערכו הנקוב

0.94 En תוךt1=1.5sec כאשר ירידת המתח V 15%תהיה VR2 המשותף דרגות משנה. 9בדירוג זה קיימות

לכולן הדיוק t2=10sec, ±2.5%, v=15% תוספת העומס כאשר

I/In והזמן t1 בטבלה מפורטיםVR3 דיוקt2=10sec, ±1% לפי הסכם יתר התנאיםמיוחד

16

מסקנה מהעקומות בשרטוט

מפסק הזרם המגן על הגנרטור בנוסף לעקומה הטרמית בהתאם לגודל הגנרטור, חייב להיות עם הגנהIn 5 : 2.5מגנטית

17

נושא חיבור קבלים

ווסת המתח יכול להגיב ולתקן שדה אקטיבי, אך אינו יכול לתקן שדה קיבולי.

ניתן לחבר קבלים למערכת. 1 של הצרכן נמצא בתחום הראקטיבי פחות מ - COSכל עוד 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

19

א. אויר

ב. אספקת דלק

ג. סיבובו במהירות הצתה

לגבי סעיפים א’ + ב’ :

Energized to runשיטת “פעיל בעבודה” - Energized to stopשיטת “פעיל בהפסקה” -

מערכת בקרת מהירות

20

4

1

מהירות ייחוס

מתרגם תדרלמתח

מסכם מהירות

מגבר

5

Actuatorדיזל Magnetic

pickup

גנרטור

גשש מהירות מגנטי

21

Gap

S N

S N

Permanent Magnet

Ferrous Gear

Hz = מספר השינייםX RPM 60

בקר מהירות אלקטרוני

22

א. שיטת המסרקסוגים בסיסיים : P.Tב. שיטת

)“פעיל בעבודה”(Energize to runא. שיטת עבודה : )“פעיל בהפסקה”(.Energize to stopב.

אפשרויות נוספות : . הגנת מהירות יתר.1.DROOP. מעגל 2. מעגל עומס נצפה.3. אפשרות חיבור ל”סינכרונייזר”.4(.Load-sharing. אפשרות חיבור למערכת חלוקת עומסים )5. הגבלת הדלק בהתנעה.6. כיוון זמן התאוצה.7

תכונות

דירוג

Acc Droop T2 )sec(

1Aדיוק גובה 2Aדיוק רגיל

0.8 <1 <

<5 8 <

8 <15 <

23

Hz t2t0Acc

nos

Acc

Droop ndrt

הבעיות הטכניות שאנו מתמודדים במהלך סינכרון

24

לפני הסינכרון

.  להגיע למצב של סינכרון. )ע"י יצירת 1 תנאי סינכרון(

 :במהלך הסינכרון

.   בעיית זרמים אקטיביים -חלוקת 2  KW ,העברת העומס בצורה מודרגת(

תוך כדי שליטה מוחלטת( - שליטה בווסת המהירות.

.   בעיית זרמים ראקטיביים- חלוקת 3  KVAR בקרה על הזרמים (

הראקטיביים במערכת ( –. שליטה בווסת המתח

25

26

חלק מדרישות חברת החשמל

הספק חוזר•L.O.Mהגנת •

27

L.O.M

:הסבר הבעיהבמידה והדיזל גנרטור מסונכרן לרשת ותוך כדי הסנכרון קורה אחד משני האירועים הבאים:

העלמות רגעית של מתח הרשת כתוצאה מהפרעה חולפת, כלומר הפסקה דרך תחנת המיתוג 1..300msecשל חח"י והחזרה ראשונה כ-

הפסקת חשמל מלאה.2.

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

. 250msecהגנרטור, תוך פחות מ-

28

: הגנות6המערכת הכוללת מורכבת מ-

.1R.O.C.O.F )RATE OF CHANGE OF FREQUENCY (

.2VECTOR SHIFT

.3LOW VOLTAGE

.4HIGH VOLTAGE

.5LOW FREQUENCY

.6HIGH FREQUENCY

29

R.O.C.O.F

מתבסס על עקומת התדר של מנוע הדיזל יחסית למכת עומס ולזמן.מבחינת ניתוח זמנים:

80msec כ-R.O.C.O.Fזמן תגובה של 50msec זמן הפעלת ממסר עזר כ-

50msecזמן פתיחת מפסק הזרם, מרגע שהוא מקבל מתח להפסקה , במפסקי אויר כ- ---------------

180msec 1HZ÷0.1כיוון ההגנה :

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,

( לעומת המצב הקיים.αמודדים את הזוית החשמלית החדשה ) עברה ערך מסוים הממסר מופעל ומוציא מגע.αברגע ש-

1º÷20ºכיוון ההגנה -

31

LOW VOLTAGE(SKVAמתבסס על עקומת מתח המחולל יחסית למכת העומס )עקומת

יחסית למתח הגנרטור.ΔVכלומר, הצבה של

הינן הגנות מהירות הפועלות כדי לנתק את המפסקים באופן שלא יגרם 3 ו-2, 1 ההגנות בסעיפים 3נזק מחיבור חוזר.

הגנות נוספות המגינות על הגנרטור ועל הצרכן:3קיימות

HIGH VOLTAGE במידה 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 FREQUENCY ) במידה ותדר חח"י ירד מתחת ערך מסוים באופן ממושך )לא כפונקציה של –

HIGH FREQUENCY ) במידה ותדר חח"י עלה מעל ערך מסוים באופן ממושך )לא כפונקציה של –

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

-אוהם( – כמעט בלתי אפשרי 5עלינו לוודא כי התנגדות הארקה מתאימה לחוק )נמוך מ 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

, המתייחסות לשיטה בלתי מוארקת 1984 וולט(, התשמ"ד-1000במתח עד או מתקיימות דרישות אלה:

כל גופי המתכת החייבים בהארקת הגנה, כולל גוף הגנרטור, יחוברו למוליך הגנה הכלול בתוך 1.; מותר שמוליך ההגנה יהיה מוארק.כבלי הזינה

חתכי מוליכי ההגנה יהיו שווים לפחות לחתכי מוליכי ההארקה כנדרש בתקנות החשמל 2.;1984 וולט(, התמ"ד-1000)הארקות ושיטות ההגנה בפני חשמול במתח עד

קילואום 22כאשר התנגדות הבידוד בין מוליך ההגנה לבין המתקן החשמלי ירדה מתחת ל- 3.תינתן אתראה חזותית וקולית;

וולט למשך 50הראו חישוב או ניסוי שמתח התקלה לאורך מוליך ההגנה אינו יכול לעלות על 4.(;3 שניות, לא תידרש התראה כאמור בפסקה )5יותר מ-

מטר.250(, לא יעלה סכום האורכים של הכבלים על 4נתקיימו התנאים של פסקה )5.

44

ISOMETERמשגוח -

45

ISOMETERמשגוח -

תפקיד המשגוח לפקח ברציפות על רמת הבידוד במתקן ולהתריע כאשר התנגדות הבידודתרד אל מתחת לרמה המותרת.

חוק החשמל קובע כי במידה ולא קיימת הארקה, יש להתריע על ירידת ערך התנגדות הבידוד אוהם לוולט.100אל מתחת ל-

-מיליאמפר הזרם דרך גוף האדם מתחיל להיות 10הדרישה הנ"ל נובעת מהעובדה כי רק מ מסוכן.

100 = R = 1V/10mA R=V/I.אוהם לוולט

-220לV אוהם.22,000 נדרשת התנגדות בידוד של

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 ברגעגילוי תקלה לא מאפשר המשך עבודה עם הגנרטור.

הנ"ל לכאורה סותר את כל רעיון המשגוח המאפשר המשך עבודה בזמן תקלה, אולם המטרהשלנו 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

.1987כללית הבדיקות מבוצעות לפי תקנות החשמל )התקנת גנרטורים למתח נמוך( התשמ"ז תקנות אלה נמצאות בעריכה מחודשת ע"י ועדה.

נקודות שיש להתייחס אליהם:

חיבור דיזל גנרטור במקביל לרשת חברת החשמל שלא נכלל בתקנות.1.

(: ההגנה המגנטית חייבת להיות לפי שיטת העירור: 5"גנרטור יצוייד במפסק ראשי" )סעיף 2.2.5÷5In

שאלות פתוחות:א. האם המפסק חייב להיות על הגנרטור?

ב. אם ליד הגנרטור – עד איזה מרחק?. ראה T/T תלוי האם קיים במתקן "איפוס" או 4 קטבים או 3( – 11מפסק מחלף )סעיף 3.

שרטוטים נלווים והאפשרויות הקיימות. רצוי להפסיק את הזינה 22k( אם ערך הבידוד ירד מ- 15דיזל גנרטור נייד – זינה צפה )סעיף 4.

של הגנרטור מחשש לתקלה שניה.דרישות כיבוי אש – בשלב זה לא מספיק ברורות.5.

49

הארקת מיכל דלק6.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(

למתח גבוה, יש לשים לב שכאשר הדיזל גנרטור מזין STEP-UPבמידה וקיים דיזל גנרטור עם 7.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.

למתח גבוה ובזמן הפסקת חשמל הוא מזין את הצרכנים יש STEP-UPבמידה וקיים גנרטור עם צורך להוסיף מצד מפסק הגנרטור הגנת משולש פתוח, אשר תפקידה לזהות את אירוע הקצר.

החיבור הוקטורי:

S T

במצב רגיל סכום המתחים יהיה שווה לאפס.ΔV>20V, יתפתח מתח. כיוון ההגנה Sבזמן קצר למשל בפאזה

51

R

R

ST

52