همه چیز درباره ژنراتور و ترانسفورماتور نیروگاه سیکل ترکیبی

نیروگاه از دیدگاه الکتریکی به دو بخش تولید برق و مصارف داخلی برق تقسیم بندی میشود.

بخش تولید برق نیروگاه

در نیروگاههای سیکل ترکیبی عمدتا از ژنراتور های TLRI11541 ساخت شرکت زیمنس برای تولید برق استفاده می شود.

این ژنراتور یک ژنراتور 3 فاز، 50هرتز، دو قطب و با روتور سیلندری می باشد.

انتقال حرارت در آن به صورت مدار بسته و با  استفاده از مبدل های حرارتی هوا به آب انجام می گیرد.

توان اسمی این ژنراتور 200 مگاولت آمپر و ولتاژ خروجی آن 15.75 کیلوولت است.

در حال حاضر شرکت پارس ژنراتور مپنا تولید کننده ژنراتورهای گروه مپنا می باشد.

باس داکت (Bus Duct) چیست؟

برق تولیدی ژنراتور به وسیله باس داکت های ایزوله مستقیما به ترانسفورماتور اصلی نیروگاه (Main Transformer)

و ترانسفورماتور واحد نیروگاه (unit transformer) متصل می شود.

باس یک هادی اجریان الکتریکی بوده که توسط داکت فلزی کاور شده و باس داکت را ایجاد کرده است.

ارتباط باس یا داکت فلزی از طریق عایق الکریسته بسیار قوی به نام مقره انجام میشود.

مقره هم به لحاظ مکانیکی نگهدارنده باس است و هم به لحاظ عایق بسیار قوی بین باس و داکت عمل می کند.

برای جلوگیری از ایجاد اختلاف پتانسیبل القایی در باس داکت، بدنه باس داکت باید زمین شود.

توجه داشته باشید که زمین شدن فقط از یک نقطه انجام میشود،

درصورتی که از دو نقطه ارت گردد، به دلیل ایجاد یک حلقه در کنار یک هادی جریان، جریان در داکت القا میشود.

داخل داکت باید عاری از رطوبت بوده و به همین دلیل، از سیلیکاژل برای خشک کردن هوای داکت استفاده میشود.

در بخش بخار نیروگاه های سیکل ترکیبی عموما از GCB استفاده نمی شود وکلید قطع جریان اصلی در پست نیروگاه قرار دارد.

برای ایزوله کردن باس داکت ها یک کلید فشار متوسط نیز بعد از ترانسفورماتور واحد نیروگاه تعبیه می شود.

ترانسفورماتور اصلی نیروگاه (Main Transformer)

ترانسفورماتور اصلی نیروگاه یک ترانسفورماتور افزاینده با توان ظاهری 200 مگاولت آمپر است.

این ترانسفورماتور نیروگاه سطح ولتاژ را به سطح مورد نیاز پست منطقه یعنی 400 یا 230 کیلوولت می رساند.

همچنین این ترانسفورماتور نیروگاه از طریق سیم هوایی به پست نیروگاه متصل می شود.

برق اولیه براي راه اندازي بخش MV از طریق ترانسفورماتور اصلی نیروگاه به روش back energize تامین می شـود.

همچنـین بـرق تولیـد شـده از طریق ژنراتور، به وسیله باس داکت از طریق این ترانسفورماتور به پست نیروگاه منتقل میشود.

ترانسفورماتور اصلی نیروگاه معمولا داراي خنـک کننـده برقـی بـا سرعت بالا ( فن و رادیاتور) میباشد.

همچنین از تپ چنجرها در حالت بار دار براي تنظیم ولتاژ ورودي ترانسفورماتور نیروگاه استفاده مـی شـود.

ترانسفورماتور اصلی نیروگاه همچنین نیروي لازم جهت راه اندازي براي تجهیزات جانبی نیروگاه را

از طریق ترانسفورماتور واحد در زمـانی کـه کلیـد ژنراتـور در حالـت بـاز قراردارد را تامین میکند.

به دو سر ترانسفورماتور اصلی برق ولتاژ پایین و برق ولتاژ بالا متصل می شود.

برق LV توسط باس داکت و برق فـشار بـالا از طریـق کابـل یـا رساناي دیگري به این ترانسفورماتور نیروگاه متصل است.

سیستم ترانسفورماتور نیروگاه شامل ترانسفورماتور، سیستم خنک کننده، تپ چنجر پنل، دیوار ضد آتش، ریل و فونداسیون میباشد.

وظیفه تب جنجر، تغییر نسبت تبدیل ترانسورماتور است.

همچنین این ترانسفورماتور از نوع روغنی دو سیم پیچه و مجهز به تپ چنجر قابل تعویض، زیر بار می باشد.

سیستم خنک کننده این ترانسفورماتور نیروگاه از نوع (ONAF(Oil Natural Air Fan می باشد.

ترانسفورماتور واحد (unit transformer)

برق لازم براي تجهیزات جانبی توربین و ژنراتور از طریق این ترانسفورماتور واحد تامین می شود.

این برق از طریق قسمتی از باس داکت کـه از بـاس داکت اصلی خروجی از ژنراتور منشعب میشود، تامین میگردد.

ترانسفورماتور واحد نیروگاه سیکل ترکیبی یک ترانسفورماتور کاهنده با توان ظاهری 12 مگاولت آمپر است.

این نوع ترانسفورماتور نیروگاه از نوع روغنی با تپ چنجر بدون بار است.

این ترانسفورماتور نیروگاه برق تولیدی ژنراتور را از سطح ولتاژ 15.75 کیلوولت به سطح 6.6 کیلوولت یا MV تبدیل می کند.

برق MV براي تامین بـرق موتورهاي ولتاژ بالا و همچنین کلیدهاي 6.6kV و سایر تجهیزات مورد استفاده قرار میگیرد.

در نیروگاه های ساخت گروه مپنا که در بخش گازی آنها از توربین های V94-2 استفاده شده است،

در واحدهای زوج بخش گازی یک ترانسفورماتور Station نصب می شود.

این ترانسفورماتور نیروگاه  در مواقع مورد نیاز مصارف داخلی بخش بخار را از باس داکت خروجی واحد گازی با تبدیل ولتاژ از 15.5 به 6.6 کیلوولت تامین می کند.

مصارف داخلی برق نیروگاه 

در واحدهایی که تنها بخش بخار آن توسط گروه مپنا ساخته شده مصارف داخلی هر واحد از طریق تولید همان واحد تامین میشود.

در صورت خاموش بودن واحد یا حالت House load از طریق باس بار مشترک از واحدهای دیگر

و یا از طریق ترانسفورماتور station نیروگاه تامین می گردد.

House load چیست؟ 

وقتی با شبکه برق سنکرون هستیم، کلید GCB در واحدهای گازی بسته و بریکر سمت پست نیز بسته است.

ولی اگر بریکر سمت پست باز شود و GCB هنوز بسته باشد،

برق تولید شده در ژنراتور فقط صرف مصارف داخلی شده و به  این حالت House load میگویند.

اما در واحد هایی که هر دوبخش گازی و بخار نیروگاه توسط گروه مپنا ساخته می شود،

مصارف هر واحد با افزایش ظرفیت ترانسفورماتور واحد بخش گازی از تولید آن بخش تامین می شود.

سیستم های الکتریکی بخش بخار نیروگاه با سطوح ولتاژی مشابه با بخش گازی مورد بهره برداری قرار می گیرند.

سطوح ولتاژ و مقادیر آن به قرار زیر تعریف شده است:

1- ولتاژ 6600 ولت

ولتاژ 6.6 کیلوولت: سوئیچ گیر MV یا Medium Voltage Switch gear

به مکانیکی که تعدادی باس در آن وجود دارد، سوئیچ گیر گفته میشود.

2- ولتاژ 400 ولت

ولتاژ 400 ولت: سوئیچ گیر نرمال LV

3- ولتاژ 220 ولت DC

ولتاژ 220 ولت DC: خروجی شارژر

(شارژ ر≅ یکسو کننده ≅ رکتیفایر)

4- ولتاژ 230 ولت AC

ولتاژ 230 ولت AC: خروجی اینورتر

به مجموعه باطری، شارژ (شارژ ر≅ یکسو کننده ≅ رکتیفایر) و اینورتر (مبدل ولتاز) UPS یا Uninterrupted Power Supply گفته میشود.

که هدف آن تهیه یک ولتاژ AC مطمئن و قابل اعتماد در بدترین شرایط نیروگاه (مثلا Black Out و بی برف شدن کل شبکه برق سراسری) می باشد.

یکی از تفاوت های سیستم الکتریکی بخش بخار با بخش گازی نیروگاه سیکل ترکیبی،

وجود پمپ های تغذیه بولر  HRSG، پمپ های کولینگ و پمپ های اکسترکشن است که مستقیما از سوئیچ گیر MV تغذیه می شود.

5- ولتاژ 500 ولت سیستم تحریک

سیستم تحریک ژنراتور از طریق ترانسفورماتور سیستم تحریک به سوئیچ گیر فشار متوسط متصل می شود.

این ترانسفورماتور نیروگاه یک ترانسفورماتور خشک با توان ظاهری 1000 کیلوولت آمپر است.

این ترانسفورماتور نیروگاه سطح ولتاژ را از 6.6 کیلوولت به 500 ولت کاهش می دهد.

6- ولتاژ 400 ولت سیستم سه فاز

سوئیچ گیر LV از دو بخش کاملا مشابه و با مصارف یکسان تشکیل شده است.

این دو بخش به طور نرمال به وسیله کلید باس تای از هم جدا شده اند.

این سوئیچ گیر از طریق ترانسفورماتورهای کمکی واحد به سوئیچ گیر فشار متوسط متصل می شود.

این نوع ترانسفورماتور نیروگاه از نوع کاهنده 6.6 کیلوولت به 420 ولت با توان ظاهری 2500 کیلو ولت آمپر هستند.

کلیه مصارف 3 فاز و تک فاز داخلی نیروگاه از قبیل مصارف داخلی واحدها و مصارف مشترکات در زمان عملکرد نرمال واحد از تابلوهای LV تامین می شوند.

برای مصارف ضروری واحد نظیر بارهای سیستم DCS و آتش نشانی یک برد جداگانه در نظر گرفته شده است.

سیستم های برق اضطراری یعنی UPS و دیزل ژنراتور به آن متصل می شوند.

ولتاژ خروجی دیزل ژنراتور 400 ولت است.

مصارف سیستم کولینگ از طریق سوئیچ گیر جداگانه ای تامین می شود.

این سوئیچ گیر به سوئیچ گیر MV متصل می باشد.

به طور کلی سطوح ولتاژ نیروگاه و محل مصرف آنها به قرار زیر است:

24 ولت : سیستم های PLC و DCS

220 ولت: بارهای تک فاز و سیستم DC

400 ولت: سیستم سه فاز

500 ولت: سیستم تحریک

1400 ولت: سیستم SFC

6600 ولت: سیستم MV

15750 ولت: خروجی ژنراتور و ورودی ترانس