بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله با استفاده از دادههاي بدست آمده از انجام آزمایش پاسخ فرکانسی به روش ایستا بر روي ژنراتور نیروگاه گازي منتظرقائم و بکارگیري روش بهینهسازي جستجو الگو پارامترهاي دینامیکی ژنراتور مذکور تعیین گردیده است و با پارامترهاي بدست آمده از روش هوك جیوز مقایسه گردیده است. روش انجام آزمایشات و نکات عملی مربوط و نتایج شبیهسازي و استخراج پارامترها گزارش گردیده است.
واژههاي کلیدي: ژنراتور سنکرون ، تخمین پارامتر، پاسخ فرکانسی در حالت ایستا، بهینه سازي جستجو الگو
-1 مقدمه
مدلسازي دقیق ژنراتور براي انجام مطالعات دینامیکی سیستمهاي قدرت امري ضروري است و در صورتیکه این مدلسازي با دقت انجام نگردد سیستم قدرت عملکرددینامیکی مناسب را نخواهد داشت. جهت مدلسازي دقیق ژنراتور سنکرون دانستن مقادیر دقیق پارامترها از اهیمت فوق العادهاي برخوردار است. براي سالهاي متمادي تنها منابع دردسترس جهت حصول به پارمترهاي ماشین سنکرون درسیستم قدرت ایران اطلاعات داده شده توسط کارخانجات سازنده براي اینگونه ماشینها بوده است و این کارخانجات نیز غالباً بر محاسبه و روابط تجربی و برخی از روابط و آزمایشات کلاسیک اطلاعاتی بعضاً ناقص ارائه مینمودند.
لذا هرگونه مطالعه و شبیهسازي از این نظر که تا چه حد رفتار سیستم واقعی را بیان مینماید همواره جاي سوال داشته و منجر به محافظه کاري غیرمتعارف در بهرهبرداري ازظرفیتهاي سیستم قدرت ایران شده است. لذا ضرورت شناسایی پارامتر هاي دینامیکی ژنراتورها که مبتنی بر حداقل آزمایشات قابل انجام در محل نیروگاه و با ملحوظ داشتن محدودیتهاي زمانی، اقتصادي وغیرمخرب بودن باشد، محسوس میگردد.روش آزمایش پاسخ فرکانسی در حالت ایستا1 یکی ازروشهاي غیر مخرب استاندارد[i ] می باشد که از جمله مزایاي این روش میتوان به موارد زیر اشاره نمود :[i i ]
الف - قابلیت اجراي آسان و بدون مخاطره آزمایش درزمانهاي خروج ژنراتور از مدار را دارد.
ب - برخلاف آزمایشات استاندارد ANSI قابلیت تعیین همزمان پارامترهاي محور عرضی و طولی ماشین وجود دارد.
با توجه به قابلیت بالاي رایانههاي شخصی و دستگاههاي ثبات امکان ثبت و تجزیه و تحلیل اطلاعات حاصل از آزمایش به راحتی وجود دارد.نویسندگان در مرجع [i i i ] نتایج آزمایش پاسخ فرکانسی و استخراج پارامترهاي حاصل را بر روي مدل درجه دو را با استفاده از روش بهینهسازي هوك - جیوز براي ژنراتور واحدگازي نیروگاه منتظر قائم گزارش دادهاند. در مرجع [i v]روش جدیدي براي تعیین موقعیت محورطولی با تعیین محور عرضی با تعویض سر بندي ارائه شده است که قابلیت یافتن محور طولی را با همان دقت محور عرضی و صرف مدت زمان اندك داراست. در مرجع [v] با استفاده از آزمایشات پاسخ فرکانسی یک مدل درجه سه براي ژنراتور بدست آورده
شده و نویسندگان نتایج حاصله را بهتر از مدل درجه دو ارزیابی نموده اند. در اکثر مقالات مربوط به آزمایشات پاسخ فرکانسی حالت ایستا، دریک روش بهینه سازي براي برازش منحنیهاي حاصل از آزمایش ارائه شده است.[vi i - vi ]در این مقاله مقایسهاي بین پارامترهاي بدست آمده از روش هوك –جیوز [iii] و روش بهینه سازي جستجوي الگو1 صورتپذیرفته است. نتایج برازش منحنی توسط دو الگوریتم و فرآیند انجام آزمایشات و استخراج پارامترها گزارش گردیده است.
-2 انجام آزمایش SSFR
آزمایشات مربوط به پاسخ فرکانسی در حالت ایستا بر روي ژنراتور واحد گازي نیروگاه منتظرقائم با ظرفیت نامی 147/8مگا ولت آمپر و ولتاژ نامی 13/8 کیلو ولت انجام پذیرفته است. راکتانس پراکندگی با استفاده از داده هاي سازنده برابر0/095 در نظر گرفته شده است و دما در طی انجام آزمایشات برابر27 oc بوده است و فرض گردیده که در حالت بهرهبرداري از ژنراتور برابر 100 oc باشد.قبل از انجام آزمایشات مربوط به SSFR باید ژنراتور براي انجام آزمایشات آمادهسازي گردد، براي این منظور لازم است که ژنراتور بدون چرخش - در حالات ایستا - باشد و ارتباط آن با توربین قطع گردد.
لازم به ذکر است که روتور ژنراتورهاي در حال کار بسیار گرم میباشد و اگر بطور آنی متوقف گرددباعث تاب بر داشتن محور روتور میشود لذا در واحدهاي گازي و بخاري قبل از توقف کامل روتور لازم است که روتور توسط موتور و یا دستی با سرعت کمی و طی مدت زمان خاصی که در دستور العملهاي بهره برداري هر ماشین آمده است گردانیده شود .[i]از نظر الکتریکی ماشین باید از شبکه قدرت جدا شده و نقطه نول استاتور نیز از شبکه باز گردد. ترانسفورماتور واحد باید از پایانههاي آرمیچر جدا شده و اتصال زمین سیمپیچی آرمیچر قطعگردد. بعلاوه باید تمامی اتصالات سیستم تحریک از سیمبندي میدان جدا گردد.
این عمل در ژنراتور نیروگاه منتظر قائم که سیستم تحریک آن از نوع بدون جاروبک می باشد، با قطع سیستم تحریک از سیم بندي میدان صورت پذیرفته است.درانجام آزمایش لازم است که امکان چرخش و تنظیم دقیق روتور ماشین در موقعیتهاي مختلف فراهم گردد لذا از جک هیدرولیک براي این منظور استفاده گردید.کاهش یا حذف اثر مقاومت اتصالات در دقت اندازه گیريها بخصوص در اندازهگیريهاي سیمپیچی آرمیچر داراي نقش بسزایی می باشد. شانت استفاده شده براي اندازه گیري جریان آرمیچر باید بصورت مستقیم به هادي حامل جریان هر فاز به کمک پیچ و مهره متصل شده و تا حد امکان کمترین فاصله را با ترمینالهاي ژنراتور داشته باشد. شکل - 1 - طریقه اتصال دستگاههاي اندازهگیري را به ژنراتور نشان میدهد.
-1-2 یافتن موقعیت محور q
جهت تعیین موقعیت محور q مطابق استاندارد [i] مداري مطابق شکل زیر بسته می شود و یک جریان 10A با فرکانس 100 Hz بصورت تکفاز به استاتور اعمال میگردد. نمایش نحوه اتصالات براي یافتن موقعیت محور براي یافتن موقعیت محور q در شکل - 2 - آورده شده است.با اعمال جریان تزریقی تکفاز 10A بصورت مدار بالا میدانهايB3 , B2 , B1 شکل میگیرد که میدان منتجه به صورت Bنمایش داده شده است. از آنجاییکه محور q عمود بر میدان بوده و حداقل ولتاژ القایی را تولید خواهد کرد، جهت تعیین محور q روتور، بایستی روتور را آرام-آرام گرداند تا به نقطهاي که در آن ولتاژ القایی مشاهده شده در روتور به کمترین مقدار خود می رسد نایل آییم. شکل - 3 - نمایش دهنده جهت میدانها و اثبات نظري حداقل ولتاژ دیده شده درولتمتر میباشد. بعد از تعیین موقعیت محور q لازم است تاآزمایشات مربوط به این محور مطابق جدول - 1 - انجام گردد.
-2-2 یافتن موقعیت محور d
براي تعیین موقعیت محور d بجاي استفاده از روش استاندارد[i] در تغییر مکانیکی و گردش روتور و بدست آوردن حداکثر ولتاژ القایی، از روش ارائه شده در مرجع [iv]
استفاده گردیده است، به اینصورت که پس از آنکه محور qتعیین گردید روتور را ثابت نگه داشته و این بار با تغییر در نحوه اتصالات سرسیمهاي استاتور بصورت الکتریکی میدان را 90 درجه بگردش در میآوریم تا حداکثر ولتاژ القایی روي روتور قرار گیرد در نتیجه موقعیت محور d با همان دقت بکاررفته در تعیین موقعیت q بدست خواهد آمد. شکل - 4 - نحوه بستن اتصالات استاتور براي انجام این امر را نشان می دهد.یکی از مزایاي استفاده از این روش صرفهجویی در وقت است چرا که گردش محور روتور و بدست آوردن نقاط حداکثر و حداقل ولتاژ القایی کاري وقتگیر است و هر لحظه امکان گذشتن از نقطه مذکور می باشد که عدم دقت در این امر، تکرار آزمایش را ایجاب می نماید.
