سیستم کنترل ولتاژ در نیروگاه گازی

سیستم کنترل ولتاژ در نیروگاه گازی:
در عمل، تمام تجهیزات مورد استفاده در یک سیستم قدرت برای سطح ولتاژ معینی (که به آن، ولتاژ نامی گفته می شود) طراحی می شوند.

اگر ولتاژ سیستم از مقدار نامی کمتر یا بیشتر شود، کارایی تجهیزات سیستم و احتمالاً عمر آن ها کاهش می یابد؛ مثلاً گشتاور یک موتور القایی متناسب با مجذور ولتاژ پایانه آن است.

شار نوری لامپ ها شدیداً وابسته به ولتاژ است. در سیستم های قدرت، موارد مشابه این امر، بسیار است. علاوه بر بارها، اغلب عناصر یک شبکه قدرت، مصرف کننده توان راکتیو هستند.

بنابراین باید توان راکتیو در بعضی نقاط شبکه، تولید و سپس به محل های مورد نیاز منتقل شود.

با تزریق توان راکتیو به بعضی نقاط شبکه و انجام پخش بار شبکه مشخص می شود که ولتاژ تمام شین ها بالا می رود که بیش از همه، روی ولتاژ همان شین تزریقی تأثیر می گذارد. البته این تزریق توان راکتیو، تأثیر چندانی بر روی فرکانس شبکه ندارد.

بنابراین می توان گفت که توان راکتیو و ولتاژ شبکه دارای تغییراتی در جهت یکسان هستند که آن را کانال کنترل (توان راکتیو-ولتاژ یا مگاوار-ولتاژ) می نامیم.

با توجه به اینکه توان راکتیو مصرفی بارهای شبکه در ساعات مختلف در حال تغییر است، لذا ولتاژ و توان راکتیو باید دائماً کنترل شوند.

در ساعات حداکثر بار، توان راکتیو مورد نیاز شبکه بیشتر می شود و در نتیجه نیاز به تولید توان راکتیو زیادی در شبکه است. اگر توان راکتیو مورد نظر تأمین نشود، اجباراً ولتاژ نقاط مختلف شبکه کاهش یافته، ممکن است از محدوده مجاز خود خارج شود.

بدین منظور، نیروگاه ها دارای سیستم کنترل ولتاژ هستند که این سیستم ها، کاهش ولتاژ پایانه ژنراتور را حس می کنند تا فرمان های کنترل لازم را برای بالا بردن جریان تحریک ژنراتور (و در نتیجه افزایش ولتاژ تا سطح ولتاژ نامی) صادر کنند.

با افزایش جریان تحریک (حالت فوق تحریک) توان راکتیو توسط ژنراتور تولید می شود؛ اما توان راکتیو تولیدی ژنراتورها به خاطر مسائل حرارتی سیم پیچ ها محدود است و ژنراتورها به تنهایی نمی توانند در ساعات حداکثر بار، تمام توان راکتیو مورد نیاز سیستم را تأمین کنند.

بنابراین در این ساعات به وسایل دیگری نیاز است که بتوانند توان راکتیو به شبکه تزریق کنند تا سطوح ولتاژ در محدوده مجاز قرار گیرند.

در برخی شرایط و ساعات کم بار شبکه، بارها و عناصر آن، توان راکتیو کمی مصرف می کنند و ظرفیت خازنی خطوط طویل سیستم انتقال می تواند باعث افزایش توان راکتیو تولیدی در شبکه شود.

در این گونه مواقع، ممکن است ژنراتورها به صورت زیرتحریک کار کنند تا مقداری از توان راکتیو شبکه را جذب کنند و از بالا رفتن بیش از حد ولتاژ شبکه جلوگیری شود.

البته دریافت توان راکتیو توسط ژنراتورها با محدودیت هایی همراه است که در بعضی شبکه ها علاوه بر ژنراتورها به وسایل دیگری برای کنترل ولتاژ (به صورت راکتور) نیاز است.

در نهایت می توان گفت که توازن توان راکتیو شبکه، تضمینی بر ثابت بودن ولتاژ (و کنترل توان راکتیو به منزله کنترل ولتاژ شبکه) است، پس به طور کلی، کنترل توان راکتیو و ولتاژ شبکه به صورت زیر انجام می شود:

• کنترل تحریک ژنراتورها.
• تزریق توان راکتیو به شبکه قدرت توسط جبران کننده هایی که به صورت موازی وصل می شوند؛ مثل خازن، راکتیو، کندانسور سنکرون و جبران کننده های استاتیک.
• جابه جا کردن توان راکتیو در شبکه توسط تغییر تپ ترانسفورماتورهای قدرت.
• کم کردن راکتانس القایی خطوط انتقال با نصب خازن های سری.

تنظیم کننده خودکار ولتاژ (AVR):
«تنظیم کننده خودکار ولتاژ» (Automatic Voltage Regulator) با تغییر جریان تحریک استاتور ولتاژ خروجی ژنراتور اصلی را کنترل می کند.

برای اینکه این وسیله بتواند ولتاژ خروجی ژنراتور اصلی را کنترل کند، باید از آن نمونه برداری کند. علاوه براین AVR از این ولتاژ تغذیه می شود.

ولتاژ خروجی ژنراتور که در این جا 11/5 کیلوولت است، ابتدا توسط یک ترانسفورماتور کاهنده کاهش داده می شود و به 125 ولت می رسد.

حال می توان AVR را با این ولتاژ تغذیه کرد. یکی دیگر از مسائلی که در AVR قابل توجه است، یک عدد معین است که باید به عنوان مبنا به آن داده شود تا ولتاژ خروجی ژنراتور اصلی که نمونه برداری شده با آن مقایسه شود.

هرگاه بر اثر اضافه بار ولتاژ خروجی ژنراتور اصلی کاهش یابد، دستگاه جریان تحریک بار را اضافه می کند تا کاهش ولتاژ جبران شود و اگر ولتاژ به دلایلی اضافه شد، جریان تحریک کاهش داده می شود تا ولتاژ خروجی ژنراتور اصلی نیز کاهش یابد.