סדנת מהנדסים 11.6.12

1. סדנת מהנדסים 11.6.12

2. כדי לבצע אחזקה נאותה של דיזל גנרטור יש להפעילו עם עומס של כ – 80% - 70% בצורה מסודרת. רוב היצרנים ממליצים על הפעלה שבועית למשך זמן של 1 שעה, ופעם בשישה חודשים לפרק זמן של 4 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 : 1. הסבר כלכלי. 2. תנאים להצטרפות : א. אישור מאיכות הסביבה. ב. אישור משרד האנרגיה ג. עמידה טכנית בדרישות חברת החשמל

3. המערכות הבסיסיות של הדיזל גנרטור גנרטור מערכת עירור דיזל ווסת דלק ווסת מתח מערכת בקרה ומדידה עומס

5. מראה המחולל

6. כיוון מתח מעגלכוח עומס רגש מתח ווסת מתח שדה עירור (סטטור) סטטור ראשי שדה ראשי (רוטור) שדה עירור (רוטור) דיודות מסתובבות

8. דיודות מסתובבות Main rectifier Exciter rotor Exciter Stator Surge Suppressor Rotor

9. גנרטור שדה כוון מתח שדה ערור כניסת מעגל כוח גשש כניסה E1 E3 6 7 3 4 +F - F עוקב הפרש הגברת הפרש בקרת כוח יציבות רשת ייחוס דיאגרמת מלבנים

10. פירוט המעגלים העיקריים א. חישת המתח (sensing) ב. עוקב הפרש - השוואה למתח ייחוס ג. הגברת הפרש - הוצאת אות במגמת הסטיה ויחסית לה. ד. הגברת כוח - הגברת האות המאפשר את שינוי העירור (Power). ה. יציבות רשת - השינוי במתח גורם לחישה חדשה (Stability). עוצמת התגובה לתופעות מעבר (Gain).

11. מערכות עזר נוספות 1. הגנת מהירות נמוכה. 2. מעגל Volt per hertz. 3. הגנת מתח גבוה. 4. מערכת חישה (Sensing) תלת פאזית. 5. מעגל סינכרון (אפשרות למעגל droop ו/או cross current). 6. אפשרות להתחברות למערכת מגבר זרם current - boosting. 7. אפשרות להתחברות למערכת power factor controller - VAR. 8. אילוץ התחלתי לבניית המתח של המעורר (built up).

12. מעגל כוח כיוון מתח רגש מתח עומס יציאה ווסת מתח שדה עירור (סטטור) סטטור ראשי שדה ראשי (רוטור) שדה עירור (רוטור) דיודות מסתובבות Permanent Magnet

13. עומס יציאה בקרת שנאי שדה עירור (סטטור) סטטור ראשי שדה ראשי (רוטור) שדה עירור (רוטור) דיודות מסתובבות דגם T.C.

14. DSRDigitalSimplifiedRegulator CONNECTIONS OF REGULATOR

15. t2 t1 דיוק OS dV 9-16. דירוג הביצועים 94% VR0ללא הגדרה VR1דיוק 5%± בעקבות העמסה בזרם 0.35In בגורם הספק COS=0-0.4, משתקם מתח המחולל לערכו הנקוב תוך t2=15sec אך יגיע לערכו 0.94 En תוך t1=1.5sec כאשר ירידת המתח V תהיה 15% VR2בדירוג זה קיימות 9 דרגות משנה. המשותף לכולן הדיוק t2=10sec, ±2.5%, v=15% כאשר תוספת העומס I/In והזמן t1 מפורטים בטבלה VR3דיוק t2=10sec, ±1% יתר התנאים לפי הסכם מיוחד

17. מסקנה מהעקומות בשרטוט מפסק הזרם המגן על הגנרטור בנוסף לעקומה הטרמית בהתאם לגודל הגנרטור, חייב להיות עם הגנה מגנטית In 5 : 2.5

18. נושא חיבור קבלים ווסת המתח יכול להגיב ולתקן שדה אקטיבי, אך אינו יכול לתקן שדה קיבולי. כל עוד COS של הצרכן נמצא בתחום הראקטיבי פחות מ - 1 ניתן לחבר קבלים למערכת. 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.

19. תנאי הפעלת הדיזל א. אויר ב. אספקת דלק ג. סיבובו במהירות הצתה לגבי סעיפים א’ + ב’ : שיטת “פעיל בעבודה” - Energized to run שיטת “פעיל בהפסקה” - Energized to stop

20. מהירות ייחוס  4 גנרטור מגבר מתרגם תדר למתח דיזל מסכם מהירות Magnetic pickup Actuator 5 1 מערכת בקרת מהירות

21. Gap S N S N Permanent Magnet גשש מהירות מגנטי Hz = מספר השיניים XRPM 60 Ferrous Gear

22. בקר מהירות אלקטרוני סוגים בסיסיים : א. שיטת המסרק ב. שיטת P.T שיטת עבודה : א. Energize to run (“פעיל בעבודה”) ב. Energize to stop (“פעיל בהפסקה”). אפשרויות נוספות : 1. הגנת מהירות יתר. 2. מעגל DROOP. 3. מעגל עומס נצפה. 4. אפשרות חיבור ל”סינכרונייזר”. 5. אפשרות חיבור למערכת חלוקת עומסים (Load-sharing). 6. הגבלת הדלק בהתנעה. 7. כיוון זמן התאוצה.

23. t0 t2 Hz Acc Acc nos Droop ndr t

24. לפני הסינכרון 1.  להגיע למצב של סינכרון. (ע"י יצירת תנאי סינכרון) במהלך הסינכרון: 2.   בעיית זרמים אקטיביים -חלוקת KW (העברת העומס בצורה מודרגת, תוך כדי שליטה מוחלטת) - שליטה בווסת המהירות.   3.   בעיית זרמים ראקטיביים- חלוקת KVAR ( בקרה על הזרמים הראקטיביים במערכת ) – שליטה בווסת המתח. הבעיות הטכניות שאנו מתמודדים במהלך סינכרון

27. חלק מדרישות חברת החשמל • הספק חוזר • הגנת L.O.M

28. L.O.M הסבר הבעיה: במידה 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 של חח"י והחזרה ראשונה כ- 300msec. • הפסקת חשמל מלאה. 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 הגנרטור, תוך פחות מ- 250msec.

29. המערכת הכוללת מורכבת מ- 6 הגנות: • R.O.C.O.F (RATE OF CHANGE OF FREQUENCY ) • VECTOR SHIFT • LOW VOLTAGE • HIGH VOLTAGE • LOW FREQUENCY • HIGH FREQUENCY

30. R.O.C.O.F מתבסס על עקומת התדר של מנוע הדיזל יחסית למכת עומס ולזמן.מבחינת ניתוח זמנים:זמן תגובה של R.O.C.O.F כ- 80msecזמן הפעלת ממסר עזר כ- 50msecזמן פתיחת מפסק הזרם, מרגע שהוא מקבל מתח להפסקה , במפסקי אויר כ- 50msec --------------- 180msec כיוון ההגנה : 0.1÷1HZ SEC הכיוון צריך מצד אחד לפעול מספיק מהר בתקלה אמיתית ומצד שני לא לפעול לשוא (קיים חוסר יציבות מסוים בתדר חח"י)

31. 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, מודדים את הזוית החשמלית החדשה (α) לעומת המצב הקיים.ברגע ש- α עברה ערך מסוים הממסר מופעל ומוציא מגע.כיוון ההגנה - 1º÷20º

32. LOW VOLTAGE מתבסס על עקומת מתח המחולל יחסית למכת העומס (עקומת SKVA) כלומר, הצבה של ΔV יחסית למתח הגנרטור. 3 ההגנות בסעיפים 1, 2 ו-3 הינן הגנות מהירות הפועלות כדי לנתק את המפסקים באופן שלא יגרם נזק מחיבור חוזר. קיימות 3 הגנות נוספות המגינות על הגנרטור ועל הצרכן: 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 )

34. הגנה בפני חישמול בחיבור גנרטור (חיבור אפסים והארקות) מפסק מחלף תלת/ארבע קוטבי

35. המצבים המוגדרים היום בחוק

43. גנרטור נייד - בעיות העומדות בפנינו בשטח בשיטת הגנה • עלינו לבצע הארקת שיטה והגנה • עלינו להחדיר אלקטרודה לאדמה עם מכשור מיוחד. • עלינו לוודא כי התנגדות הארקה מתאימה לחוק (נמוך מ- 5 אוהם) – כמעט בלתי אפשרי בתנאי שטח. • יש להביא בודק מוסמך.

44. 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 במתח עד 1000 וולט), התשמ"ד-1984, המתייחסות לשיטה בלתי מוארקת או מתקיימות דרישות אלה: • כל גופי המתכת החייבים בהארקת הגנה, כולל גוף הגנרטור, יחוברו למוליך הגנה הכלול בתוך כבלי הזינה; מותר שמוליך ההגנה יהיה מוארק. • חתכי מוליכי ההגנה יהיו שווים לפחות לחתכי מוליכי ההארקה כנדרש בתקנות החשמל (הארקות ושיטות ההגנה בפני חשמול במתח עד 1000 וולט), התמ"ד-1984; • כאשר התנגדות הבידוד בין מוליך ההגנה לבין המתקן החשמלי ירדה מתחת ל- 22 קילואום תינתן אתראה חזותית וקולית; • הראו חישוב או ניסוי שמתח התקלה לאורך מוליך ההגנה אינו יכול לעלות על 50 וולט למשך יותר מ-5 שניות, לא תידרש התראה כאמור בפסקה (3); • נתקיימו התנאים של פסקה (4), לא יעלה סכום האורכים של הכבלים על 250 מטר.

45. משגוח - ISOMETER

46. משגוח - ISOMETER • תפקיד המשגוח לפקח ברציפות על רמת הבידוד במתקן ולהתריע כאשר התנגדות הבידוד תרד אל מתחת לרמה המותרת. • חוק החשמל קובע כי במידה ולא קיימת הארקה, יש להתריע על ירידת ערך התנגדות הבידוד אל מתחת ל- 100 אוהם לוולט. • הדרישה הנ"ל נובעת מהעובדה כי רק מ- 10 מיליאמפר הזרם דרך גוף האדם מתחיל להיות מסוכן. • 100 = R = 1V/10mA R=V/Iאוהם לוולט. • ל- 220V נדרשת התנגדות בידוד של 22,000 אוהם.

47. 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.

48. מניעת תקלה שניה • על מנת למנוע את הופעת התקלה השניה הוספנו למפסק הראשי סליל הפסקה, אשר ברגע גילוי תקלה לא מאפשר המשך עבודה עם הגנרטור. • הנ"ל לכאורה סותר את כל רעיון המשגוח המאפשר המשך עבודה בזמן תקלה, אולם המטרה שלנו אינה לאפשר המשך עבודה מאחר ולא מדובר במתקן המזין חיי אדם (כדוגמת חדר ניתוח), אלא להפסיק עבודה בכל חשש קל לחיי אדם.

49. בדיקות מערך דיזל גנרטור כללית הבדיקות מבוצעות לפי תקנות החשמל (התקנת גנרטורים למתח נמוך) התשמ"ז 1987.תקנות אלה נמצאות בעריכה מחודשת ע"י ועדה.נקודות שיש להתייחס אליהם: • חיבור דיזל גנרטור במקביל לרשת חברת החשמל שלא נכלל בתקנות. • "גנרטור יצוייד במפסק ראשי" (סעיף 5): ההגנה המגנטית חייבת להיות לפי שיטת העירור: 2.5÷5Inשאלות פתוחות:א. האם המפסק חייב להיות על הגנרטור?ב. אם ליד הגנרטור – עד איזה מרחק? • מפסק מחלף (סעיף 11) – 3 קטבים או 4 תלוי האם קיים במתקן "איפוס" או T/T. ראה שרטוטים נלווים והאפשרויות הקיימות. • דיזל גנרטור נייד – זינה צפה (סעיף 15) אם ערך הבידוד ירד מ- 22k רצוי להפסיק את הזינה של הגנרטור מחשש לתקלה שניה. • דרישות כיבוי אש – בשלב זה לא מספיק ברורות.

50. הארקת מיכל דלקההצעה: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) • במידה וקיים דיזל גנרטור עם STEP-UP למתח גבוה, יש לשים לב שכאשר הדיזל גנרטור מזין את המתקן כאי בודד שתהיה הגנת משולש פתוח או שנאי "אפס מדומה".