مقاومت ترمز در نیروگاه های بادی
امروزه در مدار نگهداشتن نيروگاههاي بادي در هنگام وقوع اغتشاشات شبكه از اهميت خاصي برخوردار گشته است. حتي در برخي از كشورها اداره كنندگان شبكه قوانيني را وضع كردهاند كه به موجب آن ميبايست مزرعه بادي در هنگام مواجه شدن با اغتشاشات يا افت ولتاژهاي ناگهاني، پايداري خود را حفظ نموده و در مدار باقي بماند. در اين مقاله استفاده از مقاومت ترمزي موازي براي رسيدن به اين مقصود پيشنهاد و مورد بررسي قرار ميگيرد. بدين ترتيب كه ابتدا يك مزرعه بادي متصل به شبكه كه خود از چندين ژنراتور القايي تشكيل شده است همراه با سيستمهاي آيروديناميكي، مكانيكي و الكتريكي آن بطور كامل مدلسازي شده و سپس رفتار آن در هنگام ورود و خروج مقاومت ترمزي با در نظر گرفتن تاثير ميزان جبرانسازي توان راكتيو نيروگاه و همچنين زمان عملكرد كليدها مورد بررسي قرار ميگيرد. در انتها نيز مقايسهاي بين بين دو روش استفاده از سيگنال سرعت ژنراتور و سيگنال ولتاژ باس نيروگاه در پردازش عمليات كليدزني مقاومت ترمزي صورت ميگيرد.
مقدمه
يكي از مهمترين مسائل مطرح در نيروگاههاي بادي پايداري آنها در هنگام وقوع خطا و اغتشاشات شبكه ميباشد.نيروگاههاي بادي در برابر نوسانات ديناميكي ولتاژ بخصوص اتصال كوتاه و افت ولتاژهاي شديد و ناگهاني بسيار ناپايدار هستند كه از مهمترين علل آن استفاده از ژنراتور القايي در اين نيروگاهها و در نتيجه نياز به توان راكتيو و بالا بودن جريان مغناطيس كنندگي ميباشد.
واکنش در برابر خطا ها
در هنگام وقوع خطا و كاهش ولتاژ، از توان تحويلي ژنراتور به شبكه كاسته شده و ژنراتور شروع به شتاب گرفتن ميكند. چنانچه شتاب گرفتن ژنراتور سريعتر از بازيابي ولتاژ باشد سرعت ژنراتور همچنان افزايش يافته تا آنجا كه سرعت به حدي ميرسد كه ژنراتور وارد ناحيه ناپايدار خود ميشود و كل واحد از مدار خارج ميگردد.
ورود و خروج مكرر واحد علاوه بر كاهش كيفيت برق توليدي باعث كاهش عمر مفيد آن نيز ميگردد و همچنين در شبكه هاي ايزوله و يا كوچك باعث بر هم خوردن توازن ميان توليد و مصرف ميشود. در سالهاي اخير مطالعات پايداري نيروگاههاي بادي از اهميت خاصي برخوردار گرديده و در اين زمينه تحقيقات متعددي صورت گرفته است. به عنوان مثال در مرجع پايداري گذرا و ديناميكي مزارع بادي به همراه حضور ژنراتورهاي سنكرون مورد بررسي قرارگرفته است.نتايج بدست آمده حاكي از آن است كه عموما نيروگاههاي بادي در مقايسه با نيروگاههاي معمولي حساستر و ناپايدارتر ميباشند.
تاثیر بر روی نوسانات
در مرجع تاثير نيروگاههاي بادي بر روي نوسانات توان در هنگام وقوع اغتشاش مورد بررسي قرار گرفته و بيان ميكند كه وجود اين نيروگاهها در شبكه به افزايش ميرايي سيستم كمك ميكند. در راستاي بهبود پايداري نيز روشهاي متعددي ارائه و مورد بررسي قرار گرفتهاند. به عنوان مثال روش كاهش توان مكانيكي ورودي در هنگام وقوع خطا كه با تغيير زاويه پرههاي توربين امكانپذير است. البته اين روش فقط در توربينهايي كه قابليت تغيير زاويه پره در آنها وجود دارد امكانپذير ميباشد.
اين سيستم به علت مكانيكي بودن و تاخير در عملكرد آن از كارايي چنداني برخوردار نبوده و بيشتر در جلوگيري از شتابگيري ژنراتور بعد از جدا شدن واحد از شبكه مورد استفاده قرار ميگيرد بانك خازني و SVC علاوه بر بهبود پايداري قادر به كاهش نوسانات ديناميكي ولتاژ و در نتيجه افزايش كيفيت برق ميباشد. همچنين در مقاله ای نشان داده شده است كه براي حفظ پايداري گذرا به كمك SVC احتياج به مقدار قابل توجهي توان راكتيو ميباشد.روش افزايش مقاومت روتور با قرار دادن يك مقاومت خارجي در مدار روتور امكانپذير ميگردد. اين مقاومت در شرايط عادي توسط يك كليد اتصال كوتاه ميباشد و در لحظه وقوع خطا با باز شدن كليد وارد مدار ميگردد.
قابلیت پیاده سازی
اين روش تنها در مورد ژنراتورهاي روتور سيم پيچي شده كه ترمينالهاي آن در دسترس ميباشد قابل پياده سازي خواهد بود. استفاده از مقاومت ترمزي براي حفظ پايداري يك ژنراتور القايي متصل به شبكه بررسي شده است. در مرجع مذكور علاوه بر بررسي تاثير سرعت قطع كليد در حفظ پايداري، بكارگيري دو سيگنال سرعت و ولتاژ شبكه براي فرمان دادن به كليدها را نيز مورد مقايسه قرار ميدهد و عنوان ميكند كه از نظر عملكرد تفاوت خاصي بين اين دو روش وجود ندارد. در مقاله حاضر استفاده از مقاومت ترمزي براي يك مزرعه بادي كه شامل چندين ژنراتور القايي ميباشد بررسي ميشود.جهت بررسي لازم است نقش مابقي المانهاي الكتريكي شبكه، توربين و همچنين نوسانات مد مكانيكي ناشي از غير صلب بودن شفت را نيز در مطالعات وارد كنيم.
با اين مدلسازي دقيق نشان ميدهيم كه سرعت كليدزني و همچنين ميزان جبرانسازي توان راكتيو نيروگاه توسط بانكهاي خازني تاثير مهمي در چگونگي رفتار ژنراتورها در هنگام استفاده از مقاومت ترمزي خواهد داشت. در انتها نيز نشان داده ميشود كه استفاده از سيگنال سرعت ژنراتور به منظور پردازش و تعيين زمان كليدزني مقاومت ترمزي روش مناسبي نبوده و بكارگيري آن همواره موفقيت آميز نخواهد بود.
مدلسازي نيروگاه بادي
ظرفيت نيروگاه مزبور ۶/۶ مگاوات ميباشد كه از ده عدد توربين ۶۶۰ كيلوواتي از نوع پره ثابت تشكيل شده است. در هر واحد ولتاژ ۶۹۰ ولت خروجي ژنراتور توسط يك ترانس افزاينده به سطح ولتاژ ۲۰ كيلوولت افزايش داده شده و از آنجا توان توليدي توسط يك خط دو مداره ۲۰ كيلوولت به پست فشارقوي متصل به شبكه تحويل داده ميشود. بانكهاي خازني در نظر گرفته شده حدود %۷۰ از توان راكتيو مورد نياز نيروگاه را تامين خواهند كرد. مابقي توان راكتيو مورد نياز نيز از طريق شبكه اخذ ميگردد. مشخصات و پارامترهاي الكتريكي المانهاي شبكه در ضميمه مقاله آورده شدهاند. مدلسازيها به صورت سه فاز در محيط نرم افزار DIgSILENT صورت گرفته و در شبيهسازي از مد EMT نرمافزار استفاده شده است. استفاده از اين مد باعث ميشود تا تاثير گذراي الكترومغناطيسي بوجود آمده در ژنراتور و شبكه نيز در شبيه سازي ها وارد گردد.
فروش مقاومت ترمز
جهت خرید مقاومت ترمز، دریافت قیمت و یا مشاوره رایگان با کارشناسان فنی شرکت در ارتباط باشید.