بلک استارت و بلک اوت در نیروگاه

بلک استارت و بلک اوت

بلک استارت یک مقوله بسیار مهم در نیروگاه‌ها می‌باشد که در واقع عملیات پشتیبانی را انجام می‌دهد، اکثر افراد تصور می‌کنند که بلک استارت جهت راه‌اندازی صفر نیروگاه هست این طرز تفکر صحیح می‌باشد ولی وجود مقوله Black Start تنها به اینجا ختم نمی‌شود چراکه نیازهای مهم‌تری نیز می‌باشد که احتمال رخداد آنها به‌مراتب بسیار بیشتر از حالت اول است.

دانلود فیلم معرفی بلک استارت و بلک اوت – Full HD | با حجم ۸۰ مگابايت

حالت اول:

در حالت کار عادی یک واحد گازی، همهٔ دستگاه‌ها به صورتی کاملاً هماهنگ و محافظت شده با هم در تعامل می‌باشند، اما در هنگام قطع ناگهانی برق به هر دلیلی، شاهد خسارات بسیار سنگینی خواهیم بود، در ابتدا لازم می‌دانم توضیحی در مورد قسمت‌های بسیار مهم یک واحد گازی ارائه بدهم؛

در ادامه بخوانید  نیروگاه هسته ای چیست

در ژنراتورهای سنکرون نیروگاه‌ها به دلیل سرعت بالا به‌جای استفاده از بلبرینگ از یاتاقان استفاده می‌شود بدین صورت که رتور در میان روغن شناور است شاید سوال برایتان پیش آید چگونه می‌توان بر فشار گرانش قالب شد؟ جواب سادس با فشار بسیار زیاد. در واقع رتور بروی یک جک روغنی (همانند جک اتومبیل) سوار است و روغن با فشار بسیار زیاد این رتور را نگه می‌دارد، قسمت جالب این جاست که فاصله رتور و جسم ثابت که در میان روغن وجود دارد حدود چند میلی‌متر است!!

یاتاقان و رتور

همان گونه که در تصویر بالا می‌بینید این فاصله بسیار کم است.

در قسمت ثابت از ماده‌ای به نام “بابیت” که در واقع نوعی سرب هست استفاده می‌شود و میزان نرمی آن از آلیاژ روتور بیشتر است تا در صورتی که روتور بروی آن افتاد رتور صدمه نبیند بلکه بابیت خورده شود (شبیه عملکرد چکش مسی).

روتور معمولاً ۴۰ تن وزن دارد ولی تنها روتور نیست بلکه یک شفت بسیار بلند تا توربین در واحد وجود دارد که در نهایت وزن آن به ۱۵۰ تن می‌رسد که وزنی بسیار بالاست.

شفت
توربین

در تصویر بالا شفت و توربین را مشاهده می‌نمایید، این روغن برای واحد بسیار مهم است و همواره باید روان کاری به‌صورت پیوسته صورت گیرد تا واحد، مگاوات مورد نظر را تحویل دهد.

حال تصور کنید برای لحظه این روان کاری از کار خود باز ایست و محور ۱۵۰ تنی ما که با سرعت ۳۰۰۰ دور در دقیقه می‌چرخد کمی تاب بردارد (در حد میلی‌متر) چه خواهد شد؟ پاسخ چیزی جز فاجعه نخواهد بود.

نیروی گریز از مرکز

بدین ترتیب در نیروگاه باتری‌هایی کمکی در نظر گرفته شده است تا در صورت وقوع سانحه به‌سرعت وارد عمل شده و تغذیه یک موتور DC را جهت روغن‌کاری را تامین نماید و اگر باتری مشکل داشت (ما فرض کرده‌ایم تنها یک واحد در مدار است) دیزل‌هایی وارد مدار خواهند شد که توانایی تولید برق ۴۰۰ ولت را دارا هستند و اگر باز این دیزل‌ها نتوانستند پاسخگو باشند از یک سری باتری اضافه استفاده خواهد گردید و اگر باز این باتری‌ها مشکل داشتند دیزل‌های ۶.۶ کیلوولت بلک استارت وارد مدار خواهند شد، مسلماً وجود این‌همه پشتیبانی پشت‌درپشت اهمیت این فرآیند روغن‌کاری را به‌خوبی نشان می‌دهد.

در ادامه بخوانید  نیروگاه بادی چیست
باتری نیروگاه

حالت دوم:

بلک استارت برای اجرا معمولاً نیاز به حالت Black Out دارد.

بلک اوت (Black Out) حالتی است که برق قسمت زیادی از کشور یا کل کشور به صورت کامل قطع می‌شود.

بلک اوت تقریباً برای هر کشوری در بازهای مختلفی به دلایل متفاوتی رخ‌داده است، برای مثال در ایران در تاریخ‌های: ۱۳۸۰/۰۲/۳۰ ساعت ۱۲ و ۱۳۸۲/۰۱/۰۲ ساعت ۲۱:۲۰ شاهد بلک اوت بوده‌ایم و تقریباً برق کل کشور قطع گردید! به این دو تاریخ، دوران سیاه برق ایران می‌گویند.

در ترکیه نیز در تاریخ ۱۳۹۴/۰۱/۱۱ شاهد این پدیده بوده‌ایم.

بلک اوت کانادا
سال ۲۰۰۳ در تورنتو کانادا خاموشی سراسری را شاهد بودیم

همان‌طور که می‌دانید انواع نیروگاه در کشور از قبیل؛ “نیروگاه سیکل ترکیبی“، “نیروگاه هسته‌ای“، “نیروگاه انبساطی” و… موجود است در حالت عادی برای استارت هر واحد نیاز به ۱۰% مگاوات تولیدی آن واحد داریم (نیروگاه‌های بخار)، به طور مثال برای راه‌اندازی یک واحد گازی با توربین مدل V94.2 به ۴ مگاوات برق نیازمندیم زیرا در لحظه استارت ژنراتور توربین نمی‌تواند روتور را به‌سرعت نامی برساند و به همین دلیل ابتدا ژنراتور به‌صورت موتوری استارت شده (در این حالت ۷۰۰۰ آمپر برق نیاز داریم) که جهت کم کردن جریان راه‌اندازی از حالت اینورتری (راه‌اندازی با تغییر فرکانس و ولتاژ – SFC) استفاده می‌گردد و پس از اینکه به فرکانس ۴۰ هرتز رسیدیم تحریک موتوری را قطع کرده (ژنراتور یک جسم جامد می‌شود – نه موتور نه ژنراتور) و در همان جهت تحریک DC روتور را وصل می‌کنیم تا به حالت ژنراتوری برسیم در این لحظه هم‌زمان توربین آتش کرده و به‌سرعت و فرکانس نامی می‌رسیم، تمام این عملیات در دستگاهی به نام GCB (Generator Circuit Breaker) به معنی کلید مدارشکن ژنراتور انجام می‌گردد.

Generator Circuit Breaker
GCB (Generator Circuit Breaker)

احتمالاً تاکنون متوجه شده‌اید که برای راه‌اندازی یک واحد به برق نیاز داریم، در حالت عادی این برق از سایر واحدها گرفته می شود و یا در بدترین حالت از شبکه، ولتاژ فشارقوی وارد ترانس شده و سطح ولتاژ کاهش‌یافته و جهت راه‌اندازی واحد استفاده می‌کنیم، اما گاهی حالتی پیش می‌آید که برق شبکه به‌صورت کامل قطع می‌باشد (Black Out) در این حالت دیزل‌هایی با قدرت ۶.۶ کیلوولت وارد عمل می‌شوند.

دیزل نیروگاه
تابلوی دیزل نیروگاه

این دیزل‌ها توان تولید ۲.۵ مگاوات برق را دارند که ترکیبی از یک موتور احتراق و یک ژنراتور سنکرون می‌باشند، در کشورمان تنها چهار نیروگاه توانایی استارت در حالت بلک اوت را دارا هستند که به نیروگاه دماوند، رامین اهواز، سد سیاه بیشه و نیروگاه کرمان می‌توان اشاره نمود، البته درحال‌حاضر تعداد این نیروگاه‌ها افزایش یافته است.

در ادامه بخوانید  گزارش کار بازدید از نیروگاه دماوند

Black Out چیست

Black Out حالتی در شبکه برق است که دیسپاچینگ یا مرکز کنترل شبکه برق در اثر اتفاقات ناخواسته‌ای از قبیل اتصال در خطوط انتقال یا قطع شدن یکی از خطوط اصلی یا از دست‌دادن ناگهانی مقدار زیادی از منابع تولیدمثل، تریپ کردن هم‌زمان چند نیروگاه یا نوسانات فرکانس شبکه به‌صورت غیرقابل‌کنترل (کنترل‌کنندگان شبکه تمام سعی خود را برای جلوگیری از هرگونه نوسان بار در تولید و توزیع و نیز جلوگیری از اتفاقات غیرمترقبه و ناخواسته با استفاده از مدیریت در شبکه قدرت انجام می‌دهند) و … از دست می‌دهد.

درهرصورت اگر چنین اتفاقی رخ دهد می‌توان حالت‌های متفاوتی را در نظر گرفت، از جزیره‌ای شدن شبکه تا Black Out کامل شبکه که بدترین اتفاق ممکن برای یک شبکه قدرت می‌باشد.

محدودیت‌های بلک استارت

تمام نیروگاه‌ها برای استفاده در بلک استارت مناسب نمی‌باشند. توربین‌های بادی برای این منظور بدترین هستند چراکه ممکن است در لحظهٔ راه‌اندازی بادی وجود نداشته باشد. توربین‌های بادی و توربین‌های آبی کوچک اغلب به ژنراتورهای آسنکرون متصل هستند که توانایی تولید انرژی الکتریکی برای برق‌دار شدن شبکه را ندارند. واحدهای بلک استارت همچنین باید هنگامی‌که به بارهای رآکتیو بزرگ خطوط انتقال متصل می‌شوند پایدار بمانند. بسیاری از کنورترهای HVDC نمی‌توانند به یک شبکه قطع شده برق‌رسانی کنند چراکه خود برای کموتاسیون نیاز به توان الکتریکی دارند. البته این امر برای ایستگاه‌های HVDC بر پایهٔ VSC یا ادوات فکتس صادق نیست.

مراحل یک بلک استارت

مراحل راه‌اندازی بلک استارت به صورت زیر است:

  1. از یک باتری برای روشن‌کردن یک دیزل ژنراتور کوچک در نیروگاه آبی استفاده می‌شود.
  2. خروجی دیزل ژنراتور برای راه‌اندازی نیروگاه آبی بکار برده می‌شود.
  3. توان الکتریکی خروجی نیروگاه آبی به شبکه تزریق می‌شود.
  4. توان الکتریکی نیروگاه آبی برای راه‌اندازی یکی از نیروگاه‌های فسیلی بار پایه بکار برده می‌شود.
  5. توان الکتریکی تولید شده توسط نیروگاه فسیلی برای راه‌اندازی دیگر نیروگاه‌های متصل به شبکه استفاده می‌گردد.

سؤالات متداول بلک استارت

فرآیند بلک استارت به چه صورتی است؟

Black Start روشی است که برای بازیابی کامل یا بخشی از یک سیستم قدرت استفاده می‌شود، سیستمی که ممکن است به دلایل مختلفی دچار خاموشی عظیم شده باشد. این امر مستلزم آن است که نیروگاه‌ها به‌صورت جداگانه راه‌اندازی شوند و به‌تدریج مجدداً به یکدیگر متصل شوند تا مجدداً یک سیستم به‌هم‌پیوسته تشکیل شود.

آیا باتری‌ها می‌توانند یک فرآیند بلک استارت را پشتیبانی کنند؟

از آنجایی که برق مصرفی در شبکه هم مؤلفه اکتیو و هم رآکتیو نیاز دارد به همین دلیل وجود خالی باتری برای استارت شبکه کافی نمی‌باشد. ولی وجود باتری سبب افزایش سرعت قرارگیری نیروگاه در مدار می‌شود که عملکرد انعطاف‌پذیر شرکت‌های خصوصی جهت تامین برق مشترکین را به همراه دارد.

بلک اوت در شبکه برق چیست؟

یک نوع خاموشی سراسری بوده که عمده‌ترین دلیل آن عدم تعادل بین تولید برق و مصرف برق است. در این شرایط می‌توان به‌صورت انتخابی برق برخی از نقاط را قطع کرد تا بلک‌اوت جلوگیری کرد.

دلایل ایجاد بلک اوت در شبکه چیست؟

یخ شدید، باد، رعدوبرق، آتش‌سوزی و جاری شدن سیل می‌توانند به شبکه آسیب برساند که به نوبه خود منجر به قطع برق می‌شود. به عنوان مثال رعدوبرق می‌تواند مستقیماً به تجهیزات الکتریکی برخورد کند یا به درختی که ممکن است به خطوط برق نزدیک است صدمه وارد سازد.

تفاوت blackout و brownout چیست؟

Blackout یک نوع خاموشی کامل و سراسری در یک محیط جغرافیایی مشخص می‌باشد، برای Blackout همواره از قبل یک برنامه‌ریزی مشخص وجود دارد و در هنگام وقوع تمام اقدامات از قبل مشخص شده‌اند درحالی‌که Brownout یک کاهش موقتی و موضعی در ولتاژ یا ظرفیت کل سیستم است.

سخن پایانی

با توجه به توضیحاتی که داده شد قطعاً به اهمیت بلک استارت و پیامدهای بلک اوت پی برده‌اید، شاید در عمل بلک اوت هرچند سال یک‌بار هم به‌زحمت به وقوع بپیوندد ولی به دلیل اهمیت تبعات بسیار زیاد آن باید چند نیروگاه حساس و منتخب در نقاط مختلف کشور قابلیت بلک استارت را داشته باشند تا در زمان مناسب به‌سرعت وارد عمل شده و کشور را از خاموشی مطلق نجات دهند.

راستی! برای دريافت مطالب جديد در کانال تلگرام PowerEn و یا پیج اینستاگرم PowreEn عضو شويد.

تلگراماینستاگرام
مهندس سیاه تیری
گرایش مورد علاقه‌ام ماشین‌های الکتریکی، بخصوص نوع دایرکت درایوها هست - عاشق کار با نرم‌افزارهای تخصصی هستم - هدفم انتقال تمام دانش تخصصی هست که در طی سال‌ها فعالیت به‌صورت پروژه محور (برای شرکت‌ها و افراد) کسب کردم و واقعاً خوشحال می شم بتونم کمکتون کنم. تموم موفقیت‌های داشته و نداشتم رو مدیون کسی هستم که بدون هیچ چشم داشتی کنارم موند. دانش‌آموخته کارشناسی ارشد برق - قدرت (ماشین‌های الکتریکی و الکترونیک قدرت) - دانشگاه صنعتی خواجه‌نصیرالدین طوسی
همراه ما باشید در کانال تلگرام مهندسی برق کانال تلگرام PowerEn
پیشنهاد ویژه PLC
امیدواریم از خواندن این پست لذت برده باشید اگر می‌خواهید در کمتر از ۱ ماه متخصص PLC شوید توصیه می‌کنیم این دوره خاص را از دست ندهید آموزش PLC
بستن

امیدواریم از خواندن این پست لذت برده باشید

x

اگر می‌خواهید در کمتر از ۱ ماه متخصص PLC شوید توصیه می‌کنیم این دوره خاص را از دست ندهید

آموزش PLC

اطلاع رسانی با ایمیل
اطلاع از
guest
13 دیدگاه
جدیدترین
قدیمی‌ترین محبوب‌ترین
Inline Feedbacks
View all comments
مهدی امیدی
مهدی امیدی
1 سال پیش

سلام خسته نباشید خدمت شما من قراره برم تونیروگاه برق کارکنم رشته تحصیلیم کنترل ابزار دقیقه مطالبی که مفیده برا کارتونیروگاه بهم معرفی کنید

رضا
رضا
2 سال پیش

مطلب جالبی است

s.m
s.m
2 سال پیش

درود و خسته نباشید . یک سوال در رابطه با این متن داشتم . میخواستم بدونم منظور از لغزش در انتهای متن چیست

علت توخالي بودن باسبارها چنين مي‌‌‌باشد كه در ولتاژهاي بالا جريان از قسمتهاي سطحي هادي عبور مي‌‌‌كند و از مركز آن جريان قابل ملاحظه اي نمي‌‌‌گذرد (پديده پوستي) لذا براي كم كردن هزينه، باسها را بصورت توخالي مي‌‌‌سازند و براي جلوگيري از لغزش درون آن كابل قرار مي‌‌‌دهند.

s.m
s.m
2 سال پیش

درود و خسته نباشید . یک سوال داشتم منظور از واحد یعنی یک زنراتور همراه با اجزای متعلق به خود . مثلا در یک نیروگاه چند واحد مختلف وجود دارد

محسن
محسن
4 سال پیش

سلام.مطلب خوب و مفیدی بود….بهتوتن تبریک میگم بابت سایت خوبتون.
اگه لطف کنید آخر هر مطلب منابع استفاده شده در جمع آوری اون مطلب رو هم ذکر کنید هم ارزش علمی نوشته هاتون بالاتر میره و هم قابل استناد خواهد بود.
موفق باشید .

محمد رحیمی
محمد رحیمی
5 سال پیش

سلام
ممنون اگه در مورد سیستم DEH در نیروگاه توضیح بدید
و لود ریجکشن چیه؟
تشکر