آشنایی با بهره برداری از نیروگاه های برق آبی فیروزی

مقدمه

در مباحث نیروگاهی دو مقوله کلی بهره‌برداری و نگهداری وجود دارد که امر نگهداری به دو موضوع بازرسی و تعمیرات تقسیم می‌شود. در متن پیش‌رو فقط به موضوع بهره‌برداری پرداخته خواهد شد.
از آنجایی که تمام نیروگاه‌های برق‌آبی در حال بهره‌برداری کنونی کشور دارای توربین‌هایی از نوع فرانسیس با شفت عمودی هستند، در این نوشتار به بررسی مشخصات تجهیزات و چگونگی بهره‌برداری از این نوع واحدهای نیروگاهی پرداخته می‌شود.
به منظور ایجاد فضای فنی در ذهن خواننده محترم سعی شده که تا حد امکان از اصطلاحات رایج نیروگاهی در نگارش متن استفاده شود. همچنین سعی شده است به منظور غنا بخشیدن به حافظه تصویری خوانندگان، تصاویری مرتبط با موضوعات مورد بحث در جای جای کتاب آورده شود. از این‌رو در مورد مطالبی که در متن احتمالاً توضیح اندکی درباره آنها آمده است- به ویژه در بخش‌های بهره‌برداری که با کمک صفحات سیستم کنترل ارائه مطلب شده- مطالعه مفاد شکل‌های مربوطه با دقتی بیشتر توصیه می‌شود.
در راستای پرداختن به اهم اقدامات بهره‌برداری از بررسی بخش‌های جانبی نیروگاه از جمله سیستم تهویه، جرثقیل‌ها، آسانسورها، سیستم اعلام و اطفاء حریق، تأسیسات آب و برق، سیستم زمین و موارد مشابه صرف نظر شده است.
در شیوه ارائه مطالب چنین مدنظر بوده که در هر مرحله سؤالاتی در ذهن خواننده مشتاق مطرح گردد که البته امید است با قدری تأمل پاسخ سؤالات خود را با خواندن صفحات بعدی دریافته و از خواندن متن لذت فنی ببرد. در ضمن اشاره می‌شود از تکرار مطالب پایه‌ای که در اکثر کتب آموزشی موجود در زمینه نیروگاه وجود دارد، خودداری شده است.
امیدوارم که خواننده ارجمند با مطالعه چند سطر فوق دریافته باشد که در نوشتار پیش‌رو کمتر با مبانی تئوری و دانشگاهی برخورد داشته، بلکه بیشتر با محتوایی فنی در حوزه خاص بهره‌برداری روبرو خواهد بود.
بر خود لازم می‌دانم از آقای دکتر علی مذهب جعفری- به شركت مديريت شبکه برق ایران- که زمینه اولیه انجام تحقیق و جمع‌آوری این نوشتار را فراهم نموده‌اند، سپاسگزاری نمایم.
به رسم ادب شاگردی از آقایان مهندسین محمد باقر اهرابی، مسعود رضایی و عبدالامیر ‌اهوازیان - شرکت توسعه منابع آب و نیروی ایران- و آقایان مهندسین فرزاد سبزواری، داریوش موسوی، صادق فیضی، رضا پورسعید، مسعود طاهری، جلیل اسکندری و آقایان مجتبی اقتداریان، محمد مرادی، اسماعیل محمدی و امین سلیمانی- بهره‌برداران پرتلاش نیروگاه کارون (3)- قدردانی می‌کنم که برادرانه و بی‌دریغ مرا یاری نمودند.
از خانم مهندس صبا قیامی که ویراستاری فنی و ادبی این نوشتار را پذیرفته، پراکنده‌نویسی‌های درست و نادرست اینجانب را پیراسته و آراسته‌اند، سپاسگزاری می‌نمایم؛ همچنین در مقام همسری از صبوری ایشان در روند تهیه مطالب پیش‌رو، صمیمانه تقدیر و تشکر می‌کنم.
از صاحبنظران گرانمایه تقاضا دارم که نظرات اصلاحی و انتقادی خود را به منظور رفع اشکالات و کمبودهای ناخواسته موجود، مطرح و بیان فرمایند.
این اثر تألیفی را با یاد کارکنان گالری‌های 651 و 741 نیروگاه برق‌آبی کارون (3) به تمامی زحمت‌کشانی تقدیم می‌کنم که در پروژه بزرگ احداث این نیروگاه، یادگاری ماندگار از خود به جای گذاشته‌اند.

حمیدرضا فیروزی

بهار 1392

فهرست مطالب

فصل اول آشنايي با نيروگاه برق آبي 1

1.1 آشنايي با نيروگاه برق‌آبي 2

فصل دوم معرفي تجهيزات اصلي 17

2.1 توربين 18
2.1.1 توربين پلتون 18
2.1.2 توربين کاپلان 20
2.1.3 توربين فرانسيس 21
2.1.4 وضعيت‌هاي مختلف بهره‌برداري از توربين 24
2.2 شير اصلي ورودي 26
2.2.1 بهره‌برداري از شير اصلي نيروگاه 27
2.3 ژنراتور 28
2.3.1 بارگذاري ژنراتور 28
2.3.2 وضعيت‌هاي مختلف بهره‌برداري از ژنراتور 33
2.4 ترانسفورماتورهاي اصلي واحد 35
2.5 مجموعه كليد قدرت ژنراتور 37
2.6 تجهيزات مصرف داخلي 40
2.6.1 سيستم تأمين برقAC نيروگاه 40
2.6.2 سيستم تأمين برق DC نيروگاه 42
2.6.3 سيستم تأمين برق مطمئن متناوب (SAFE AC) 42

فصل سوم آشنايي با امور بهره‌برداري 45

3.1 اصطلاحات و تعاريف عمومي 46
3.2 وضعيت‌هاي مختلف بهره‌برداري 47
3.2.1 شرايط عادي بهره‌برداري 47
3.2.2 شرايط غيرعادي بهره‌برداري 48
٣.2.3 شرايط پيش‌بيني نشده در بهره‌برداري 48
3.2.4 شرايط اضطراري در نيروگاه 49
3.3 وضعيت‌هاي مختلف بهره‌برداري 49
3.4 راه‌اندازي واحد 50
3.4.1 انواع راه‌اندازي 50
3.4.2 مراحل راه‌اندازي واحد 51
3.4.3 راه‌اندازي غيراتوماتيك واحد 56
3.5 توقف و تريپ واحد 62
3.5.1 توقف عادي 63
3.5.2 توقف غيراتوماتيك واحد 64
3.5.3 تريپ واحد 67
3.6 تغيير وضعيت ژنراتوري به وضعيت کندانسور سنکرون و بالعکس 69
3.6.1 تغيير وضعيت از ژنراتور به وضعيت کندانسور سنکرون 69
3.6.2 تغيير وضعيت از کندانسور سنکرون به وضعيت ژنراتور 70

فصل چهارم بررسي سيستم‌هاي اصلي واحد 71

4.1 سيستم گاورنر 72
4.1.1 اجزاي اصلي گاورنر 72
4.1.2 کارکردهاي گاورنر ديجيتالي 73
4.1.3 مُدهاي مختلف كاري سيستم كنترل گاورنر 74
4.2 سيستم تحريك 76
4.2.1 انواع سيستم‌هاي تحريك 76
4.2.2 تنظيم كننده ولتاژ ژنراتور (AVR) 77
4.2.3 بهره‌برداري از سيستم تحريک 78
4.2.4 تحريك اوليه (FIELD FLASHING) 80
4.2.5 سيستم تحريك در حالت ترمز الكتريكي ژنراتور 80
4.3 سيستم كنترل 81
4.3.1 سيستم DCS (DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM) 81
4.3.2 كنترل يكپارچه واحدهاي نيروگاه 85
4.4 سيستم حفاظت 88
4.4.1 اجزاي مختلف سيستم حفاظت 89
4.4.2 رله‌هاي الكتريكي 90
4.4.3 رله‌هاي چند تابعي ديجيتال 90
4.4.4 رله‌هاي الکتريکي ژنراتور 91
4.4.5 رله‌هاي الکتريکي ترانسفورماتورهاي افزاينده 93
4.4.6 رله‌هاي الکتريکي باس‌داکت و ترانسفورماتورهاي تحريک و مصرف داخلي 94

منابع و مراجع 94
فهرست الفبايي 95

فهرست الفبايي

آ

آشنايي با امور بهره‌برداري 45
آشنايي با نيروگاه برق آبي 1،2
اجزاي اصلي گاورنر 72
اجزاي مختلف سيستم حفاظت 89
اصطلاحات و تعاريف عمومي 46
اضطراري 49
انواع راه‌اندازي 50
انواع سيستم‌هاي تحريك 76

ب

بارگذاري ژنراتور 28
بررسي سيستم‌هاي اصلي واحد 71
برق DC نيروگاه 42
برق مطمئن متناوب (SAFE AC) 42
برقAC نيروگاه 40
بهره‌برداري 45، 47، 49
بهره‌برداري از توربين 24
بهره‌برداري از ژنراتور 33
بهره‌برداري از سيستم تحريک 78
بهره‌برداري از شير اصلي نيروگاه 27

پ

پلتون 18

ت

تأمين برق DC نيروگاه 42
تأمين برق مطمئن متناوب (SAFE AC) 42
تأمين برقAC نيروگاه 40
تجهيزات اصلي 17
تجهيزات مصرف داخلي 40
تحريك 76
تحريك اوليه (FIELD FLASHING) 80
ترانسفورماتورهاي اصلي واحد 35
ترانسفورماتورهاي افزاينده 93
ترانسفورماتورهاي تحريک و مصرف داخلي 94
ترمز الكتريكي ژنراتور 80
تريپ واحد 62، 67
تعاريف عمومي 46
تغيير وضعيت از ژنراتور به وضعيت کندانسور سنکرون 69
تغيير وضعيت از کندانسور سنکرون به وضعيت ژنراتور 70
تغيير وضعيت ژنراتوري به وضعيت کندانسور سنکرون و بالعکس 69
تنظيم كننده ولتاژ ژنراتور (AVR) 77
توربين 18
توربين پلتون 18
توربين فرانسيس 21
توربين کاپلان 20
توقف عادي 63
توقف غيراتوماتيك واحد 64
توقف و تريپ واحد 62

چ

چند تابعي ديجيتال 90

ر

راه‌اندازي غيراتوماتيك واحد 56
راه‌اندازي واحد 50، 51
رله‌هاي الکتريکي باس‌داکت و ترانسفورماتورهاي تحريک و مصرف داخلي 94
رله‌هاي الکتريکي ترانسفورماتورهاي افزاينده 93
رله‌هاي الکتريکي ژنراتور 91
رله‌هاي الكتريكي 90
رله‌هاي چند تابعي ديجيتال 90

ژ

ژنراتور 28

س

سيستم DCS (DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM) 81
سيستم تأمين برق DC نيروگاه 42
سيستم تأمين برق مطمئن متناوب (SAFE AC) 42
سيستم تأمين برقAC نيروگاه 40
سيستم تحريك 76، 78
سيستم تحريك در حالت ترمز الكتريكي ژنراتور 80
سيستم حفاظت 88
سيستم كنترل 81
سيستم كنترل گاورنر 74
سيستم گاورنر 72
سيستم‌هاي اصلي واحد 71

ش

شرايط اضطراري در نيروگاه 49
شرايط پيش‌بيني نشده در بهره‌برداري 48
شرايط عادي بهره‌برداري 47
شرايط غيرعادي بهره‌برداري 48
شير اصلي نيروگاه 27
شير اصلي ورودي 26

غ

غيراتوماتيك واحد 56، 64

ف

فرانسيس 21

ك

كاپلان 20
كاركردهاي گاورنر ديجيتالي 73
كليد قدرت ژنراتور 37

گ

گاورنر 72
گاورنر ديجيتالي 73

م

مجموعه كليد قدرت ژنراتور 37
مُدهاي مختلف كاري سيستم كنترل گاورنر 74
مراحل راه‌اندازي واحد 51
مصرف داخلي 40
معرفي تجهيزات اصلي 17

و

وضعيت ژنراتوري 69
وضعيت کندانسور سنکرون 69
وضعيت‌هاي مختلف بهره‌برداري 47، 49
وضعيت‌هاي مختلف بهره‌برداري از توربين 24
وضعيت‌هاي مختلف بهره‌برداري از ژنراتور 33
ولتاژ ژنراتور (AVR) 77