حفاظت پیشرفته ژنراتور با PowerLogic P3G30
Schneider Electric PowerLogic P3G30 یک رله دیجیتال حفاظت و کنترل ژنراتور از خانواده PowerLogic P3 Advanced است. این مدل برای حفاظت ژنراتورها، بهویژه ژنراتورهای متوسط در شبکههای صنعتی و تولید برق، در نظر گرفته شده است. معماری ماژولار P3G30 امکان انتخاب ورودیهای اندازهگیری، I/O، حفاظت Arc Flash و رابط ارتباطی را متناسب با پروژه فراهم میکند.
P3G30 مجموعهای از حفاظتهای اختصاصی ماشین سنکرون و حفاظتهای پشتیبان شبکه را در یک IED ترکیب میکند. از مهمترین آنها میتوان به Under-Impedance 21G، Loss of Field 40، Under-Reactance 21/40، Directional Power 32R/32L، Negative Sequence Overcurrent 46، Stator Earth Fault 64S و Pole Slip 78PS اشاره کرد. علاوه بر این، حفاظتهای ولتاژ، فرکانس، اضافهجریان و خطای زمین نیز در دسترس هستند.
حفاظت ژنراتور و شرایط غیرعادی شبکه
P3G30 برای تشخیص شرایطی طراحی شده که در حفاظت معمول اضافهجریان پوشش کافی ندارند. برای مثال، Loss of Field وضعیت از دست رفتن تحریک ژنراتور را پایش میکند. عملکردهای Under-Impedance و Under-Reactance نیز برای تشخیص شرایط الکتریکی نامطلوب ژنراتور بهکار میروند.
در سوی دیگر، عملکردهای ولتاژ و فرکانس امکان نظارت بر شرایط شبکه و ژنراتور را فراهم میکنند. Synchro-Check ANSI 25 نیز در کاربردهایی که ژنراتور باید به منبع یا شبکه دیگری متصل شود، نقش مهمی در کنترل شرایط سنکرونسازی دارد. P3G30 دو مرحله Synchro-Check در اختیار طرح حفاظتی قرار میدهد.
تفاوت مهم P3G30 و P3G32
P3G30 مدل Generator Protection در سری P3 Advanced است؛ با این حال، حفاظت دیفرانسیل ژنراتور 87G در این مدل وجود ندارد. در خانواده PowerLogic P3، مدل P3G32 برای کاربردهایی در نظر گرفته شده که حفاظت Generator Differential نیز لازم است. بنابراین نباید قابلیت 87G مدل P3G32 را به P3G30 نسبت داد.
این تفاوت هنگام طراحی حفاظت ژنراتور اهمیت زیادی دارد. اگر فلسفه حفاظت پروژه به Differential Protection داخلی رله نیاز داشته باشد، P3G32 انتخاب مرتبطتری است. در مقابل، P3G30 مجموعه گستردهای از حفاظتهای ژنراتور و پشتیبان شبکه را بدون 87G فراهم میکند.
معماری اندازهگیری و حفاظت
P3G30 از سه ورودی جریان فاز CT و چهار ورودی ولتاژ VT استفاده میکند. همچنین ورودیهای Residual Current برای حفاظتهای خطای زمین در پیکربندی اندازهگیری آن در نظر گرفته شدهاند. نوع دقیق ترمینال و ترکیب ورودی Residual به Analog Measurement Card انتخابشده در Order Code وابسته است.
معماری Advanced سری P3 امکان استفاده از کارتهای I/O و Option Card را نیز فراهم میکند. بنابراین تعداد و آرایش ورودیها و خروجیهای دیجیتال یک عدد ثابت برای تمام P3G30ها نیست و باید هنگام سفارش مشخص شود.
حفاظت Arc Flash
P3G30 قابلیت Arc Flash Detection خانواده PowerLogic P3 Advanced را نیز پشتیبانی میکند. این رله میتواند در طرحهای حفاظت ناحیهای یا حفاظت باسبار مبتنی بر تشخیص نور و اضافهجریان مشارکت کند. همچنین تا 8 مرحله Arc Flash Protection در ساختار حفاظتی P3 Advanced پیشبینی شده است.
وجود این قابلیت برای تابلوهای فشار متوسط اهمیت ویژهای دارد. در چنین معماریهایی میتوان اطلاعات تشخیص Arc را از طریق I/O یا پیامهای IEC 61850 GOOSE میان IEDها منتقل کرد.
ارتباطات و یکپارچهسازی با SCADA
P3G30 قابلیت یکپارچهسازی با شبکههای کنترل و مانیتورینگ صنعتی را دارد. PowerLogic P3 Advanced از پروتکلهایی مانند IEC 61850 Ed.1/Ed.2، Modbus RTU، Modbus TCP، DNP3.0، IEC 60870-5-101، IEC 60870-5-103 و Ethernet/IP پشتیبانی میکند. Profibus DP و SPA-Bus نیز با تجهیزات جانبی مرتبط قابل استفاده هستند.
بسته به Communication Interface انتخابی، ارتباط از طریق RS232، RS485، Ethernet RJ45، Ethernet Fiber LC یا Serial Fiber قابل پیادهسازی است. همچنین در پیکربندیهای Ethernet مناسب، RSTP و PRP برای افزونگی شبکه پشتیبانی میشوند.
برای مهندسی و تنظیم رله نیز eSetup Easergy Pro در دسترس است. Web-HMI داخلی و قابلیتهای ارتباطی IEC 61850، P3G30 را برای پروژههایی که حفاظت ژنراتور باید با SCADA، کنترل تابلو و سایر IEDها یکپارچه شود مناسب میکنند.
کاربردهای صنعتی محصول
حفاظت ژنراتور متصل به منبع یا شبکه دیگر
یکی از کاربردهای اصلی P3G30 حفاظت ژنراتوری است که با یک منبع دیگر کار میکند. در این آرایش، حفاظت خطای زمین ژنراتور، Neutral Voltage Displacement و Synchro-Check در ساختار حفاظتی قابل استفاده هستند.
همچنین توابع Directional Power امکان نظارت بر جهت انتقال توان را فراهم میکنند. این موضوع در سیستمهای تولید پراکنده، نیروگاههای صنعتی و شبکههای دارای تولید محلی اهمیت دارد.
حفاظت در برابر Loss of Field و شرایط امپدانسی
از دست رفتن تحریک یکی از خطاهای مهم ماشین سنکرون است. P3G30 برای این منظور تابع ANSI 40 – Loss of Field را در اختیار مهندس حفاظت قرار میدهد.
همچنین Under-Impedance و Under-Reactance امکان تشخیص شرایط الکتریکی نامطلوب مرتبط با عملکرد ژنراتور را فراهم میکنند. به همین دلیل P3G30 نسبت به یک رله Overcurrent عمومی، پوشش حفاظتی تخصصیتری برای ماشین سنکرون دارد.
حفاظت در برابر عدم تعادل و خطای زمین
تابع Negative Sequence Overcurrent ANSI 46 برای پایش مؤلفه منفی جریان در دسترس است. این مؤلفه در شرایط عدم تعادل سیستم اهمیت زیادی دارد.
P3G30 همچنین توابع اضافهجریان فاز و زمین، Directional Earth Fault و Stator Earth Fault را ارائه میکند. بنابراین میتوان حفاظتهای اصلی ژنراتور را با مجموعهای از حفاظتهای Backup ترکیب کرد.
کنترل سنکرونسازی و ولتاژ/فرکانس
P3G30 دارای Synchro-Check و حفاظتهای ولتاژ و فرکانس است. این توابع برای بررسی شرایط ژنراتور پیش از اتصال به باس یا منبع دیگر و نیز نظارت بر شرایط غیرمجاز شبکه کاربرد دارند.
علاوه بر این، Rate of Change of Frequency و چند مرحله Under/Over Frequency در ساختار حفاظتی دستگاه وجود دارند. تنظیم نهایی هر تابع باید متناسب با مطالعه حفاظت، مشخصات ژنراتور و الزامات شبکه انجام شود.
واحدهای Generator-Transformer
P3G30 در آرایشهای Generator-Transformer نیز قابل استفاده است. در برخی ساختارها P3G30 همراه با P3U30 وظایف حفاظتی مجموعه ژنراتور، ترانسفورماتور و شبکه را تقسیم میکند.
در آرایشهای Stand-Alone Generator-Transformer، پایش عایقی ژنراتور باید با تجهیز دیگری تأمین شود. بنابراین این بخش از فلسفه حفاظت نباید صرفاً به P3G30 واگذار شود.
تابلوهای فشار متوسط دارای Arc Flash Protection
وجود AFD امکان استفاده از P3G30 در تابلوهای MV دارای طرح حفاظت Arc Flash را فراهم میکند. رله میتواند اطلاعات نور و جریان را در منطق حفاظتی ترکیب کند یا اطلاعات موردنیاز را با سایر IEDها مبادله کند.
این ساختار بهویژه در نیروگاههای صنعتی، صنایع نفت و گاز، معادن، صنایع فلزی و تأسیسات دارای تولید داخلی برق قابل استفاده است.
پروژههای مبتنی بر IEC 61850
P3G30 برای پروژههایی که نیازمند تبادل اطلاعات با SCADA یا سایر IEDها هستند، از IEC 61850 Ed.1 و Ed.2 پشتیبانی میکند. همچنین GOOSE Messaging امکان پیادهسازی منطقهای بینرلهای را روی Ethernet فراهم میکند.
در شبکههایی که Availability ارتباطی اهمیت بالایی دارد، میتوان از پیکربندیهای دارای RSTP یا PRP استفاده کرد.
مرز انتخاب P3G30 و P3G32
اگر پروژه به Generator Differential Protection ANSI 87G نیاز دارد، P3G30 نباید بهعنوان مدل دارای Differential معرفی شود. در این شرایط باید P3G32 و ساختار کامل حفاظت پروژه بررسی شود.
در نتیجه، P3G30 بیشتر برای حفاظت جامع ژنراتور بدون Differential داخلی مناسب است؛ در حالی که P3G32 لایه حفاظت دیفرانسیل ژنراتور را نیز به مجموعه اضافه میکند.
