-->

السبت، 25 أبريل 2020

مكونات المولد الكهربائي (محطات توليد الكهرباء)

    هم عنصــر فى القســم الكهربائى هو بالتأكيد المولد. و هو دائما من النوع المعروف بالــSynchronous Generator  .
   و يتكون Synchronous Generator من جزئيين أسـاســيين هما Stator and Rotor ، حيث توضع ملفات الـــ Field فى الجزء الدوار Rotor الذى يتصل بالتربينة مباشــــرة ، وهى التى تعطيه الحركة فيدور ، فيقطع الفيض المتولد فيه الملفات الموجودة داخل Stator ، فيتولد بها جهد كهربائى ، أو بمعنى آخر تتولد القدرة الكهربائية التي ينتجها المولد والتى تستخدم فى تغذية الأحمال. 

  و يتم تغـــذيـــة ملفـــات المجـــال (field) بتيـــار مسـتمر (voltage dc)عن طريق منظومـــة System Excitation التى سنتحدث عنها لاحقا .
     والشـــكل أسفله  يمثل أهم الأجهزة المتصلة بالمولد كما يظهر فى مخططات المحطة ، ومعه شـــكل أكثر تبسيطا .
   
    وفيه تلاحظ أن المولد يغذى المحول الرئيسي للوحدة Generator Step Up Transformer  ، GSUT  كما يغذى أيضــا مباشــرة كلا من المحول المســاعد  Unit  Auxiliary Transformer UAT و يغذى كذلك محول تغذية منظومة المجال المغناطيسي Excitation transformer . 
   لاحظ وجود مصـــــادر تغذية خارجية External Source  مركبة على دوائر المســـــاعدات للمولد ، لأنه فى حالة خروج المولد من الخدمة لا يمكنه أن يسـترجع التشـغيل دون وجود المسـاعدات أولا ، وهذه المســــاعدات تحتاج لمصـدر طاقة ، وبما أن المولد لم يرجع للخدمة بعد فلذلك احتجنا لوجود هذه المصـادر الخارجية ، التى قد تكون مجرد اتصال بالشـبكة العامة أو اتصـال بمولد طوارئ بالمحطة.

وهذه بعض مواصفات للعناصر التى ظهرت فى الشكل السابق:
-Main generator: Turbo generator ، 19KV ، 0.85 pf ، 440 MVA ، 3000 rpm ، 50 Hz 
- Main Step-Up Transformer: 19/500 KV ، 480 MVA ، two winding ، Shell Type ، ONAF. 
- Auxiliary Transformer: 19/6.6/6.6 KV ، 40 MVA ، Three winding ، Core Type ، ONAF. 
- Medium voltage switchgear: 6.6KV ، 2500 A ، 40KA short circuit capacity.
- Isolated Phase Bus duct (IPB): that connecting Generator ، Aux Transformer and Main Transformer ، 19KV ، 16000A. 

  وفيما يلى بعض التفاصيل عن مكونات المولد.


1.1-  العضو  الثابت  Stator والعضوالدوار Rotor :

    أما الــ stator فهو عبارة عن رقائق من الصلب السليكونى معزولة عن بعضها بمادة الميكا مكونة معا مجارى أو slots ملفات العضو الثابت كما فى الشكل:

   وهناك ملفات العضو الثابت Stator Windings  : وهى الملفات التي تنشأ بداخلها القدرة الكهربائية المتولدة وتتصل بالمحول الرئيسي مباشرة لنقل هذه القدرة للشبكة الكهربائية الموحدة عن طريق محطة المحولات.

    وأما الـــ Rotor فهو أيضا عبارة عن رقائق من الصلب السليكونى معزولة عن بعضها بمادة الميكا مضغوطة ومركبة على عمود Shaft مكونة معا مجارى العضو الدوار كما فى الشكل :

    وملفات المجال Field Windings  : موجودة بالعضــــو الدوار وتتغذى من منظومة  System Excitation لتكوين المجال الكهربائي الالزم لعملية توليد الكهرباء ، وتتم عملية نقل الكهرباء إليها عن طريق فرش من الكربون Brushes تنقل التيار Field Current  إلى الملفات الموجودة بالعضـــو الدوار. 

1.2-منظومة التبريد:

    يحتاج المولد إلى منظومة تبريد بسبب الحرارة الناتجة عن المفاقيد Losses الكهربائية والمغناطيسية الناتجة عن مرور التيار الكهربائي . ويتم التبريد عن طريق منظومتين :
      • منظومة الهيدروجين  Hydrogen Plant
      • ماء منزوع الأمالح Demi Water ضمن منظومة Stator Cooling.

    واسـتخدام الهيدروجين فى التبريد له ميزات وعيوب ، فمن ميزاته القدرة التبريدية العالية وأنه عازل جيد وأيضــا له قدرة عالية على التوصــيل الحرارى أكثر من أى غاز آخر ، لكن العيب الخطير أنه يشــــتعل وينفجر إذا اتحد مع الأكســــجين حين تزيد نســــبته فى الحيز المغلق عن 14% (لاحظ أنه معزول تماما عن الأكســـــجين داخل المولد) . 
    ومن هنا كان من أهم إجراءات السـلامة عند حدوث عطل بالمولد سرعة طرد الهيدروجين من المولد وذلك بتوصيله بــ Vents عالية خارج المحطة فى الهواء الطلق ، وإلا ستنفجر الوحدة. 
    ودائما يكون هناك داخل محطة التوليد معمل لفصل الهيدروجين من الماء بالتحليل الكهربائى ، ثم تعبئته فى أسطوانات كما فى الشكل أسفله لاستخدامه إذا حدث تسريب للهيدروجين الأصلى.

1.3-كيف يتم توليد المجال المغناطيسي؟

    وبصفة عامة فإن الـــ Generator عمليا يحتاج إلى ثالث عناصر إضافية أخرى(سوى الــ Rotor  and  stator) ليعمل بصورة صحيحة وهم :
• Exciter 
• Permanent Magnet 
• Automatic Voltage Regulator

1.4- العناصر المرتبطة بمنظومة الـــ Excitation :

     أما الـــ Exciter ، فهو عبارة عن  3phase-generator  صغير نسبيا مقارنة بالمولد الأصلى ، وهو ينتج جهد منخفض (حوالي 500 فولت) ، وتيار عالي جدا (حوالي 5000 أمبير) ، ويركب هذا المولد الصغير على نفس الـــ Shaft الخاص بالمولد الأصلى الكبير. ووظيفته هو تغذية الـــ Field الخاص بالمولد الأصـلى بتيار DC ، وهو التيار الذى ينتج الفيض المغناطيســــــــــــى الذى سيقطع ملفات الـــ Stator لينتج فيها الكهرباء.
   وهنا يبرز سؤالان: 
                • الأول: كيف نحصل على تيار DC من داخل الـــ Exciter رغم أنه مولد phase-3 ؟ 
               • الثانى : من أين يحصل المولد الصغير" Exciter " على تيار الـــ Field الخاص به ؟

  بالنسبة للسؤال الأول فإن التيار الــ phase-3 المولد من مغذى المجال (الـ Exciter ) يتم عمل Rectification له لتحويله من تيار متردد إلى تيار مســـتمر عن طريق وحدة تحويل تركب داخل المولد. 
  اما بالنسبة للسؤال الثانى فإن ملفات الـــ Field الـخاصة بالـــ Exciter فى الوضع الطبيعى تحصل على تيارها من المولد الأصلى. 
و لكن المولد الأصلى لم يبدأ العمل بعد انتظارا للتيار القادم من الـــ Exciter .
     ولحل هذه المشكلة تزود المولدات بـــ  3Phase Generator  آخر قبل الــ Exciter ، وهو أصـــغر منـه حجمـا (جهـده حوالي 100 فولـت) ، لكنـه يتميز بـأنـه مزود بمغنـاطيس دائم قوى Magnet Permanent ويسمى هذا المولد بــ PMG ، حيث يولد هذا المغناطيس الدائم فيضا مغناطيســيا يكفى لبدء تشــغيل PMG الذى ســينتج 3-phase current  يتم توحيده بواســطة دائرة توحيد مشابهة للمستخدمة مع الـــ Exciter ليقوم بتغذية ملفات الـــ Field الخاصة بالــExciter . 
    وبالتالي فالقصة تبدأ كما فى الشكل التالي من PMG الذى يغذى الـ Exciter الذى سينتج تيارا يتم توحيده ليكون هو تيار الـ Field للمولد الأصلى الكبير. مع ملاحظة أن التيار الناتج من المولد الأصلى سيخصص جزء منه لتغذية ملفات Field للـ Exciter بدلا من PMG الذى يتم فصله بعد مرحلة البدء . والشكل يلخص هذه المراحل جميعا .
أما الشكل الحقيقى لهذه العناصر فتظهر فى الشكل:


ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق