گزارش کارآموزی از پالایشگاه بندر عباس

گزارش کارآموزي از پالايشگاه بندر عباس در 24 صفحه ورد قابل ويرايش


1-مقدمه

قبل از آنكه به نقاط ضعف سيستم حفاظتي پالايشگاه بندرعباس بتفكيك سطوح ولتاژي و نواحي حفاظتي آنان بپردازيم، بهتر است كه لا اقل يكي از حوادث اتفاق افتاده در مجتمع را با استفاده از ابزار شبيه سازي و با توجه به تمامي اطلاعات شبكه برق رساني پياده شده بررسي و مرور نمائيم. زيرا بسياري از نقاط ضعف شبكه هاي حفاظتي با مرور حوادث قبلي مشخص تر مي گردند. ضمناً صحت نتايج شبيه سازي و اطلاعات ورودي به اثبات مي رسد. بدين منظور حادثة اتصالي در سركابل خط 20KV ورودي به پست SS04 در ساعت 02:24:03 روز 25 Jul 2004 در زير مورد بررسي قرار مي گيرد.



2-گزارش حادثه

كپي برگه هاي گزارش حادثه كه توسط مهندسي برق پالايشگاه در تاريخ 7/4/83 صادر گرديده است در ضميمة 1 آورده شده است.



3-شبيه سازي حادثه

شبيه سازي حادثه توسط مدول Frequency Dynamic كه از مدول T/S يا پايداري گذراي نرم افزار پاشا نشأت مي گيرد صورت گرفته است.



3-1-شرائط شبكه

شبكة برق رساني پالايشگاه بندرعباس با درنظرگيري معادل شبكة سرتاسري ايران در سطوح ولتاژي 230KV، 63KV، 20KV، 11KV، 1KV و 380 ولت بصورتي كه در داياگرام تك خطي شماره 0101-1 آمده است جهت انجام محاسبات مورد استفاده قرار گرفته است.

جدول شماره I تعداد عناصر پياده سازي شده را در دياگرام تك خطي مذكور و همچنين در نواحي LMC، LAP و LEP نشلان مي دهد. در سطح 380 ولت از تكنيك معادل سازي جهت درنظرگيري رفتار نواحي فوق استفاده گرديده است. بنابراين شبكة اصلي در حال شبيه سازي داراي 1390 باس بار يا گره مي باشد.

بانك اطلاعاتي مودر استفاده در گزارش 0201-1 ارائه گرديده است. شرائط تنظيم حدود 2700 عدد وسايل حفاظتي كه در شبيه سازي حاضر نقش خود را ايفا نموده اند در گزارش 0202-2 آورده شده است. مابقي وسائل حفاظتي (حدود 5460 عدد) شامل فيوزها و رله هاي حرارتي در سطح 380 ولت، به علت انجام عمليات معادل سازي در شبيه سازي موجود نقشي را ايفا نمي نمايند مگر اينكه بزرگترين فيلر خروجي هر قسمت با فيوز و رله حرارتي مربوطه در دياگرام اصلي شبكه جايگذاري شده است و اين وسايل در شبيه سازي حاضر نقش پيدا مي نمايند.



3-2-شرايط شبكه قبل از اتصالي

شرائط بارگذاري شبكه قبل از حادثه بعلت حجم وسيع آن و نيز به علت موجود نبودن دستگاههاي اتوماتيك كه بر تمامي شبكه نظارت داشته باشند (سيستمهاي SCADA) معلوم نمي باشد.



3-2-1-تخمين شرايط بارگذاري قبل از حادثه

همانطوري كه متذكر شديم، شرائط بارگذاري قبل از حادثه موجود نيست، بنابراين جريان خروجي از پستهاي 20KV و همچنين توان توليدي ژنراتورها ملاك بارگذاري قبل از حادثه قرار گرفته است.

الف-توان توليدي ژنراتورها از روي گزارشات ركورد شده مشخص مي گردد.

ب-جريان هاي خروجي پست SS00 در قسمت 20KV قبل از حادثه در دست نبوده است و از مقادير جريان خروجي پس از حادثه و بارگيري واحدها كه توسط اين مشاور برداشت گرديد استفاده شده است. اين مقادير در فايل PALDISP1.CSV قرار داده شده اند.

ج-نرم افزار پاشا به مدولي بنام تخمين حالت شبكه برق رساني پالايشگاه مجهز گرديد. اين مدول از روي جريانهاي خروجي 20KW بارگذاري مجتمع را در هر پست تخمين مي زند.



پيشنها مشاور شماره 1: ضروريست كه جريانهاي خروجي 20KV هر نيم يا يك ساعت به يك بار برروي جداولي ثبت و منعكس گردد. بعنوان نمونه جدول شماره 2 به ضميمه مي باشد.



د-جهت انطباق توان توليدي ژنراتورهاي G28001A و G28001C كه به عنوان Slack عمل مي نمايند بارگذاري تخميني با ضريب 0.81 تصحيح گرديد و فايل PALA175 HADESEH 04 در نرم افزار پاشا مهيا گشت.



3-3-شرائط رله ها و وسايل حفاظتي

تمامي رله ها، فيوزها، ‌MCCBها و كانتكتورهائي كه بر سااس جريان فاز عمل مي نمايند در شبيه سازي درنظر گرفته شده اند. رله هاي HIGHSET خطوط Tie Line كه مابين باس بارهاي 00HSW01A، B، C قرار گرفته اند (به علت وابستگيشان به رله هاي خروجي خطوط 20KV كه در نرم افزار پياده سازي نشده است) بصورت دستي از مدار خارج شدند.

رله هاي Under Frequency و Under Voltage كه به حدود 1700 عدد خط موجود دستور خروج با توجه به وابستگيشان و تنظيم هاي تعريف شده مي‌دهند همگي در شبيه سازي حاضر نقش خود را ايفا مي نمايند.



4-3-شرايط اتصالي

يك اتصال كوتاه تك فاز با در زمان 0+ و يك اتصال كوتاه دوفاز با در زمان 0.78 ثانيه و يكئ اتصال كوتاه سه فاز در زمان 0.84 ثانيه در جانكشن روي خط ارتباطي مابين باس بارهاي 00HSW01B به 04HSW01B در نزديكي باس بار 04HSW01B قرار داده شده است بطوري كه هر اتصالي، اتصالي قبلي را حذف مي نمايد. دليل پيادهس ازي اتصال كوتاه هاي متعدد در بخش 6-3 توضيح داده شده است.



5-3-سوئيچينگ هاي ديگر

الف- ژنراتور G28001B در زمان حادثه از مدار خارج بوده است.

ب-ژنراتور بخاري در زمان 2.1 ثانيه توسط دژنكتور 20KV واقع در طرف 20KV روي ترانس آن به خارج سوئيچ مي گردد.

ج-خطوط ارتباطي زير به علت عمل رله هاي زمين به خارج سوئيچ مي شوند.

1-ج) خط ارتباطي مابين 00HSW01A به 02HSW01A بخاطر عمل رله زمين در زمان 0.375 ثانيه به خارج سوئيچ مي شود. رله مذكور بخاطر شرايط بهره برداري شبكه كه يك ژنراتور در باس بار 00HSW01A قرار دارد و سه ژنراتور در باس بار 00HSW01B قرار گرفته است، مقدار 15 آمپر جريان اوليه را تحت زاويه 1520 (جدول شماره III) بعلت وجود جريان گردابي در خطوط 20KV منتهي به پست SS02 كه ناشي از وجود خازنهاي C0 در خطوط مذكور مي باشد ديده و دستور قطع صادر مي نمايد.

جدول شماره III با استفاده از مدول Protection نرم افزار پاشا كه رله هاي زمين را نيز در شرايط اتصالي شبيه سازي مي نمايد بدست آمده است.



ضعف رلياژ شماره 1: عملكرد رله زمين خط ارتباطي 00HSW01A به 02HSW01A در پست SS02 ناشي از ضعف رلياژ سيستم در اين حالت از بهره برداري مي باشد. گرچه مقدار جريان بسيار حدي است ولي وقوع آن در شبيه سازي اين حادثه انجام شده است. اين رله با توجه به تنظيم خود جريان بيشتر از 10A را در زمان 0.3 ثانيه قطع مي نمايد.



2-ج) خط ارتباطي مابين 04HSW01A و 04HSW01B در زمان 0.78 ثانيه بعلت عمل رله زمين موجود در اين خط به خارج سوئيچ شده است. اين رله در زمان 0.6 ثانيه عمل مي نمايد و قرار است دژنكتور آن در زمان 0.675 ثانيه عمل قطع را انجام دهد. ويل به علت وجود پديده ازدياد ولتاژ گذرا كه در شب حادثه به كرات بدان اشاره مي شود، دژنكتور در حين عمل قطع Restrike نموده است و بنابراين زمان قطع خط را به زمان 0.78 ثانيه افزايش داده است.



د-رله زمين خط مابين 00HSW01B و 04HSW01B واقع در ورودي پست SS04 به علت خارج بودن رنج CT آن در خحالت جهت دار، اتصالي تك فاز پشت سر خود را نمي بيند و درنتيجه اين خط در شبيه سازي به خارج سوئيچ نشده است.



11-4-3-در زمان 2.355 عملكرد رلة U/V در پست SS00 برروي باس بارهاي 00HSW01A و 00HSW01B و 00HSW01C تمامي خطوط خروجي از اين پست ها را از مدار خارج مي نمايد. بعلت عملكرد اين رله در شبيه سازي تمامي خطوط قطع گرديده اند (رلة U/V تمامي خطوط را خارج مي نمايد) و درنتيجه آن ژنراتور G28001A و G28001C فقط بار داخلي خود مجموعاً 1.8MW را تغذيه مي نمايد. در ريكوردرها اين مقدار 12MW است كه نشان مي دهد كه چند خط قطع نشده اند.

احتمالاً رلة U/V موجود در پست C عمل نكرده است. كه در صورتي كه اين موضوع در شبيه سازي درنظر گرفته شود و از عملكرد رلة U/V موجود در پست C جلوگيري گردد، توانهاي خروجي ژنراتورها بعد از حادثه تقريباً درست مي باشد.



12-4-3-در زمان 2.38 ثانيه ترانس 25PB01 به 25ME009 به خاطر عملكرد رلة U/V از مدار خارج مي گردد. عملكرد اين رله به خاطر خروج پست SS02 مي باشد.

پس از طي حوادث بالا در حالي كه ژنراتورهاي G28001A و G28001C در مدار باقي مانده اند و حدود 28MW بار از مجموع 40MW قطع شده است شبكه به حالت ماندگار جديد خود مي رسد.

منحني تغييرات بعضي از متغيرهاي شبكه در دياگرامهاي ضميمة اين گزارش جهت روشن تر شدن موضوع آورده شده است.



4-نقاط ضعف شبكه

اولين نقطة ضعفي كه در شبكة پالايشگاه مشاهده مي گردد، وجود اضافه ولتاژ در اثر اتصال كوتاه تك فاز در شبكة 20KV مي باشد. مدول اتصال كوتاه نرم افزار پاشا مقدار اين اضافه ولتاژ را در حالت ماندگار (بدون هيچ عمل سوئيچينگ و يا هيچ رزونانسي) در فازهاي b و c به مقدار 1.77P.U. و 1.74P.U. گزارش مي نمايد. ايجاد اضافه ولتاژ در دو صورت ديگر نيز امكان پذير است.

الف-وجود ازدياد ولتاژ گذرا در صورت قطع بعضي از خطوط به وقوع مي پيوندد.

ب-ازدياد ولتاژ گذرا ناشي از وجود يك يا چند خط داريا فركانس رزونانس مي باشد.

همگي اين ازدياد ولتاژهاي ناشي از عدم زمين كردن صحيح نقطة نول در شبكة 20KV مجتمع مي باشد. كپي Recommendation مؤسسة IEEE در مورد شبكه هايي كه ولتاژ پايين تر از 15KV دارند به ضميمه آمده است. در مجتمع هنگامي كه چهار ژنراتور در مدار باشند از محاسبات اتصال كوتاه مقدار R0eq برابر 1.12P.U. و مقدار X0eq برابر منهاي 0.14P.U. است. بنابراين مقدار R0=1.14P.U. و مقدار XC0 برابر 9.1P.U. محاسبه مي گردد. مقدار X2eq نيز برابر مي باشد. با توجه به اين موضوع پيشنهاد مؤسسة IEEE رعايت گرديده است، اما ولتاژ شبكه 20KV مي باشدكه خارج از موضوع بحث استاندار فوق مي باشد. اما بدترين نوع ازدياد ولتاژ هنگامي است كه اتصالي تكفاز در يك شبكة زمين نشده باز گردد كه بنا به مرجع (كتاب Greenwood) حدود 3.4P.U. است. بنابراين مي توان حدس زد كه ازدياد ولتاژ گذرا نيز وجود دارد گرچه موضوع مي‌بايد توسط شبيه سازي گذراي سريع دقيقاً مورد بررسي قرار گيرد.

(نويسنده معتقد است كه طرح اصلي چنين مجتمعي در سطح ولتاژي 13.8KV بوده است. اما جهت هماهنگ سازي طرح قبلي Tender ارسالي مبتني بر استفاده از سطح ولتاژي 20KV، طرح توزيع توان در سطح ولتاژ 20KV پياده‌سازي شده است. اما مسئلة چگونگي زمين كردن نقطة نول احتمالاً رعايت نگرديده است. به هر حال اين فقط يك فرضيه مي باشد و در گزارش حاضر قابل اثبات نمي باشد)

اما آنچه كه در مجتمع مسلم شده است اين است كه پس از بازنمودن اتصالي تك فاز اين اتصالي به اتصالي دوفاز و سپس به سه فاز تبديل مي گردد. در حادثه اي كه شرح آن رفت اين چنين بوده است و همچنين حادثة مورخ
26/11/82 كه قطع اتصالي نهايتاً به توسط رلة U/V موجود برروي باس بار 63K.V صورت گرفته است تأييدكننده اين نتيجه گيري مي باشد كه اتصال كوتاه‌هاي تك فاز خصوصاً بعد از عمل سوئيچينگ به اتصال كوتاه سه فاز تبديل مي شوند.

تحت چنين شرايطي رله هاي زمين موجود در خطوط 20KV نمي توانند كار خود را به خوبي انجام دهد. در حادثه اي كه شرح آن در اين گزارش آمده است، در صورتي كه اتصالي تك فاز ادامه داشت رلة زمين موجود در پست 00HSW01B اين اتصالي را قطع مي نمود و با شبيه سازي مشخص است كه بجز نقطة ضعف رلياژ شماره 1 (قطع خط 00HSW01A به 02HSW01A) كه به راحتي نيز قابل حل است خروجهاي زير را مي داشتيم:

الف-خروج ترانس 04HTX01D به خاطر عملكرد رلة ازدياد جريان ناشي از ضعف رلياژ شمارة 10 در زمان 1.67 ثانيه.

ب-خروج ترانس 04HTX02B كه باس بار 04LSW02B را تغذيه مي نمايد ناشي از ضعف رلياژ شماره 10 در زمان 2.49 ثانيه.

ج-خروج ترانس 04HTX02F به خاطر عملكرد رلة ازدياد جريان ناشي از ضعف رلياژ شمارة 10 در زمان 2.49 ثانيه.

د- خروج ترانس 04HTX02B به خاطر عملكرد رلة ازدياد جريان ناشي از ضعف رلياژ شمارة 10 در زمان 2.57 ثانيه.

هـ -خروج ترانس‌هاي 03A، 02F و ... بخاطر عملكرد رله U/V در پست SS04

و- خروج خط 04HDX03A به 04LEP01A به خاطر عملكرد رلة U/V در زمان 4.06 ثانيه

و پس از خروجهاي بالا شبكه به فركانس 50HZ برمي گردد. نقاط ضعفي كه در بالا آمد و جلوگيري از حوادث بعد از اتصالي براحتي قابل انجام مي باشد.