چکیده مقاله :
در این مقاله به بررسی نحوه کارکرد سیستم های سنکرون، مزیت ها و کاربردهای رایج آن پرداخته می شود.
موازی سازی دو یا چند دیزل ژنراتور به جای نصب یک دیزل ژنراتور بزرگ دارای مزیت های زیادی از جمله بازدهی، افزونگی، تعمیر و نگهداری راحتتر و … می باشد.
تامین توان در شرایط اضطراری ، موازی سازی با یک یا چند ورودی برق شهر و ژنراتور از کاربردهای رایج سیستم سنکرون می باشد. از جمله موارد بسیار با اهمیت، حفاظت در سیستم سنکرون می باشد تا از آسیب دیدن تجهیزات تحت کنترل جلوگیری شود. همچنین با توجه به فراهم شدن زیر ساختهای لازم جهت مانیتورینگ تجهیزات ، روشهای مختلف در این زمینه را شرح خواهیم داد. در نهایت به شرح تابلو سنکرون و اجزا تشکیل دهنده آن خواهیم پرداخت.
شرح عملکرد سیستم سنکرون
همه چیز به کنترل کردن مربوط می‏شود!
نگاهی به یک پاسخ معمول به از دست رفتن برق شبکه می اندازیم. هنگامی که برق شبکه قطع می‏شود، تقریبا هر سیستم سنکرونی با ترتیب ابتدایی زیر واکنش نشان می‏دهد.
۱-تاخیر در راه اندازی موتور
هنگامی که شبکه قطع می‏شود، یک تایمر شروع به شمارش می‏کند. اگر پیش از اتمام زمان تایمر شبکه برگردد، سیستم راه اندازی نمی شود. اگر قطعی شبکه آنقدر طولانی باشد که زمان تایمر سپری شود، سیستم توسط توان ژنراتور تغذیه می‏شود.

-Start / startup Load shed

همه‏ ژنراتورهای موجود، راه اندازی می‏شوند. اگر سیستم دارای کلید مجموع نباشد و به محض روی خط آمدن یکی از ژنراتورها، بار مصرفی را تامین کند، بارهای با اولویت پایین حذف شده یا از انتقال (تغذیه) آنها به سمت ژنراتور جلوگیری می‏شود. این کار باعث می‏شود نخستین ژنراتوری که به خط وصل می‏شود، دچار اضافه بار نشود.

۳-کلید ژنراتور اول بسته می‏شود

نخستین ژنراتوری که به ولتاژ و فرکانس نامی برسد، بابسته شدن کلید به باس وصل می‏شود. در این زمان بدلیل فراهم نبودن شرایط سنکرون شدن سایر ژنراتورها با باس، امکان این که چند ژنراتور به طور همزمان به باس وصل شوند، وجود ندارد. اکنون باس برق دار شده و توان برای بار موجود است. بارهای با اولویت پایین، حذف می شوند.

۴-سنکرون سازی

فرکانس، ولتاژ و زاویه فاز ژنراتور بعدی با باس مشترک مطابقت داده می‏شود. در صورت برقراری شرایط سنکرون، کلید ژنراتور بسته می‏شود.

۵-کلید ژنراتور دوم بسته شده است/تقسیم بار

سیستم تقسیم بار ، توان اکتیو (KW) و راکتیو (KVA) هر ژنراتور را کنترل می‏کند تا بار را بطور متناسب بین آنها پخش کرده (درصد یکسانی از بار را روی هر ژنراتور نگه دارد) و ولتاژ و فرکانس نامی را حفظ کند.

پس از سنکرون شدن ژنراتورها با هم حلقه های کنترلی تقسیم بار اکتیو Load Sharing و راکتیو VAR Sharing شروع بکار کرده و بار مصرفی رابین ژنراتورها بر اساس توان نامی آنها تقسیم می نماید. این حلقه های کنترلی در کنترلرهای ComAp توسط ارتباط CAN بین کنترلرها با یکدیگر ارتباط برقرار نموده و از وضعیت کنترلرهای دیگر و میزان بار دریافتی آنها مطلع می شوند

۶-مدیریت بار

با وصل شدن ژنراتورهای دیگر به باس ، توان بیشتری برای تامین نیاز مصرف موجود است. سیستم مدیریت بار ، بارها را بطور فعال _بر مبنای ظرفیت موجود باس_ اضافه می‏کند.

۷-مدیریت توان بین دیزل ژنراتورها

مدیریت توان، تعداد ژنراتورهای متصل به باس را مبتنی بر تقاضای بار و مصرف، بهینه ساخته و طبق نیاز وارد مدار یا خارج می‏شوند. ژنراتورها بترتیب اولویت تعیین شده توسط اپراتور (یا بر مبنای ساعت کار)، وارد مدار می‏شوند و با اولویت عکس از مدار خارج می‏شوند. تنظیمات تعیین شده توسط اپراتور، درصد سطح بار و تاخیر زمانی که ژنراتورها باید وارد مدار یا از مدار خارج ‏شوند، را تعیین می‏کنند.

سنکرونایزر اتوماتیک، خروجی (شکل موج) ژنراتوری که می‏خواهد وارد مدار شود را با باس در حال کار، مطابقت می‏دهد. هنگامی که ولتاژ، فرکانس و زاویه فاز آنها مطابق هم باشد، سنکرونایزر، کلید ژنراتور مربوطه را می‏بندد

اول کارکرد سیستم سنکرون اتوماتیک

از اصول اولیه جهت برقراری شرایط سنکرون ژنراتورها ، امکان کنترل دور موتور (فرکانس) از طریق گاورنر یا سیستم کنترلر الکترونیک سوخت  (ECU)آن و کنترل ولتاژ ژنراتور از طریق رگلاتور ولتاژ (AVR) آن می باشد. بر اساس این گفته کنترلر سنکرون ComAp توسط خروجیهای آنالوگ مربوط به کنترل دور و ولتاژ ،کنترل دقیقی بر روی ولتاژ و فرکانس در جهت ایجاد شرایط سنکرون و کنترل و تقسیم بار اکتیو و راکتیو بین ژنراتورها را دارد. همچنین در موتورهای مجهز به ECU کنترلر از طریق ارتباط CAN J1939 دور موتور را کنترل کرده و پارامترهای مربوط به موتور را نمایش می دهد.

سنکرون چند ژنراتور باهم بر روی یک باس بار مشترک

برای این منظور لازم است جهت هر دیزل ژنراتور یک کنترلر جهت کنترل عملکرد آن در حالت سنکرون و کلید GCB مربوطه در نظر گرفته شود. سیستم سنکرون می تواند بصورت دستی و اتوماتیک راه اندازی شود.

     حالت دستی:در این حالت دیزل ژنراتورها توسط اپراتور روشن شده و ژنراتور اول با فرمان اپراتور کلید GCB خود را بر روی باس بی برق می بندد سپس ژنراتورهای بعدی پس از دریافت  فرمان بسته شدن GCB توسط اپراتور اقدام به برقراری شرایط سنکرون با باس بالا دستی از طریق فعال کردن حلقه های کنترلی ولتاژ و فرکانس می نماید و پس از محقق شدن شرایط برای هر ژنراتور کلید  GCBمربوط به آن بسته خواهد شد.

     حالت اتوماتیک:در این حالت کنترلرها از طریق ورودی System Start/Stopکنترل می شوند. در هنگام وصل شدن این ورودی دیزل ژنراتور همزمان استارت شده و اولین ژنراتوری که شرایطش پایدار شده باشد کلید GCB خود را بر روی باس بی برق می بندد و سپس سایر ژنراتور با انجام عملیات سنکرون کلیدهای خود را می یندند. در صورت قطع شدن این ورودی ژنراتور ابتدا کلیدهای GCBرا باز کرده پس از سپری شدن زمان خنک کاری خاموش می شوند.

سنکرون چند ژنراتور با هم و با برق شهر

برای این منظور لازم است جهت هر دیزل ژنراتور یک کنترلر جهت کنترل عملکرد آن در حالت سنکرون و کلید GCB مربوطه و برای کنترل کلید برق شهر MCB نیز کنترلری مجزا در نظر گرفته شود. سیستم سنکرون می تواند بصورت دستی و اتوماتیک راه اندازی شود.

     حالت دستی:در این حالت دیزل ژنراتورها توسط اپراتور روشن شده و ژنراتور اول با فرمان اپراتور کلید GCB خود را بر روی باس بی برق در صورتیکه کلید برق شهر MCB قطع باشد، می بندد سپس ژنراتورهای بعدی پس از دریافت  فرمان بسته شدن GCB توسط اپراتور اقدام به برقراری شرایط سنکرون با باس بالا دستی از طریق فعال کردن حلقه های کنترلی ولتاژ و فرکانس می نماید و پس از محقق شدن شرایط برای هر ژنراتور کلید  GCBمربوط به آن بسته خواهد شد. در صورت وجود برق شهر و بسته بودن کلید MCB لازم است جهت بسته شدن کلید GCB هرکدام از ژنراتورها عملیات سنکرون شدن با باس مشترک صورت پذیرد سپس کلید بسته شود.

حالت اتوماتیک: در این حالت کنترلرها از طریق ورودی System Start/Stopکه از کنترلر نصب شده سمت برق شهر صادر می شود ،کنترل می شوند. در هنگام قطع یا ناپایداری برق شهر کنترلر برق شهر این ورودی را فعال کرده و با وصل آن دیزل ژنراتورها همزمان استارت شده و اولین ژنراتوری که شرایطش پایدار شده باشد کلید GCBخود را بر روی باس بی برق می بندد و سپس سایر ژنراتور با انجام عملیات سنکرون کلیدهای خود را می یندند. در صورت بازگشت برق شهر ابتدا ژنراتورها با برق شهر سنکرون شده سپس کلید MCB بسته می شود پس از آن خروجی System Start/Stop توسط کنترلر شهرغیر فعال شده و با قطع شدن آن ابتدا کلیدهای GCB باز شده و دیزل ژنراتورها پس از سپری شدن زمان خنک کاری خاموش می شوند.