در این مقاله به بررسی مفهوم پدیده بلک اوت که در بسیاری از کشور های جهان از جمله کشور ایران پدید آمده پرداخته و با محدودیت های آن و نقش دیزل ژنراتور ها در این پدیده آشنا می شویم. بلک اوت (blackout) در لغت به معنی خاموشی کامل برق می‌باشد و در مهندسی برق قدرت به معنی خاموشی گسترده شبکه برق که ممکن است در نتیجه از دست رفتن قسمت بزرگی از تولید یا قطع شدن خطوط انتقال و اتفاقاتی از این دست، بلک اوت می‌گویند.
پدیده بلک اوت (blackout) حالتی در شبکه قدرت برق هست که دیسپاچینگ یا مرکز کنترل شبکه برق دراثر اتفاقات ناخواسته‌ای از قبیل: اتصال درخطوط انتقال یا قطع شدن یکی از خطوط اصلی یا از دست ناگهانی مقدار زیادی از منابع تولید مثل تریپ کردن همزمان چند نیروگاه یا نوسانات فرکانس شبکه به صورت غیرقابل کنترل و اتفاقات مختلفی از این قبیل کنترل بخشی از شبکه یا همه شبکه را ازدست می‌دهد.درهرصورت اگر چنین اتفاقی رخ دهد می‌توان حالت‌های متفاوتی را درنظر گرفت از جزیره‌ای شدن شبکه تا blackout کامل شبکه که بدترین اتفاق ممکن برای یک شبکه قدرت می‌باشد.
به زبان ساده بلک اوت حالتی است که برق قسمتی زیادی از کشور یا کل کشور به صورت کامل قطع می‌شود.در دوران معاصر ایران در دو بازه زمانی شاهد بلک اوت در شبکه برق سراسری بودیم تاریخ 30/02/1380 ساعت 12 ظهر و تاریخ 12/01/1382 ساعت 21:20 این دو تاریخ در کشور دوران سیاه برقی ما می‌باشد که قسمت‌های بسیار زیادی از کشور بی برق گردید و یا نظیر ترکیه که در 11/01/1394 به طور کامل برق خود را از دست داد، این اتفاقات در کشور‌های اروپایی و آمریکایی نیز رخ داده است.
خاموشی سال ۲۰۰۳ (Northeast blackout of 2003) یک
قطع برق سراسری در ایالت‌های غرب میانه آمریکا و شمال شرقی آمریکا و همچنین
انتاریو کانادا بود که در ساعت ‘۱۶:۱۰
روز پنج شنبه ۱۳ اوت ۲۰۰۳ به وقوع پیوست.برق برخی مناطق تا ساعت ۱۱ شب وصل شد، ولی برخی دیگر دو روز برق نداشتند. در مناطق
دورتر این خاموشی حتی تا یک هفته طول کشید. در آن زمان، این بزرگترین خاموشی پس از
خاموشی ۱۹۹۹ برزیل بود.دلیل اصلی این قطعی سراسری،
اشکال نرم‌افزاری در سیستم هشدار اتاق کنترل فرست انرژی بود.
دلایل ایجاد بلک اوت در شبکه برق چیست؟
در واقع بلک اوت یک نوع خاموشی سراسری بوده که عمده‌ترین دلیل آن عدم تعادل بین تولید برق و مصرف برق است. در این شرایط می‌توان به‌صورت انتخابی برق برخی از نقاط را قطع کرد تا بلک‌اوت جلوگیری کرد.یخ شدید، باد، رعدوبرق، آتش‌سوزی و جاری شدن سیل می‌توانند به شبکه آسیب برساند که به نوبه خود منجر به قطع برق می‌شود. به عنوان مثال رعدوبرق می‌تواند مستقیماً به تجهیزات الکتریکی برخورد کند یا به درختی که ممکن است به خطوط برق نزدیک است صدمه وارد سازد.
نقش دیزل ژنراتور ها در بلک اوت:
همانطور که می‌دانید انواع نیروگاه ها در کشور از قبیل؛ “نیروگاه سیکل ترکیبی“، “نیروگاه هسته‌ای“، “نیروگاه انبساطی” و… موجود است در حالت عادی برای استارت هر واحد نیاز به ۱۰% مگاوات تولیدی آن واحد داریم (نیروگاه‌های بخار)، به طور مثال برای راه‌اندازی یک واحد گازی با توربین مدل V94.2 به ۴ مگاوات برق نیازمندیم زیرا در لحظه استارت ژنراتور توربین نمی‌تواند روتور را به‌سرعت نامی برساند و به همین دلیل ابتدا ژنراتور به‌صورت موتوری استارت شده (در این حالت ۷۰۰۰ آمپر برق نیاز داریم) که جهت کم کردن جریان راه‌اندازی از حالت اینورتری (راه‌اندازی با تغییر فرکانس و ولتاژ – SFC) استفاده می‌گردد.
پس از اینکه به فرکانس ۴۰ هرتز رسیدیم تحریک موتوری را قطع کرده (ژنراتور یک جسم جامد می‌شود – نه موتور نه ژنراتور) و در همان جهت تحریک DC روتور را وصل می‌کنیم تا به حالت ژنراتوری برسیم در این لحظه همزمان توربین آتش کرده و به‌سرعت و فرکانس نامی می‌رسیم، تمام این عملیات در دستگاهی به نام GCB (Generator Circuit Breaker) به معنی کلید مدارشکن ژنراتور انجام می‌گردد.
احتمالاً تاکنون متوجه شده‌اید که برای راه‌اندازی یک واحد به برق نیاز داریم، در حالت عادی این برق از سایر واحدها گرفته می شود و یا در بدترین حالت از شبکه، ولتاژ فشارقوی وارد ترانس شده و سطح ولتاژ کاهش‌یافته و جهت راه‌اندازی واحد استفاده می‌کنیم، اما گاهی حالتی پیش می‌آید که برق شبکه به‌صورت کامل قطع می‌باشد (Black Out) در این حالت دیزل‌هایی با قدرت ۶.۶ کیلوولت وارد عمل می‌شوند.
این دیزل‌ها توان تولید ۲.۵ مگاوات برق را دارند که ترکیبی از یک موتور احتراق و یک ژنراتور سنکرون می‌باشند، در کشورمان تنها چهار نیروگاه توانایی استارت در حالت بلک اوت را دارا هستند که به نیروگاه دماوند، رامین اهواز، سد سیاه بیشه و نیروگاه کرمان می‌توان اشاره نمود، البته درحال‌حاضر تعداد این نیروگاه‌ها افزایش یافته است.
محدودیت‌های بلک استارت:
تمام نیروگاه‌ها برای استفاده در بلک استارت مناسب نمی‌باشند. توربین‌های بادی برای این منظور بدترین هستند چرا که ممکن است در لحظه راه اندازی بادی وجود نداشته باشد. توربین‌های بادی و توربین‌های آبی کوچک اغلب به ژنراتور‌های آسنکرون متصل هستند که توانایی تولید انرژی الکتریکی برای برق دار شدن شبکه را ندارند. واحد‌های بلک استارت همچنین باید هنگامی که به بار‌های راکتیو بزرگ خطوط انتقال متصل می‌شوند پایدار بمانند. بسیاری از کنورتر‌های HVDC نمی‌توانند به یک شبکه قطع شده برق رسانی کنند چرا که خود برای کموتاسیون نیاز به توان الکتریکی دارند. این امر برای ایستگاه‌های HVDC بر پایه VSC صادق نیست.
مراحل یک بلک استارت:
مراحل یک راه اندازی نوعی به صورت بلک استارت به شرح زیر است:
1- از یک باتری برای روشن کردن یک دیزل ژنراتور کوچک در نیروگاه آبی استفاده می‌شود.
2- خروجی دیزل ژنراتور برای راه اندازی نیروگاه آبی بکار برده می‌شود.
3- توان الکتریکی خروجی نیروگاه آبی به شبکه تزریق می‌شود.
4- توان الکتریکی نیروگاه آبی برای راه اندازی یکی از نیروگاه‌های فسیلی بار پایه بکار برده می‌شود.
5- توان الکتریکی تولید شده توسط نیروگاه فسیلی برای راه اندازی دیگر نیروگاه‌های متصل به شبکه استفاده می‌شود.
همانطور که در بالا گفته شد برای راه اندازی یک واحد به برق نیاز داریم،گاهی حالتی پیش می‌آید که برق شبکه بصورت کامل قطع می‌باشد (Black Out) در این حالت از دیزل ژنراتور هایی با قدرت 6.6 کیلوولت استفاده می گردد.
برای مشاهده مقالات و پروژه های بیشتر ما را در شبکه های اجتماعی دنبال کنید.
