بلک استارت یک مقوله بسیار مهم در نیروگاه ها می باشد که در واقع عملیات پشتیبانی را انجام می دهد، اکثر افراد تصور می کنند که بلک استارت جهت راه اندازی صفر نیروگاه هست این طرز تفکر صحیح می باشد ولی وجود مقوله Black Start تنها به اینجا ختم نمی شود بلکه نیاز های مهم تری نیز می باشد که احتمال رخداد آنها به مراتب بسیار بیشتر از حالت اول می باشد.

حالت اول؛

در حالت کار عادی یک واحد گازی، همه ی دستگاها به صورتی کاملا هماهنگ و محافظت شده با هم در تعامل می باشند، اما در هنگام قطع ناگهانی برق به هر دلیلی، شاهد خسارات بسیار سنگینی خواهیم بود، در ابتدا لازم میدانم توضیحی در مورد قسمت های بسیار مهم یک واحد گازی ارائه بدهم؛

در ژنراتور های سنکرون نیروگاه ها به دلیل سرعت بالا به جای استفاده از بلبرینگ از یاتاقان استفاده می شود بدین صورت که رتور در میان روغن شناور است شاید سوال برایتان پیش آید چگونه می توان بر فشار گرانش قالب شد؟ جواب سادس با فشار بسیار زیاد؛ در واقع رتور بروی یک جک روغنی (همانند همان جک های اتومبیل ها) سوار است و روغن با فشار بسیار زیاد این رتور را نگه می دارد، قسمت جالب این جاست که فاصله رتور و جسم ثابت که در میان روغن وجود دارد کمتر از یک میلی متر است!!

همانگونه که در تصویر می بینید این فاصله بسیار کم است در قسمت ثابت از ماده ای به نام ” بابیت ” که در واقع نوعی سرب هست استفاده می شود و میزان نرمی آن از آلیاژ روتور بیشتر است تا در صورتی که رتور بروی آن افتاد رتور صدمه نبیند بلکه بابیت خورده شود (شبیه عملکرد چکش مسی) خود رتور معمولا 40 تن وزن دارد ولی تنها رتور نیست بلکه یک شفت بسیار بلند تا توربین در واحد وجود دارد که در نهایت وزن به 150 تن می رسد که وزنی بسیار بالاست

در تصویر بالا شفت و توربین را مشاهده می نمایید، این روغن برای واحد بسیار مهم است و همواره باید کار روان کاری به صورت مداوم صورت گیرید تا واحد مگاوات مورد نظر را تحویل دهد.

حال تصور کنید برای لحظه این روان کاری از کار خود باز ایست و محور 150 تنی ما که با سرعت 3000 دور در دقیقه می چرخد کمی تاب بردارد (در حد میلی متر) چه خواهد شد؟ پاسخ چیزی جز فاجعه نخواهد بود.

بدین ترتیب در نیروگاه باتری هایی کمکی در نظر گرفته شده است تا در صورت سانحه ای بسرعت وارد عمل شده و تغذیه یک موتور DC را جهت روغن کاری را تامین نماید و اگر باتری مشکل داشت (ما فرض کرده ایم تنها یک واحد در مدار است) دیزل هایی وارد مدار خواهند شد که توانایی تولید برق 400ولت را دارا هستند و اگر باز این دیزل ها نتوانستند پاسخگو باشند از یک سری باتری اضافه استفاده خواهد گردید و اگر باز این باتری ها مشکل داشتند دیزل های 6.6 کیلوولت بلک استارت وارد مدار خواهند شد، اگر نگاهی به این همه تجهیزات پشتیبانی بی اندازید به اهمیت این قسمت پی خواهید برد.

حالت دوم:

بلک استارت برای اجرا معمولا نیاز به حالت Black Out دارد، بلک اوت حالتی است که برق قسمتی زیادی از کشور یا کل کشور به صورت کامل قطع می شود مانند

تاریخ 30/02/1380 ساعت 12 ظهر

12/01/1382 ساعت 21:20

این دو تاریخ در کشور دوران سیاه برقی ما می باشد که قسمت های 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

سال 2003 در تورنتو کانادا که خاموشی سراسری را شاهد بودیم

همانطور که می دانید انواع نیروگاه در کشور از قبیل؛ “نیروگاه سیک ترکیبی“، “نیروگاه هسته ای“، “نیروگاه انبساطی” و… موجود است در حالت عادی برای استارت هر واحد نیاز به 10% مگاوات تولیدی آن واحد داریم (نیروگاه های بخار)، به طور مثال برای راه اندازی یک واحد گازی با توربین مدل V94. 2 به 4 مگاوات برق نیازمندیم زیرا در لحظه استارت ژنراتور توربین نمی تواند رتور را به سرعت نامی برساند و به همین دلیل ابتدا ژنراتور به صورت موتوری استارت شده (در این حالت 7000 آمپر برق نیاز داریم) که جهت کم کردن جریان راه اندازی از حالت اینورتری (راه اندازی با تغییر فرکانس و ولتاژ-SFC) استفاده می گردد و پس از اینکه به فرکانس 40 هرتز رسیدیم تحریک را قطع کرده(ژنراتور یک جسم جامد می شود-نه موتور نه ژنراتور) و در همان جهت تحریک را وصل می کنیم تا به حالت ژنراتوری برسیم در این لحظه همزمان توربین آتش کرده و به سرعت و فرکانس نامی میرسیم، تمام این عملیات در دستگاهی به نام GCB(Generator Circuit Breaker) به معنی کلید مدارشکن ژنراتور انجام می گردد.

تا کنون متوجه شده اید که برای راه اندازی یک واحد به برق نیاز داریم!، در حالت عادی این برق از سایر واحد ها گرفته می شود و یا در بدترین حالت از شبکه ولتاژ فشار قوی وارد ترانس شده و سطح ولتاژ کاهش یافته و جهت راه اندازی واحد استفاده می کنیم، اما گاهی حالتی پیش می آید که برق شبکه بصورت کامل قطع می باشد (Black Out) در این حالت دیزل هایی با قدرت 6.6 کیلوولت وارد عمل می شوند

این دیزل ها توان تولید 2.5 مگاوات برق را دارند؛ که ترکیبی از یک موتور احتراق و یک ژنراتور سنکرون می باشند، در کشورمان تنها چهار نیروگاه توانایی استارت در حالت بلک اوت را دارا هستند که به نیروگاه دماوند، رامین اهواز و نیروگاه کرمان می توان اشاره نمود.

Black Out چیست؟

black out حالتی درشبکه قدرت برق هست که دیسپاچینگ یا مرکز کنترل شبکه برق دراثر اتفاقات ناخواسته ای 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 غیر قابل کنترل(تمامی سعی کنترل کنندگان شبکه جلوگیری از هرگونه نوسان بار درتولید وتوزیع ونیز جلوگیری از اتفاقات غیرمترقبه وناخواسته با استفاده از مدیریت بر شبکه قدرت میباشد.) واتفاقات مختلفی از این قبیل کنترل بخشی از شبکه یا همه شبکه را ازدست میدهد.

درهرصورت اگر چنین اتفاقی رخ دهد میتوان حالت های متفاوتی را درنظر گرفت از جزیره ای شدن شبکه تا black out کامل شبکه که بدترین اتفاق ممکن برای یک شبکه قدرت میباشد.

محدودیت های بلک استارت

تمام نیروگاه ها برای استفاده در بلک استارت مناسب نمی باشند. توربینهای بادی برای این منظور بدترین هستند چرا که ممکن است در لحظه ی 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 رآکتیو بزرگ خطوط انتقال متصل می شوند پایدار بمانند. بسیاری از کنورترهای HVDC نمی توانند به یک شبکه قطع شده برق رسانی کنند چرا که خود برای کموتاسیون نیاز به توان الکتریکی دارند. این امر برای ایستگاه های HVDC بر پایه ی VSC صادق نیست

مراحل یک بلک استارت

مراحل یک راه اندازی نوعی به صورت بلک استارت به صورت زیر است.

1. از یک باتری برای روشن کردن یک دیزل ژنراتور کوچک در نیروگاه آبی استفاده می شود.

2. خروجی دیزل ژنراتور برای راه اندازی نیروگاه آبی بکار برده می شود.

3. توان الکتریکی خروجی نیروگاه آبی به شبکه تزریق می شود.

4. توان الکتریکی نیروگاه آبی برای راه اندازی یکی از نیروگاه های فسیلی بار پایه بکاربرده می شود.

5. توان الکتریکی تولید شده توسط نیروگاه فسیلی برای راه اندازی دیگر نیروگاه های متصل به شبکه استفاده می شود.

   منبع:سایتpower en (مهندس سیاه تیری)