گزارش کارآموزی از پالایشگاه بندر عباس

گزارش کارآموزی از پالایشگاه بندر عباس در 24 صفحه

1-مقدمه
قبل از آنکه به نقاط ضعف سیستم حفاظتی پالایشگاه بندرعباس بتفکیک سطوح ولتاژی و نواحی حفاظتی آنان بپردازیم، بهتر است که لا اقل یکی از حوادث اتفاق افتاده در مجتمع را با استفاده از ابزار شبیه سازی و با توجه به تمامی اطلاعات شبکه برق رسانی پیاده شده بررسی و مرور نمائیم. زیرا بسیاری از نقاط ضعف شبکه های حفاظتی با مرور حوادث قبلی مشخص تر می گردند. ضمناً صحت نتایج شبیه سازی و اطلاعات ورودی به اثبات می رسد. بدین منظور حادثه اتصالی در سرکابل خط 20KV ورودی به پست SS04 در ساعت 02:24:03 روز 25 Jul 2004 در زیر مورد بررسی قرار می گیرد.

2-گزارش حادثه
کپی برگه های گزارش حادثه که توسط مهندسی برق پالایشگاه در تاریخ 7/4/83 صادر گردیده است در ضمیمه 1 آورده شده است.

3-شبیه سازی حادثه
شبیه سازی حادثه توسط مدول Frequency Dynamic که از مدول T/S یا پایداری گذرای نرم افزار پاشا نشأت می گیرد صورت گرفته است.

3-1-شرائط شبکه
شبکه برق رسانی پالایشگاه بندرعباس با درنظرگیری معادل شبکه سرتاسری ایران در سطوح ولتاژی 230KV، 63KV، 20KV، 11KV، 1KV و 380 ولت بصورتی که در دایاگرام تک خطی شماره 010 آمده است جهت انجام محاسبات مورد استفاده قرار گرفته است.
جدول شماره I تعداد عناصر پیاده سازی شده را در دیاگرام تک خطی مذکور و همچنین در نواحی LMC، LAP و LEP نشلان می دهد. در سطح 380 ولت از تکنیک معادل سازی جهت درنظرگیری رفتار نواحی فوق استفاده گردیده است. بنابراین شبکه اصلی در حال شبیه سازی دارای 1390 باس بار یا گره می باشد.
بانک اطلاعاتی مودر استفاده در گزارش 020 ارائه گردیده است. شرائط تنظیم حدود 2700 عدد وسایل حفاظتی که در شبیه سازی حاضر نقش خود را ایفا نموده اند در گزارش 020 آورده شده است. مابقی وسائل حفاظتی (حدود 5460 عدد) شامل فیوزها و رله های حرارتی در سطح 380 ولت، به علت انجام عملیات معادل سازی در شبیه سازی موجود نقشی را ایفا نمی نمایند مگر اینکه بزرگترین فیلر خروجی هر قسمت با فیوز و رله حرارتی مربوطه در دیاگرام اصلی شبکه جایگذاری شده است و این وسایل در شبیه سازی حاضر نقش پیدا می نمایند.

شرایط شبکه قبل از اتصالی
شرائط بارگذاری شبکه قبل از حادثه بعلت حجم وسیع آن و نیز به علت موجود نبودن دستگاههای اتوماتیک که بر تمامی شبکه نظارت داشته باشند (سیستمهای SCADA) معلوم نمی باشد.

1-تخمین شرایط بارگذاری قبل از حادثه
همانطوری که متذکر شدیم، شرائط بارگذاری قبل از حادثه موجود نیست، بنابراین جریان خروجی از پستهای 20KV و همچنین توان تولیدی ژنراتورها ملاک بارگذاری قبل از حادثه قرار گرفته است.
الف-توان تولیدی ژنراتورها از روی گزارشات رکورد شده مشخص می گردد.
ب-جریان های خروجی پست SS00 در قسمت 20KV قبل از حادثه در دست نبوده است و از مقادیر جریان خروجی پس از حادثه و بارگیری واحدها که توسط این مشاور برداشت گردید استفاده شده است. این مقادیر در فایل PALDISP1.CSV قرار داده شده اند.
ج-نرم افزار پاشا به مدولی بنام تخمین حالت شبکه برق رسانی پالایشگاه مجهز گردید. این مدول از روی جریانهای خروجی 20KW بارگذاری مجتمع را در هر پست تخمین می زند.

پیشنها مشاور شماره 1: ضروریست که جریانهای خروجی 20KV هر نیم یا یک ساعت به یک بار برروی جداولی ثبت و منعکس گردد. بعنوان نمونه جدول شماره 2 به ضمیمه می باشد.

د-جهت انطباق توان تولیدی ژنراتورهای G28001A و G28001C که به عنوان Slack عمل می نمایند بارگذاری تخمینی با ضریب 0.81 تصحیح گردید و فایل PALA175 HADESEH 04 در نرم افزار پاشا مهیا گشت.

3-3-شرائط رله ها و وسایل حفاظتی
تمامی رله ها، فیوزها، ‌MCCBها و کانتکتورهائی که بر سااس جریان فاز عمل می نمایند در شبیه سازی درنظر گرفته شده اند. رله های HIGHSET خطوط Tie Line که مابین باس بارهای 00HSW01A، B، C قرار گرفته اند (به علت وابستگیشان به رله های خروجی خطوط 20KV که در نرم افزار پیاده سازی نشده است) بصورت دستی از مدار خارج شدند.
رله های Under Frequency و Under Voltage که به حدود 1700 عدد خط موجود دستور خروج با توجه به وابستگیشان و تنظیم های تعریف شده می‌دهند همگی در شبیه سازی حاضر نقش خود را ایفا می نمایند.

4-3-شرایط اتصالی
یک اتصال کوتاه تک فاز با  در زمان 0+ و یک اتصال کوتاه دوفاز با  در زمان 0.78 ثانیه و یکئ اتصال کوتاه سه فاز در زمان 0.84 ثانیه در جانکشن روی خط ارتباطی مابین باس بارهای 00HSW01B به 04HSW01B در نزدیکی باس بار  04HSW01B قرار داده شده است بطوری که هر اتصالی، اتصالی قبلی را حذف می نماید. دلیل پیادهس ازی اتصال کوتاه های متعدد در بخش 6-3 توضیح داده شده است.

5-3-سوئیچینگ های دیگر
الف- ژنراتور G28001B در زمان حادثه از مدار خارج بوده است.
ب-ژنراتور بخاری در زمان 2.1 ثانیه توسط دژنکتور 20KV واقع در طرف 20KV روی ترانس آن به خارج سوئیچ می گردد.
ج-خطوط ارتباطی زیر به علت عمل رله های زمین به خارج سوئیچ می شوند.
1-ج) خط ارتباطی مابین 00HSW01A به 02HSW01A بخاطر عمل رله زمین در زمان 0.375 ثانیه به خارج سوئیچ می شود. رله مذکور بخاطر شرایط بهره برداری شبکه که یک ژنراتور در باس بار 00HSW01A قرار دارد و سه ژنراتور در باس بار 00HSW01B قرار گرفته است، مقدار 15 آمپر جریان اولیه را تحت زاویه 1520 (جدول شماره III) بعلت وجود جریان گردابی در خطوط 20KV منتهی به پست SS02 که ناشی از وجود خازنهای C0 در خطوط مذکور می باشد دیده و دستور قطع صادر می نماید.
جدول شماره III با استفاده از مدول Protection نرم افزار پاشا که رله های زمین را نیز در شرایط اتصالی شبیه سازی می نماید بدست آمده است.

ضعف رلیاژ شماره 1: عملکرد رله زمین خط ارتباطی 00HSW01A به 02HSW01A در پست SS02 ناشی از ضعف رلیاژ سیستم در این حالت از بهره برداری می باشد. گرچه مقدار جریان بسیار حدی است ولی وقوع آن در شبیه سازی این حادثه انجام شده است. این رله با توجه به تنظیم خود جریان بیشتر از 10A را در زمان 0.3 ثانیه قطع می نماید.

2-ج) خط ارتباطی مابین 04HSW01A و 04HSW01B در زمان 0.78 ثانیه بعلت عمل رله زمین موجود در این خط به خارج سوئیچ شده است. این رله در زمان 0.6 ثانیه عمل می نماید و قرار است دژنکتور آن در زمان 0.675 ثانیه عمل قطع را انجام دهد. ویل به علت وجود پدیده ازدیاد ولتاژ گذرا که در شب حادثه به کرات بدان اشاره می شود، دژنکتور در حین عمل قطع Restrike نموده است و بنابراین زمان قطع خط را به زمان 0.78 ثانیه افزایش داده است.

د-رله زمین خط مابین 00HSW01B و 04HSW01B واقع در ورودی پست SS04 به علت خارج بودن رنج CT آن در خحالت جهت دار، اتصالی تک فاز پشت سر خود را نمی بیند و درنتیجه این خط در شبیه سازی به خارج سوئیچ نشده است.

-در زمان 2.355 عملکرد رله U/V در پست SS00 برروی باس بارهای 00HSW01A و 00HSW01B و 00HSW01C تمامی خطوط خروجی از این پست ها را از مدار خارج می نماید. بعلت عملکرد این رله در شبیه سازی تمامی خطوط قطع گردیده اند (رله U/V تمامی خطوط را خارج می نماید) و درنتیجه آن ژنراتور G28001A و G28001C فقط بار داخلی خود مجموعاً 1.8MW را تغذیه می نماید. در ریکوردرها این مقدار 12MW است که نشان می دهد که چند خط قطع نشده اند.
احتمالاً رله U/V موجود در پست C عمل نکرده است. که در صورتی که این موضوع در شبیه سازی درنظر گرفته شود و از عملکرد رله U/V موجود در پست C جلوگیری گردد، توانهای خروجی ژنراتورها بعد از حادثه تقریباً درست می باشد.

-در زمان 2.38 ثانیه ترانس 25PB01 به 25ME009 به خاطر عملکرد رله U/V از مدار خارج می گردد. عملکرد این رله به خاطر خروج پست SS02 می باشد.
پس از طی حوادث بالا در حالی که ژنراتورهای G28001A و G28001C در مدار باقی مانده اند و حدود 28MW بار از مجموع 40MW قطع شده است شبکه به حالت ماندگار جدید خود می رسد.
منحنی تغییرات بعضی از متغیرهای شبکه در دیاگرامهای ضمیمه این گزارش جهت روشن تر شدن موضوع آورده شده است.

4-نقاط ضعف شبکه
اولین نقطه ضعفی که در شبکه پالایشگاه مشاهده می گردد، وجود اضافه ولتاژ در اثر اتصال کوتاه تک فاز در شبکه 20KV می باشد. مدول اتصال کوتاه نرم افزار پاشا مقدار این اضافه ولتاژ را در حالت ماندگار (بدون هیچ عمل سوئیچینگ و یا هیچ رزونانسی) در فازهای b و c به مقدار 1.77P.U. و 1.74P.U. گزارش می نماید. ایجاد اضافه ولتاژ در دو صورت دیگر نیز امکان پذیر است.
الف-وجود ازدیاد ولتاژ گذرا در صورت قطع بعضی از خطوط به وقوع می پیوندد.
ب-ازدیاد ولتاژ گذرا ناشی از وجود یک یا چند خط داریا فرکانس رزونانس می باشد.
همگی این ازدیاد ولتاژهای ناشی از عدم زمین کردن صحیح نقطه نول در شبکه 20KV مجتمع می باشد. کپی Recommendation مؤسسه IEEE در مورد شبکه هایی که ولتاژ پایین تر از 15KV دارند به ضمیمه آمده است. در مجتمع هنگامی که چهار ژنراتور در مدار باشند از محاسبات اتصال کوتاه مقدار R0eq برابر 1.12P.U. و مقدار X0eq برابر منهای 0.14P.U. است. بنابراین مقدار R0=1.14P.U. و مقدار XC0 برابر 9.1P.U. محاسبه می گردد. مقدار X2eq نیز برابر   می باشد. با توجه به این موضوع پیشنهاد مؤسسه IEEE رعایت گردیده است، اما ولتاژ شبکه 20KV می باشدکه خارج از موضوع بحث استاندار فوق می باشد. اما بدترین نوع ازدیاد ولتاژ هنگامی است که اتصالی تکفاز در یک شبکه زمین نشده باز گردد که بنا به مرجع (کتاب Greenwood) حدود 3.4P.U. است. بنابراین می توان حدس زد که ازدیاد ولتاژ گذرا نیز وجود دارد گرچه موضوع می‌باید توسط شبیه سازی گذرای سریع دقیقاً مورد بررسی قرار گیرد.
(نویسنده معتقد است که طرح اصلی چنین مجتمعی در سطح ولتاژی 13.8KV بوده است. اما جهت هماهنگ سازی طرح قبلی Tender ارسالی مبتنی بر استفاده از سطح ولتاژی 20KV، طرح توزیع توان در سطح ولتاژ 20KV پیاده‌سازی شده است. اما مسئله چگونگی زمین کردن نقطه نول احتمالاً رعایت نگردیده است. به هر حال این فقط یک فرضیه می باشد و در گزارش حاضر قابل اثبات نمی باشد)
اما آنچه که در مجتمع مسلم شده است این است که پس از بازنمودن اتصالی تک فاز این اتصالی به اتصالی دوفاز و سپس به سه فاز تبدیل می گردد. در حادثه ای که شرح آن رفت این چنین بوده است و همچنین حادثه مورخ
26/11/82  که قطع اتصالی نهایتاً به توسط رله U/V موجود برروی باس بار 63K.V صورت گرفته است تأییدکننده این نتیجه گیری می باشد که اتصال کوتاه‌های تک فاز خصوصاً بعد از عمل سوئیچینگ به اتصال کوتاه سه فاز تبدیل می شوند.
تحت چنین شرایطی رله های زمین موجود در خطوط 20KV نمی توانند کار خود را به خوبی انجام دهد. در حادثه ای که شرح آن در این گزارش آمده است، در صورتی که اتصالی تک فاز ادامه داشت رله زمین موجود در پست 00HSW01B این اتصالی را قطع می نمود و با شبیه سازی مشخص است که بجز نقطه ضعف رلیاژ شماره 1 (قطع خط 00HSW01A به 02HSW01A) که به راحتی نیز قابل حل است خروجهای زیر را می داشتیم:
الف-خروج ترانس 04HTX01D به خاطر عملکرد رله ازدیاد جریان ناشی از ضعف رلیاژ شماره 10 در زمان 1.67 ثانیه.
ب-خروج ترانس 04HTX02B که باس بار 04LSW02B را تغذیه می نماید ناشی از ضعف رلیاژ شماره 10 در زمان 2.49 ثانیه.
ج-خروج ترانس 04HTX02F به خاطر عملکرد رله ازدیاد جریان ناشی از ضعف رلیاژ شماره 10 در زمان 2.49 ثانیه.
د- خروج ترانس 04HTX02B به خاطر عملکرد رله ازدیاد جریان ناشی از ضعف رلیاژ شماره 10 در زمان 2.57 ثانیه.
ه -خروج ترانس‌های 03A، 02F و... بخاطر عملکرد رله U/V در پست SS04
و- خروج خط 04HDX03A به 04LEP01A به خاطر عملکرد رله U/V در زمان 4.06 ثانیه
و پس از خروجهای بالا شبکه به فرکانس 50HZ برمی گردد. نقاط ضعفی که در بالا آمد و جلوگیری از حوادث بعد از اتصالی براحتی قابل انجام می باشد.