گزارش کارآموزی پالایشگاه بندرعباس

-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 0101-1 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 0201-1 ارائه گردیده است. شرائط تنظیم حدود 2700 عدد وسایل حفاظتی که در شبیه سازی حاضر نقش خود را ایفا نموده اند در گزارش 0202-2 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.

3-2-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.

3-2-1-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.

4-3-شبیه سازی و شرح حادثه

از روی قرائن موجود، مشخصاً یک اتصال کوتاه تک فاز در سرکابل خط 20KV ارتباط مابین باس بارهای 00HSW01B و 04HSW01B اتفاق افتاده است. اولین رله ای که این اتصالی را می بیند و دستور قطع صادر می کند، رله زمین خط ارتباطی باس بار 04HSW01A  و 04HSW01B می باشد، که در زمان 600 میلی ثانیه پس از وقوع حادثه دستور قطع صادر می نماید. دژنکتور خط مذکور قرار است این خط را در زمان 675 میلی ثانیه قطع نماید ولی به علت وقوع پدیده گذرای سریع و ازدیاد ولتاژ و درنتیجه خامشو نشدن قوس در زمان 0.78 ثانیه خط را قطع می نماید. (رجوع گردد به جدول شماره III خروجی نرم افزار پاشا). البته قبل از قطع این خط همانظوری که در ضعف رلیاژ (شماره 1) آمده است یکی از خطور 20KV ارتباطی مابین پست SS00 و پست SS02 نیز در زمان 375 میلی ثانیه از مدار خارج شده است.

با توجه به مطالبی که عرض شد قطع نمودن این خط و همچنین وجود اضافه ولتاژ ماندگار به مقدار 1.739<176.750 و 1.770<116.670 در فازهای B و C  باعث ایجاد اتصالی دو فاز مابین فازهای B و C با جریان عبوری 15.253KA از نقطه اتصالی در مقایسه با جریان عبوری تک فاز قبلی که 774A بوده است می گردد که در لحظه اول باعث خاموش شدن قوس اتصالی تک فاز می شود (پدیده افت ولتاژ) و سپس اتصالی تبدیل به اتصال کوتاه سه فاز می شود. (به علت وجود ازدیاد ولتاژ و شرایط مناسب برای اتصال کوتاه 3 فاز)

ماجرائی که در بالا آند باعث می گردد که اتصالی تک فاز اولیه در زمان 0.84 ثانیه (زمان شبیه سازی) تبدیل به اتصال کوتاه سه فاز گردد و در نتیجه رله زمین موجود در پست SS00 واقع در خط ارتباطی مابین 00HSW01B و  04HSW01B که برروی 900 میلی ثانیه تنظیم شده است، در زمان 780 میلی ثانیه Reset گردیده و دیگر دستور قطع صادر نمی نماید.

در پست SS00 واقع در خط ارتباطی مابین 00HSW01B و 04HSW01B که برروی 900میلی ثانیه تنظیم شده است، در زمان 780 میلی ثانیه ریست گردیده و دیگر دستور قطع صادر نمی نماید.

از این پس ماجراهای زیر با استفاده از شبیه سازی در نرم افزار پاشا حادث می گردد.

1-4-3-خط مابین 00HSW01B و 07HSW01B در زمان 0.8883 ثانیه بخاطر عمل رله جریان زیاد واقع در پست SS07 خارج می گردد.

ضعف رلیاژ شماره 4: این رله در اثر اتصال کوتاه دو فاز در باس بار 04HSW01B و عدم تنظیم صحیح زاویه MTA برای اتصال خارج از ناحیه خود عمل می نماید. طراحان مجتمع اتصال کوتاههای دو فاز را مورد بررسی قرار ندادهد اند. جدول شماره IV خروجی مدول Protection نرم افزار پاشا را برای اتصال دوفاز در باس بار 04HSW01B در حالیکه خط Tie پست SS04 باز است نشان می دهد. رله مشابه در پست SS08 نیز اتصالی دوفاز را می بیند ولی قبل از عمل این رله اتصالی به اتصال کوتاه سه فاز تبدیل شده است.

مقدار جریان کشیده شده 0.12P.U. الی 0.58P.U.

زمان عملکرد: از زمان 0.78 ثانیه الی 0.883 ثانیه

2-4-3-ترانس واحد HIRBOD در زمان 1.3198 ثانیه بخاطر عمل رله جریان زیاد وابسته به ولتاژ خارج می گردد.

ضعف رلیاژ شماره 5: رله O/C موجود برروی خط HIRBOD به GH بعلت عدم تنظیم صحیح عمل می نماید (جدول شماره V عملکرد این رله را دربر دارد).

اگر این رله عمل نمی نمود، با رسم منحنی توان خروجی ژنراتور HIRBOD به این نتیجه می رسیم که رله حداقل توان خروجی FORWARD ژنراتور مذکور که برروی PL<330KW برای زمان 0.5 ثانیه تنظیم می باشد، عمل می نماید.

ضعف رلیاژ شماره 6: تنظیم PL< در ژنراتور چهارم

ضعف بهره برداری شماره 1: در صورتیکه تقسیم توان مابین ژنراتورهای موجود قبل از حادثه اختلاف فاحشی در زمان بهره برداری نمی داشت رله PL< ژنراتور چهارم عمل نمی کرد. گزارش قبل از حادثه مقدار بار اتولیه ژنراتور مذکور در زمان حادثه را به مقدار حدودی 4MW و 2MVAR نشان می دهد. بنابراین این ژنراتور در زمان حادثه با کاهش توان خروجی به مدت 0.5 ثانیه مواجه می گردد که باعث عمل رله PL< می شود. به هر حال در حادثه در حال بررسی قبل از عمل این رله، رله O/C عمل نموده است.

3-4-3-در زمان 1.33 ثانیه موتورهای زیر بخاطر عمل رله U/V موجود در پست 10HSW01B از مدار خارج می گردند.

ضعف رلیاژ شماره 7: رله U/V موجود در پست 10 عملکردی برروی 0.5 ثانیه دارد و در نتیجه تقریباً در کلیه اتصال کوتاه های سه فاز، پست SS10 توسط رله های U/V خارج می گردد. همانطوریکه در بحث گزارش شماره 0205 خواهیم دید، طراح برای نجات مابقی موتورهای مجتمع مجبور به خارج نمودن موتورهای پست SS10 می باشد و اگر فلسفه طراح دنبال گردد، این مسئله جزء ضعف های رلیاژ محسوب نمی گردد.

4-4-3-در زمان 1.355 ثانیه رله U/V پست 10 که برروی 0.9P.U. و زمان 0.5 ثانیه تنظیم است، تمامی ترانسهای 1A، 2A، 1B، 2B، 2C و 2D این پست را از مدار خارج می نماید.

ضعف رلیاژ شماره 8: در گزارش شماره 0205 می بینیم که طراح مجبور به خارج نمودن این پست از مدار بریا نجات سایر موتورها می باشد.

5-4-3-در زمان 1.38 ثانیه رله های U/V پستهای 00MSW01A و 00MSW01B عمل نموده و موتورهای مربوطه را از مدار خارج می نماید. در همین زمان رله U/V روی پست 10MSW01A بعلت بی برق بودن این پست موتورهای زیر را از مدار خارج می نماید.