گزارش کار ازمایشگاه پالایشگاه بندر عباس

۱-مقدمه
قبل از آنكه به نقاط ضعف سيستم حفاظتي پالايشگاه بندرعباس بتفكيك سطوح ولتاژي و نواحي حفاظتي آنان بپردازيم، بهتر است كه لا اقل يكي از حوادث اتفاق افتاده در مجتمع را با استفاده از ابزار شبيه سازي و با توجه به تمامي اطلاعات شبكه برق رساني پياده شده بررسي و مرور نمائيم. زيرا بسياري از نقاط ضعف شبكه هاي حفاظتي با مرور حوادث قبلي مشخص تر مي گردند. ضمناً صحت نتايج شبيه سازي و اطلاعات ورودي به اثبات مي رسد. بدين منظور حادثة اتصالي در سركابل خط ۲۰KV ورودي به پست SS04 در ساعت ۰۲:۲۴:۰۳ روز ۲۵ Jul 2004 در زير مورد بررسي قرار مي گيرد.

 

۲-گزارش حادثه
كپي برگه هاي گزارش حادثه كه توسط مهندسي برق پالايشگاه در تاريخ ۷/۴/۸۳ صادر گرديده است در ضميمة ۱ آورده شده است.

۳-شبيه سازي حادثه
شبيه سازي حادثه توسط مدول Frequency Dynamic كه از مدول T/S يا پايداري گذراي نرم افزار پاشا نشأت مي گيرد صورت گرفته است.

۳-۱-شرائط شبكه
شبكة برق رساني پالايشگاه بندرعباس با درنظرگيري معادل شبكة سرتاسري ايران در سطوح ولتاژي ۲۳۰KV، ۶۳KV، ۲۰KV، ۱۱KV، ۱KV و ۳۸۰ ولت بصورتي كه در داياگرام تك خطي شماره ۰۱۰۱-۱ آمده است جهت انجام محاسبات مورد استفاده قرار گرفته است.

جدول شماره I تعداد عناصر پياده سازي شده را در دياگرام تك خطي مذكور و همچنين در نواحي LMC، LAP و LEP نشلان مي دهد. در سطح ۳۸۰ ولت از تكنيك معادل سازي جهت درنظرگيري رفتار نواحي فوق استفاده گرديده است. بنابراين شبكة اصلي در حال شبيه سازي داراي ۱۳۹۰ باس بار يا گره مي باشد.
بانك اطلاعاتي مودر استفاده در گزارش ۰۲۰۱-۱ ارائه گرديده است. شرائط تنظيم حدود ۲۷۰۰ عدد وسايل حفاظتي كه در شبيه سازي حاضر نقش خود را ايفا نموده اند در گزارش ۰۲۰۲-۲ آورده شده است. مابقي وسائل حفاظتي (حدود ۵۴۶۰ عدد) شامل فيوزها و رله هاي حرارتي در سطح ۳۸۰ ولت، به علت انجام عمليات معادل سازي در شبيه سازي موجود نقشي را ايفا نمي نمايند مگر اينكه بزرگترين فيلر خروجي هر قسمت با فيوز و رله حرارتي مربوطه در دياگرام اصلي شبكه جايگذاري شده است و اين وسايل در شبيه سازي حاضر نقش پيدا مي نمايند

.

۳-۲-شرايط شبكه قبل از اتصالي
شرائط بارگذاري شبكه قبل از حادثه بعلت حجم وسيع آن و نيز به علت موجود نبودن دستگاههاي اتوماتيك كه بر تمامي شبكه نظارت داشته باشند (سيستمهاي SCADA) معلوم نمي باشد.

۳-۲-۱-تخمين شرايط بارگذاري قبل از حادثه
همانطوري كه متذكر شديم، شرائط بارگذاري قبل از حادثه موجود نيست، بنابراين جريان خروجي از پستهاي ۲۰KV و همچنين توان توليدي ژنراتورها ملاك بارگذاري قبل از حادثه قرار گرفته است.
الف-توان توليدي ژنراتورها از روي گزارشات ركورد شده مشخص مي گردد.
ب-جريان هاي خروجي پست SS00 در قسمت ۲۰KV قبل از حادثه در دست نبوده است و از مقادير جريان خروجي پس از حادثه و بارگيري واحدها كه توسط اين مشاور برداشت گرديد استفاده شده است. اين مقادير در فايل PALDISP1.CSV قرار داده شده اند.
ج-نرم افزار پاشا به مدولي بنام تخمين حالت شبكه برق رساني پالايشگاه مجهز گرديد. اين مدول از روي جريانهاي خروجي ۲۰KW بارگذاري مجتمع را در هر پست تخمين مي زند.

 

پيشنها مشاور شماره ۱: ضروريست كه جريانهاي خروجي ۲۰KV هر نيم يا يك ساعت به يك بار برروي جداولي ثبت و منعكس گردد. بعنوان نمونه جدول شماره ۲ به ضميمه مي باشد.

د-جهت انطباق توان توليدي ژنراتورهاي G28001A و G28001C كه به عنوان Slack عمل مي نمايند بارگذاري تخميني با ضريب ۰٫۸۱ تصحيح گرديد و فايل PALA175 HADESEH 04 در نرم افزار پاشا مهيا گشت.

۳-۳-شرائط رله ها و وسايل حفاظتي

تمامي رله ها، فيوزها، ‌MCCBها و كانتكتورهائي كه بر سااس جريان فاز عمل مي نمايند در شبيه سازي درنظر گرفته شده اند. رله هاي HIGHSET خطوط Tie Line كه مابين باس بارهاي ۰۰HSW01A، B، C قرار گرفته اند (به علت وابستگيشان به رله هاي خروجي خطوط ۲۰KV كه در نرم افزار پياده سازي نشده است) بصورت دستي از مدار خارج شدند.
رله هاي Under Frequency و Under Voltage كه به حدود ۱۷۰۰ عدد خط موجود دستور خروج با توجه به وابستگيشان و تنظيم هاي تعريف شده مي‌دهند همگي در شبيه سازي حاضر نقش خود را ايفا مي نمايند.

۴-۳-شرايط اتصالي
يك اتصال كوتاه تك فاز با در زمان ۰+ و يك اتصال كوتاه دوفاز با در زمان ۰٫۷۸ ثانيه و يكئ اتصال كوتاه سه فاز در زمان ۰٫۸۴ ثانيه در جانكشن روي خط ارتباطي مابين باس بارهاي ۰۰HSW01B به ۰۴HSW01B در نزديكي باس بار ۰۴HSW01B قرار داده شده است بطوري كه هر اتصالي، اتصالي قبلي را حذف مي نمايد. دليل پيادهس ازي اتصال كوتاه هاي متعدد در بخش ۶-۳ توضيح داده شده است.

۵-۳-سوئيچينگ هاي ديگر

الف- ژنراتور G28001B در زمان حادثه از مدار خارج بوده است.
ب-ژنراتور بخاري در زمان ۲٫۱ ثانيه توسط دژنكتور ۲۰KV واقع در طرف ۲۰KV روي ترانس آن به خارج سوئيچ مي گردد.
ج-خطوط ارتباطي زير به علت عمل رله هاي زمين به خارج سوئيچ مي شوند.
۱-ج) خط ارتباطي مابين ۰۰HSW01A به ۰۲HSW01A بخاطر عمل رله زمين در زمان ۰٫۳۷۵ ثانيه به خارج سوئيچ مي شود. رله مذكور بخاطر شرايط بهره برداري شبكه كه يك ژنراتور در باس بار ۰۰HSW01A قرار دارد و سه ژنراتور در باس بار ۰۰HSW01B قرار گرفته است، مقدار ۱۵ آمپر جريان اوليه را تحت زاويه ۱۵۲۰ (جدول شماره III) بعلت وجود جريان گردابي در خطوط ۲۰KV منتهي به پست SS02 كه ناشي از وجود خازنهاي C0 در خطوط مذكور مي باشد ديده و دستور قطع صادر مي نمايد.
جدول شماره III با استفاده از مدول Protection نرم افزار پاشا كه رله هاي زمين را نيز در شرايط اتصالي شبيه سازي مي نمايد بدست آمده است.

ضعف رلياژ شماره ۱: عملكرد رله زمين خط ارتباطي ۰۰HSW01A به ۰۲HSW01A در پست SS02 ناشي از ضعف رلياژ سيستم در اين حالت از بهره برداري مي باشد. گرچه مقدار جريان بسيار حدي است ولي وقوع آن در شبيه سازي اين حادثه انجام شده است. اين رله با توجه به تنظيم خود جريان بيشتر از ۱۰A را در زمان ۰٫۳ ثانيه قطع مي نمايد.

 

۲-ج) خط ارتباطي مابين ۰۴HSW01A و ۰۴HSW01B در زمان ۰٫۷۸ ثانيه بعلت عمل رله زمين موجود در اين خط به خارج سوئيچ شده است. اين رله در زمان ۰٫۶ ثانيه عمل مي نمايد و قرار است دژنكتور آن در زمان ۰٫۶۷۵ ثانيه عمل قطع را انجام دهد. ويل به علت وجود پديده ازدياد ولتاژ گذرا كه در شب حادثه به كرات بدان اشاره مي شود، دژنكتور در حين عمل قطع Restrike نموده است و بنابراين زمان قطع خط را به زمان ۰٫۷۸ ثانيه افزايش داده است.

د-رله زمين خط مابين ۰۰HSW01B و ۰۴HSW01B واقع در ورودي پست SS04 به علت خارج بو

دن رنج CT آن در خحالت جهت دار، اتصالي تك فاز پشت سر خود را نمي بيند و درنتيجه اين خط در شبيه سازي به خارج سوئيچ نشده است.

۴-۳-شبيه سازي و شرح حادثه
از روي قرائن موجود، مشخصاً يك اتصال كوتاه تك فاز در سركابل خط ۲۰KV ارتباط مابين باس بارهاي ۰۰HSW01B و ۰۴HSW01B اتفاق افتاده است. اولين رله اي كه اين اتصالي را مي بيند و دستور قطع صادر مي كند، رله زمين خط ارتباطي باس بار ۰۴HSW01A و ۰۴HSW01B مي باشد، كه در زمان ۶۰۰ ميلي ثانيه پس از وقوع حادثه دستور قطع صادر مي نمايد. دژنكتور خط مذكور قرار است اين خط را در زمان ۶۷۵ ميلي ثانيه قطع نمايد ولي به علت وقوع پديده گذراي سريع و ازدياد ولتاژ و درنتيجه خامشو نشدن قوس در زمان ۰٫۷۸ ثانيه خط را قطع مي نمايد. (رجوع گردد به جدول شماره III خروجي نرم افزار پاشا). البته قبل از قطع اين خط همانظوري كه در ضعف رلياژ (شماره ۱) آمده است يكي از خطور ۲۰KV ارتباطي مابين پست SS00 و پست SS02 نيز در زمان ۳۷۵ ميلي ثانيه از مدار خارج شده است.
با توجه به مطالبي كه عرض شد قطع نمودن اين خط و همچنين وجود اضافه ولتاژ ماندگار به مقدار ۱٫۷۳۹<176.750 و ۱٫۷۷۰<116.670 در فازهاي B و C باعث ايجاد اتصالي دو فاز مابين فازهاي B و C با جريان عبوري ۱۵٫۲۵۳KA از نقطه اتصالي در مقايسه با جريان عبوري تك فاز قبلي كه ۷۷۴A بوده است مي گردد كه در لحظة اول باعث خاموش شدن قوس اتصالي تك فاز مي شود (پديدة افت ولتاژ) و سپس اتصالي تبديل به اتصال كوتاه سه فاز مي شود. (به علت وجود ازدياد ولتاژ و شرايط مناسب براي اتصال كوتاه ۳ فاز)

ماجرائي كه در بالا آند باعث مي گردد كه اتصالي تك فاز اوليه در زمان ۰٫۸۴ ثانيه (زمان شبيه سازي) تبديل به اتصال كوتاه سه فاز گردد و در نتيجه رلة زمين موجود در پست SS00 واقع در خط ارتباطي مابين ۰۰HSW01B و ۰۴HSW01B كه برروي ۹۰۰ ميلي ثانيه تنظيم شده است، در زمان ۷۸۰ ميلي ثانيه Reset گرديده و ديگر دستور قطع صادر نمي نمايد.

 

در پست SS00 واقع در خط ارتباطي مابين ۰۰HSW01B و ۰۴HSW01B كه برروي ۹۰۰ميلي ثانيه تنظيم شده است، در زمان ۷۸۰ ميلي ثانيه ريست گرديده و ديگر دستور قطع صادر نمي نمايد.
از اين پس ماجراهاي زير با استفاده از شبيه سازي در نرم افزار پاشا حادث مي گردد.

۱-۴-۳-خط مابين ۰۰HSW01B و ۰۷HSW01B در زمان ۰٫۸۸۸۳ ثانيه بخاطر عمل رلة جريان زياد واقع در پست SS07 خارج مي گردد.

ضعف رلياژ شماره ۴: اين رله در اثر اتصال كوتاه دو فاز در باس بار ۰۴HSW01B و عدم تنظيم صحيح زاويه MTA براي اتصال خارج از ناحيه خود عمل مي نمايد. طراحان مجتمع اتصال كوتاههاي دو فاز را مورد بررسي قرار ندادهد اند. جدول شماره IV خروجي مدول Protection نرم افزار پاشا را براي اتصال دوفاز در باس بار ۰۴HSW01B در حاليكه خط Tie پست SS04 باز است نشان مي دهد. رلة مشابه در پست SS08 نيز اتصالي دوفاز را مي بيند ولي قبل از عمل اين رله اتصالي به اتصال كوتاه سه فاز تبديل شده است.
مقدار جريان كشيده شده ۰٫۱۲P.U. الي ۰٫۵۸P.U.
زمان عملكرد: از زمان ۰٫۷۸ ثانيه الي ۰٫۸۸۳ ثانيه
۲-۴-۳-ترانس واحد HIRBOD در زمان ۱٫۳۱۹۸ ثانيه بخاطر عمل رلة جريان زياد وابسته به ولتاژ خارج مي گردد.

 

ضعف رلياژ شمارة ۵: رله O/C موجود برروي خط HIRBOD به GH بعلت عدم تنظيم صحيح عمل مي نمايد (جدول شماره V عملكرد اين رله را دربر دارد).
اگر اين رله عمل نمي نمود، با رسم منحني توان خروجي ژنراتور HIRBOD به اين نتيجه مي رسيم كه رله حداقل توان خروجي FORWARD ژنراتور مذكور كه برروي PL<330KW براي زمان ۰٫۵ ثانيه تنظيم مي باشد، عمل مي نمايد.

ضعف رلياژ شماره ۶: تنظيم PL< در ژنراتور چهارم

ضعف بهره برداري شماره ۱: در صورتيكه تقسيم توان مابين ژنراتورهاي موجود قبل از حادثه اختلاف فاحشي در زمان بهره برداري نمي داشت رلة PL< ژنراتور چهارم عمل نمي كرد. گزارش قبل از حادثه مقدار بار اتوليه ژنراتور مذكور در زمان حادثه را به مقدار حدودي ۴MW و ۲MVAR نشان مي دهد. بنابراين اين ژنراتور در زمان حادثه با كاهش توان خروجي به مدت ۰٫۵ ثانيه مواجه مي گردد كه باعث عمل رلة PL< مي شود. به هر حال در حادثة در حال بررسي قبل از عمل اين رله، رلة O/C عمل نموده است.

۳-۴-۳-در زمان ۱٫۳۳ ثانيه موتورهاي زير بخاطر عمل رلة U/V موجود در پست ۱۰

HSW01B از مدار خارج مي گردند.

ضعف رلياژ شمارة ۷: رلة U/V موجود در پست ۱۰ عملكردي برروي ۰٫۵ ثانيه دارد و در نتيجه تقريباً در كلية اتصال كوتاه هاي سه فاز، پست SS10 توسط رله هاي U/V خارج مي گردد. همانطوريكه در بحث گزارش شمارة ۰۲۰۵ خواهيم ديد، طراح براي نجات مابقي موتورهاي مجتمع مجبور به خارج نمودن موتورهاي پست SS10 مي باشد و اگر فلسفة طراح دنبال گردد، اين مسئله جزء ضعف هاي رلياژ محسوب نمي گردد.

 

۴-۴-۳-در زمان ۱٫۳۵۵ ثانيه رلة U/V پست ۱۰ كه برروي ۰٫۹P.U. و زمان ۰٫۵ ثانيه تنظيم است، تمامي ترانسهاي ۱A، ۲A، ۱B، ۲B، ۲C و ۲D اين پست را از مدار خارج مي نمايد.

ضعف رلياژ شمارة ۸: در گزارش شمارة ۰۲۰۵ مي بينيم كه طراح مجبور به خارج نمودن اين پست از مدار بريا نجات ساير موتورها مي باشد.

۵-۴-۳-در زمان ۱٫۳۸ ثانيه رله هاي U/V پستهاي ۰۰MSW01A و ۰۰MSW01B عمل نموده و موتورهاي مربوطه را از مدار خارج مي نمايد. در همين زمان رله U/V روي پست ۱۰MSW01A بعلت بي برق بودن اين پست موتورهاي زير را از مدار خارج مي نمايد.