شماره ركورد
33217
پديد آورنده
اميد برفي
عنوان
پيشبيني رفتار ژنراتور سنكرون در شرايط خطاي سنكرون شدن خارج از فاز (SOP) با درنظرگرفتن تجهيزات جانبي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي برق
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1403/11/27
استاد راهنما
دكتر ابوالفضل واحدي
استاد مشاور
دكتر عليرضا سبوحي
دانشكده
مهندسي برق
چكيده
يكي از الزامات طراحي و ساخت توربو ژنراتورهاي سنكرون، محاسبه و ارزيابي گشتاور در شرايط مختلف خطا است. براي اين منظور معمولاً سه نوع خطاي اتصال كوتاه سهفاز، اتصال كوتاه فاز به فاز و همگامسازي خارج از فاز مورد بررسي قرار ميگيرند. خطاي همگامسازي خارج از فاز ميتواند مقادير گشتاور الكترومغناطيسي زيادي (بيشتر از گشتاور تحت خطاي اتصال كوتاه سهفاز) به ماشين وارد كند و اين گشتاور در طراحي ژنراتور و ادوات متصل به شفت از اهميت ويژهاي برخوردار است. خطاي همگامسازي خارج از فاز زماني اتفاق ميافتد كه اختلاف زاويه بين دو سر كليد متصلكننده ژنراتور به شبكه قدرت يكسان نباشد. در واقع، اين خطا هنگام اتصال ژنراتور به شبكه اتفاق ميافتد كه ميتواند ناشي از خطاي سيستمي، اپراتوري و يا عملكرد كليد بازبست باشد. همچنين بايد بدترين شرايط از لحاظ اختلاففاز ولتاژهاي پايانه ماشين و شبكه قدرت، اندازه ولتاژ و فركانس نيز در مطالعات لحاظ شوند. به دليل شكل خاص و متفاوت تغييرات گشتاور در شرايط خطاي همگام¬سازي خارج از فاز، معمولاً اين خطا براي تحليل ديناميك روتور، بحراني¬ترين شرايط را ايجاد مي¬كند؛ لذا بررسي و تحليل و پيشبيني رفتار مجموعه ژنراتور سنكرون و بخشهاي متصل، از اهميت بسزايي برخوردار است. در واقع روابط تحليلي موجود براي محاسبه گشتاور ناشي از خطاي همگامسازي خارج از فاز كه در برخي مراجع آورده شدهاند، نسبتاً ساده و تقريبي بوده و صرفاً پيك اين منحني را محاسبه مينمايد، اما فاقد ترمهاي ميرايي است. همچنين خطاي همگامسازي خارج از فاز تحت عناويني همچون Synchronizing Out of Phase (SOP) و Out of Phase Synchronization (OPS) در مراجع بيان شده است. در اين پاياننامه بهمنظور حفظ يكپارچگي از اصطلاح SOP استفاده خواهد شد.
در اين پاياننامه ضمن بررسي علت و پيشينهي خطاي همگامسازي خارج از فاز، به بررسي تأثير زواياي همگامسازي مختلف و شرايط برابري و نابرابري ولتاژ و فركانس بر پارامترهاي ژنراتور سنكرون بهويژه گشتاور پرداخته شده است. نتايج نشان ميدهد كه بر خلاف بسياري از پژوهشهاي پيشين، اثر تغييرات ولتاژ و فركانس بر گشتاور حداكثري غيرقابلاغماض است. شبيهسازي انجام شده در اين مقاله با استفاده از محيط نرمافزار متلب انجام شده است. همچنين مقايسهاي بين نتايج حاصل از شبيهسازي و محاسبات تحليلي نيز آورده شده است.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/01/20
عنوان به انگليسي
Prediction of synchronous generator behavior in Synchronizing Out-of-Phase (SOP) fault conditions by considering peripheral equipment
تاريخ بهره برداري
1/1/1900 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
اميد برفي
چكيده به لاتين
One of the essential requirements for the design and construction of synchronous turbo generators is the calculation and evaluation of torque under various fault conditions. For this purpose, three types of faults are typically analyzed: three-phase short-circuit, phase-to-phase short-circuit, and synchronizing out-of-phase (SOP) faults. The out-of-phase synchronization fault can introduce significant electromagnetic torque—exceeding that generated under a three-phase short-circuit fault—which makes it a crucial factor in generator and shaft design. SOP fault occurs when there is a phase angle difference between the two ends of the circuit breaker connecting the generator to the power grid. This fault may arise when the generator is connected to the grid due to a system malfunction, operator error, or improper shutdown key operation. Moreover, worst-case scenarios regarding the phase difference between the machine and power network terminal voltages, voltage magnitude, and frequency should be considered in studies. Due to the unique and distinct nature of torque variations under out-of-phase synchronization fault conditions, this fault generally imposes the most critical conditions for rotor dynamics analysis. Therefore, investigating, analyzing, and predicting the behavior of the synchronous generator set and its connected components is of utmost importance. The existing analytical models for calculating the torque induced by out-of-phase synchronization fault, as presented in some references, are relatively simplistic and approximate. These models only estimate the peak torque of the response curve and lack damping terms, which are essential for a more precise and comprehensive analysis. This fault is also described in the references under titles such as Synchronizing Out of Phase (SOP) and Out of Phase Synchronization (OPS). In this thesis, the term SOP will be used for consistency.
In this thesis, the causes and background of out-of-phase synchronization faults are examined, along with an investigation of the effects of different synchronization angles and voltage and frequency mismatches on the parameters of synchronous generators, particularly torque. The results indicate that contrary to many previous studies, the impact of voltage and frequency variations on peak torque is significant and cannot be neglected. The simulations in this study were conducted using MATLAB software. Additionally, a comparison between the simulation results and analytical calculations is presented.
كليدواژه هاي فارسي
همگامسازي خارج از فاز , ژنراتور سنكرون , گشتاور الكترومغناطيسي
كليدواژه هاي لاتين
Out-of-phase synchronization , Synchronous generator , Electromagnetic torque
Author
Omid Barfi
SuperVisor
Dr. Abolfazl Vahedi