Турбины и дизельные двигатели
Основными типами тягачей, используемых в генераторных установках с двигателем, предназначенными для промышленных объектов и коммерческих зданий, являются дизельные двигатели, газовые турбины и паровые турбины. Турбины используются главным образом для производственных комплексов, тогда как дизельные двигатели могут использоваться как для производственных, так и для резервных комплектов.
Типичные схемы питания для резервных и производственных генераторных установок
Темы, рассмотренные в этой статье, не зависят от типа используемого первичного двигателя, и поэтому будет использоваться генераторный генератор с общим термином. Выбор первичного двигателя определяется такими соображениями, как доступность и тип топлива и не рассматривается в этой технической статье.
Поскольку дизельные двигатели очень часто используются, будет предоставлена конкретная информация о дизель-генераторных установках.
Резервные генераторные установки
Типичный запас основных грузов для коммерческих зданий, небольших промышленных площадок или для аварийного питания для единичных подстанций на более крупном участке показан на рисунке 1.
В нормальных рабочих условиях основная нагрузка подается от электросети. При потере этого питания отключается автоматический выключатель Q3 шины, запускается генераторный агрегат, а затем нагрузка подается резервным генератором путем замыкания автоматического выключателя генератора Q2.
Рисунок 1 - Типичное аварийное снабжение для небольших промышленных объектов
ИБП подают критические нагрузки, которые не могут принять отказ от электропитания. ИБП оснащен статическим выключателем, который немедленно отключит модуль выпрямителя / инвертора в случае внутренней неисправности и, таким образом, обеспечит непрерывную подачу электроэнергии.
Типичные размеры генераторной установки для этой схемы составляют от 250 кВА до 800 кВА. Преимуществом этой схемы является ее простота и ясность. Все существенные нагрузки подключаются к той же сборной шине, что и генераторная установка, и поэтому не требуется сброс нагрузки. Время автономной работы ИБП обычно может быть ограничено 10 минутами, так как ИБП будет поставляться аварийным питанием.
Как нормальное, так и резервное питание ИБП следует брать с основной сборной шины.
Часто для крупных промышленных объектов часто используется централизованная система аварийного питания, как показано на рисунке 2. Главный аварийный коммутатор обычно поставляется от утилиты, хотя на некоторых сайтах один из генераторных установок может работать в постоянном режиме.
Аварийный распределительный щит предназначен для обеспечения параллельной работы генераторных установок, а также для подключения к электросети.
Рисунок 2 - Типичный аварийный источник для крупных промышленных объектов
Автоматическая передача от утилиты к аварийному питанию выполняется на каждой подстанции. Так как аварийный распределительный щит, как правило, включен, можно использовать быстрые передачи без потери загрузки установки.
Использование централизованного аварийного питания имеет следующие преимущества:
- меньше генераторных установок для сайта (обычно не более 2),
- бесперебойное питание с постоянной энергией, позволяющее использовать схемы быстрой передачи,
- без потери аварийного питания из-за обслуживания одной генераторной установки.
Генераторные установки для таких систем обычно находятся в диапазоне 1-4 МВт.
Тестирование нагрузки генератором 500 кВА
2. Производственные генераторные установки
Для удаленных объектов, не имеющих питания, используются несколько генераторных установок. Типичная система распределения показана на рисунке 3.
Количество наборов N будет зависеть от требуемой мощности, но поскольку генераторные установки требуют периодического технического обслуживания, мощность установки должна быть обеспечена с помощью N - 1 комплектов без какого-либо сброса нагрузки.
Размер генераторной установки должен быть таким, чтобы они загружались как минимум на 50%. Плохой коэффициент нагрузки может нанести ущерб наборам. Например, дизельные двигатели, нагруженные менее чем на 30%, не достигнут хорошей рабочей температуры, что приведет к плохому сгоранию и ухудшению смазочного масла.
Рисунок 3 - Промышленный участок без электроснабжения
Следует также учитывать работу установки на N-2 наборах, этот случай возникает, когда один комплект поддерживается, и возникает потеря дополнительного набора. Наибольший коэффициент начальной нагрузки F, который может использоваться с установленными N генераторами, так что сброс нагрузки не требуется для работы N - 2, можно определить из:
Например, самый высокий коэффициент нагрузки для N = 6 составит 80%. Автоматические выключатели часто используются для технического обслуживания. Во время нормальной работы станции все автоматические выключатели шины обычно закрыты. Расчеты короткого замыкания должны всегда учитываться при использовании N генераторов, так как нормально подключать резервные комплекты до отключения комплектов для обслуживания.
Источник питания с использованием местной генерации, как правило, значительно слабее, чем источник питания, и поэтому существует вероятность того, что для поддержания стабильности системы в условиях сбоя потребуется сброс нагрузки.
Определение того, сколько нагрузки нужно пролить, требует динамического моделирования сети для различных условий сбоя, таких как потеря генератора или короткое замыкание. Перед исследованием необходимо определить, какие рабочие конфигурации следует учитывать.
Условия работы с автоматическим выключателем шины как в открытом, так и в закрытом положениях значительно повысят сложность системы сброса нагрузки, поскольку каждая шина может работать независимо и потребует определенных критериев сброса нагрузки. Для большинства установок рекомендуется использовать только стандартную рабочую конфигурацию для динамического моделирования и определения стратегии сброса нагрузки.
На рисунке 3 показан каждый генератор, имеющий собственный трансформатор. Использование генераторных трансформаторов имеет ряд преимуществ:
- Обеспечивает гибкость в выборе напряжения генератора,
- Уменьшает пиковый ток короткого замыкания на основной плате,
- Позволяет использовать заземление генератора с высоким импедансом (уменьшает возможный ущерб генератору).
1 мегаваттный турбинный генератор с природным газом
Ссылка // Интеграция местной энергетики в промышленных объектах и коммерческих зданиях Т. Хейзелем (Schneider Electric)