ДИЗЕЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ - КРАТКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Принимая решение о приобретении генераторной установки, всегда необходимо иметь в виду несколько основных аспектов, таких как: какого типа купить генераторную установку, где её установить и как её установить. Данные рекомендации помогут Вам быть более информированным при общении с представителями отдела продаж в течение процесса выбора и приобретения генераторной установки. Выбор дизель-генератора не представляет никаких сложностей, если Вы затратите некоторое время на более детальное изучение определенных требований.

Первое, что необходимо будет изначально решить - так это определить: в качестве какого источника электроэнергии будет работать генераторная установка. Автономный источник требуется в тех случаях, когда у Вас нет иного источника питания, нежели приобретаемая генераторная установка. Если же Ваше оборудование уже питается от промышленной сети, и Вам требуется обезопасить себя от нежелательных последствий от его исчезновения или некачественных характеристик, то следует выбирать резервный источник.

Правильный выбор мощности дизель-генератора, пожалуй, самый ответственный момент. Ведь именно от мощности зависит и стоимость генераторной установки. Если мощность дизель-генератора выбрана близко к расчетной мощности подключаемых к ней электроприемников, то дальнейшее наращивание их количества приведет к перегрузке генераторной установки, в тоже время завышенная мощность дизель-генератора нежелательно скажется при эксплуатации самого дизеля. Мы рекомендуем, чтобы генераторная установка никогда продолжительно не работала на нагрузку менее 25% от своей номинальной мощности. Оптимальная нагрузка дизель-генератора 35-75%. Дополнительными факторами, которые могут повлиять на мощность дизель-генератора, являются климатические факторы. Чем выше установлена генераторная установка над уровнем моря, и чем выше окружающая температура и влажность, тем ниже отдаваемая мощность генератора.

Генераторные установки могут вырабатывать однофазное или трехфазное напряжение. В бытовых сетях мощности электроприемников относительно невелики, двигательные нагрузки практически отсутствуют и, в основном, доминирует однофазная нагрузка. Для промышленных нагрузок требуется, как правило, трехфазный источник питания. На дизель-генераторах с выходным трехфазным напряжением 400В всегда можно получить однофазное напряжение 230В. Трехфазное напряжение 230В используется крайне редко и применяется только для питания специальных электроприемников (с частотой 400 Гц).

50 Гц, а разве может быть иначе? В России частота напряжения большинства электроприемников общепромышленного назначения принята равной 50Гц. Для питания некоторых специальных электроприемников применяется напряжение 230 В частотой 400Гц. Те, кто обладает такими электроприемниками, в данных "кратких рекомендациях" обычно не нуждаются.

Если генераторную установку предполагается использовать в качестве автономного источника питания, то, как правило, она должна предусматривать работу на открытом воздухе при всех разбросах сезонных температур: от -50С до +50С. Исключения составляют случаи, когда дизель-генератору, проектом потребителя, предусматривается постоянное место установки. В таких случаях генераторная установка обычно устанавливается в специальном отапливаемом, вентилируемом помещении. В этом случае следует приобретать дизель-генератор стационарного исполнения. Если же дизель-генераторную установку предполагается использовать в качестве резервного источника питания, то её работа возможна только при температуре в помещении, или в специальном погодозащитном кузове-контейнере. Иного быть не должно, т.к. функция резервирования сети предусматривает скорейший прием нагрузки после пропадания основного источника, что было бы невозможно сделать при размещении на открытой площадке не защищенного кожухом дизель-генератора. Двигатель генераторной установки в данном случае всегда находится в подогретом состоянии.

Для автономных передвижных установок нейтраль выбирается изолированной. Согласно "Правил устройств электроустановок" при питании стационарных электроприемников от автономных источников питания режим нейтрали источника питания и защитные меры должны соответствовать режиму нейтрали и защитным мерам, принятым в сетях стационарных электроприемников. Поэтому, для дизель-генераторов, используемых в качестве "резерва промышленной сети", нейтраль выбирается глухозаземленной.

Достигнуть большей продолжительности необслуживаемой работы дизель-генератора можно двумя способами: увеличивая объемы топливных расходных емкостей самих дизель-генераторов или же организуя автоматизированную подачу топлива и масла в расходные емкости по топливопроводам из емкостей-хранилищ. Для автономных передвижных установок ввиду невозможности использования обеих способов продолжительность необслуживаемой работы составляет 4 часа (для станций мощностью до 30 кВт - 8 часов). Для автономных стационарных возможна установка топливного бака большей емкости - на непрерывную работу 24 часа (для станций мощностью от 60 кВт в этом случае реализуется автоматическая закачка топлива из внешней емкости-хранилища). Для резервных дизель-генераторов рекомендуемое время необслуживаемой работы - 24 часа. Установка дополнительного оборудования для непрерывной работы электростанции в течение 150-240 часов - достаточно дорогой вариант и не всегда экономически оправдан.

Если генераторную установку предполагается эксплуатировать в качестве автономного источника в незащищенных от воздействия окружающей среды условиях, то следует выбирать электроагрегат под капотом, защищающим дизель-генератор от воздействия атмосферных осадков или под капотом на прицепе (во втором случае облегчается транспортировка к месту эксплуатации). В случае эксплуатации дизель-генератора в качестве автономного или резервного источника в специальном отапливаемом, вентилируемом помещении выбирают исполнение электроагрегата без капота. Если специализированное помещение отсутствует, а его строительство связано с большими материальными затратами, то более экономически более выгодно приобретать дизель-генератор, установленный внутри утепленного кузова-контейнера на раме, раме-салазках (облегчается перемещение электростанции в пределах площадки размещения) или на прицепе (в последнем случае облегчается транспортировка к месту эксплуатации и ее перемещение в пределах площадки размещения).

В случае эксплуатации дизель-генератора в качестве автономного источника электроснабжения в зависимости от предназначения агрегата и наличия обслуживающего персонала различают четыре основных режима управления и контроля дизель-генератором:

• Ручной режим - при постоянном присутствии обслуживающего персонала. Наиболее простая в управлении генераторная установка. Обладает всеми основными функциями по управлению и контролю.
• Ручной и автоматический режим - все функции по управлению и контролю дизель-генератором автоматизированы. Пуск и вхождение в рабочий режим осуществляются с минимальным участием обслуживающего персонала. Постоянное присутствие персонала необходимо только для проведения технического обслуживания агрегата. Функции контроля по дизель-генератору существенно расширены.
• Ручной режим и управление с дистанции - в дополнение к функциям по ручному управлению имеется возможность ограниченного управления и контроля с дистанции (до 25 м).
• При управлении с дистанции через компьютер оператор имеет возможность полнофункционального мониторинга генераторной установки, находясь на неограниченном расстоянии от неё. Применяется только при высокотехнологических, разветвленных системах электроснабжения объекта, или группы объектов с единого диспетчерского пункта. Функции контроля по дизель-генератору существенно расширены по сравнению со всеми вышеперечисленными режимами.

При эксплуатации в качестве резервного источника электроснабжения выбор следует делать между двумя режимами: автоматическим и автоматическим с управлением с дистанции через компьютер. Выбор последнего режима рационален при электроснабжении группы разноудаленных объектов с контролем с единого диспетчерского пункта (например, группа подстанций в системе облэнерго, группа районных узлов связи и т.д.).

На электростанции, предназначенные для эксплуатации в качестве автономного (единственного) источника электроснабжения эти требования не распространяются.

Параметры по бесперебойности электроснабжения распространяются только на те генераторные установки, которые являются дополнительным к уже существующему (резервным) источником питания в системе электроснабжения особо ответственных электроприемников (электроприемники 1-й категории). Для большинства таких электроприемников кратковременное отсутствие напряжения (до 20 сек.), вызванное временем на автоматическое переключение с одного источника питания на другой, не приводит к ущербу здоровья и безопасности людей, к массовому браку продукции, к существенному возрастанию вероятности техногенной аварии и к другим серьезным последствиям.

Если же вероятность всех вышеперечисленных случаев высока, то перерыв в электроснабжении не допустим. В этом случае в качестве резервного питания целесообразно использовать генераторную установку совместно с источником бесперебойного питания (ИБП). В связи с тем, что стоимость таких ИБП зачастую превосходит стоимость дизель-генератора, то в каждом конкретном случае рекомендуется проводить технико-экономическое обоснование такой системы электроснабжения.

Приобретая генераторную установку, следует заранее знать на какие виды электроприемников она будет работать. Бытовая нагрузка (в жилых помещениях, рабочих офисах) в основном осветительная. Промышленная нагрузка обычно силовая с преобладанием индуктивной составляющей (двигательная нагрузка) или активной (электрические печи). Тиристорная нагрузка имеет место на тех объектах, где необходимо преобразовывать входное переменное напряжение в выпрямленное (для подзарядки большого количества аккумуляторных батарей, питания двигателей постоянного тока) или преобразовывать переменное напряжение промышленной частоты в переменное напряжение другой частоты. В качестве примеров объектов с выраженной тиристорной нагрузкой можно привести узлы связи, нефтяные (газовые) буровые установки.

Наряду с видами нагрузок, с целью обеспечения устойчивой и качественной работы всех систем дизель-генератора, необходимо знать характер изменения нагрузки. В связи с тем, что электростанция обычно питает не один, а группу разных периодически включаемых/отключаемых электроприемников, то суммарная нагрузка на электростанцию постоянно меняется. От скорости изменения нагрузки и от ее мощности зависят устойчивость и качество работы систем генераторной установки. Единожды правильно указав цикличность изменения нагрузки при первоначальном выборе электроагрегата, не возникнет вопросов по его дооснащению для корректной работы с фактической нагрузкой в ходе эксплуатации.

Качество частоты зависит от регулятора скорости двигателя. При работе на автономную нагрузку функциональные требования к регулятору скорости очень просты, именно поэтому в большинстве таких генераторных установок применяют обычный механический регулятор. В этом случае частота вращения двигателя (а, следовательно, и частота напряжения) зависит от величины нагрузки. Чем больше нагрузка, тем меньше частота. Обычно механический регулятор настраивается так, что при нагрузке 75-90% частота равна 50Гц. Соответственно на более малых нагрузках (10-30 % от номинала электроагрегата) частота будет в пределах 52-53 Гц. Большинство электроприемников допускают такие отклонения по частоте.

Однако имеется ряд электроприемников на основе микропроцессорной техники, тиристорных преобразователей в таких сферах деятельности как системы связи, теле- и радиовещания для которых необходимо поддерживать постоянную частоту 50 Гц вне зависимости от суммарной нагрузки на двигатель. Двигатель должен работать по так называемой астатической характеристике. Для реализации данного условия систему управления двигателя оснащают дополнительными дорогостоящими устройствами, обеспечивающими поддержание постоянной частоты вращения. Поэтому при выборе электроагрегата с такой системой управления надо быть абсолютно уверенным, что нагрузка не допускает отклонений по частоте, и применение данной системы экономически оправдано.

Необходимость в параллельной работе может возникнуть по следующим причинам: обеспечить повышенную надежность питания особо ответственных потребителей, обеспечить бесперебойность питания на период проведения технического обслуживания основного источника электроснабжения, необходимость компенсировать увеличение потребляемой мощности подключенной нагрузкой.

Принцип параллельной работы заключается в том, что дизель-генератор работает совместно с другим дизель-генератором или сетью на общие шины нагрузки. Из этого следует, что если агрегат предназначен для работы в качестве резервного источника электроснабжения, то использовать его для параллельной работы невозможно. Это связано с тем, что сам принцип резервирования подразумевает питание нагрузки только от одного источника.

Различают два основных вида параллельной работы - параллельная работа с другим (другими) дизель-генератором и параллельная работа с сетью. Параллельная работа с другим электроагрегатом необходима для повышения надежности системы электроснабжения особо ответственных электроприемников и с целью компенсировать временный рост по мощности в часы пика нагрузки. Параллельная работа с сетью используется крайне редко и применяется только в случаях, когда необходимо обеспечить бесперебойность питания на период проведения технического обслуживания основного источника электроснабжения. Дизель-генератор должен работать в параллель сетью в данном случае кратковременно, только на период плавного перевода нагрузки на питание от сети на генератор и обратно.

Для того чтобы корректно войти в параллель с другим источником необходимо обеспечить ряд условий, т.е. провести синхронизацию этих источников. Для обеспечения удовлетворительной синхронизации обычно требуется минимальное количество приборов, и квалифицированный персонал может осуществить это вручную. Если планируется использовать генераторные установки для работы на сложные многосистемные ответственные нагрузки, где цена сбоя и развала системы электроснабжения от некорректного ввода в параллель велика, то рекомендуется использовать автоматическую синхронизацию.

Наиболее существенным аспектом параллельной работы является распределение нагрузок. Общая нагрузка, которая состоит из активной и реактивной составляющей, должна распределяться системами управления дизель-генератора пропорционально их обычным номинальным значениям. В простейшем случае это возможно за счет механического регулятора оборотов двигателя. Основным недостатком такого способа является то, что деление нагрузки больше основывается на настройке топливной системы регулятором, чем на выходной мощности генератора. Это может вызвать значительный дисбаланс нагрузки из-за различия характеристик, как регуляторов, так и двигателей. Другой недостаток является следствием того, что частота продолжает зависеть от нагрузки. Все проблемы по точности распределения, качеству и времени полностью исключаются при использовании системы автоматического распределения. При автоматическом распределении, с применением электронных устройств, выходная мощность электроагрегатов распределяется от общей точки - частоты 50 Гц. Это позволяет добиться существенного улучшения качества, и главное, стабильности работы такой системы электроснабжения.