Od redakcji 7-8/2017

Szanowni Państwo,Okladka
Od nowego roku czasopismo „Elektroinstalator” będzie miało nowego wydawcę. Opiekuńcze skrzydła nad tym najstarszym w branży elektroinstalacyjnej tytułem roztoczyło Wydawnictwo SIGMA-NOT.

Więcej…

Agregaty prądotwórcze


Niezawodność i pewność zasilania ma istotne znaczenie dla większości obiektów przemysłowych, użyteczności publicznej (biurowych, handlowych, usługowych, sportowych, kulturalnych, szkolnych, służby zdrowia, lotnisk, dworców kolejowych i autobusowych, poczty itp.) i wielorodzinnych mieszkalnych. Są to obiekty rozmaite i zasilane w różny sposób, a wynika to w głównej mierze z ich charakteru, wartości zapotrzebowanych mocy, różnych wymagań dotyczących niezawodności i pewności zasilania, różnych konfiguracji sieci elektroenergetycznej, odległości od stacji energetyki zawodowej oraz technicznych i ekonomicznych możliwości realizacji określonych rozwiązań [8].

7Wprowadzenie

Większość użytkowanych obecnie odbiorników energii elektrycznej to urządzenia, które wymagają ciągłego zasilania energią elektryczną o określonych parametrach. Każdy, nawet najmniejszy zapad, zanik lub zakłócenie powstałe w sieci elektroenergetycznej może spowodować straty związane z przestojami urządzeń, ich wadliwą pracą lub uszkodzeniem [9].

Dlatego tak istotny jest odpowiedni poziom niezawodności i pewności zasilania, który można uzyskać m.in. przez stosowanie rezerwowych źródeł zasilania (agregatów prądotwórczych, zasilaczy UPS, zespołów agregat prądotwórczy/UPS) wyposażonych w automatykę SZR (Samoczynne Załączanie Rezerwy). Przy czym efektywne ekonomicznie rozwiązanie wymaga podziału układu zasilania takich obiektów na sekcje o zróżnicowanych poziomach niezawodności: zasilania podstawowego nierezerwowanego, zasilania podstawowego rezerwowanego i o bezprzerwowym gwarantowanym zasilaniu [8]. Przedstawia to rys. 1.

Zalecenia dotyczące konieczności stosowania rezerwowych źródeł zasilania zawarte są w polskich i europejskich normach [4,5] oraz w podstawowym akcie wykonawczym do ustawy „Prawo budowlane" [1] – rozporządzeniu [2], a w przypadku obiektów ochrony zdrowia w rozporządzeniu [3].

Rozporządzenie [2] nakazuje, aby budynek, w którym zanik napięcia w sieci zasilającej może spowodować zagrożenie życia lub zdrowia ludzi, poważne zagrożenie środowiska, a także znaczne straty materialne, był zasilany co najmniej z dwóch niezależnych, samoczynnie załączających się źródeł energii elektrycznej oraz aby był wyposażony w samoczynnie załączające się oświetlenie awaryjne (zapasowe lub ewakuacyjne). Ponadto określa, że w budynku wysokościowym jednym ze źródeł zasilania powinien być zespół prądotwórczy. Przy czym o sposobie realizacji tych wymagań decyduje projektant instalacji elektrycznej w budynku.

Natomiast rozporządzenie [3] nakazuje, aby źródłem rezerwowym zaopatrzenia szpitala w energię elektryczną był agregat prądotwórczy wyposażony w funkcję autostartu, zapewniający co najmniej 30% potrzeb mocy szczytowej obiektu. Ponadto obliguje do zainstalowania urządzenia zapewniającego odpowiedni poziom bezprzerwowego podtrzymania zasilania [9].

Problematyka dotycząca niezawodności i pewności zasilania jest obecnie coraz bardziej istotna. Dlatego ważne jest przedstawienie wspomnianych wcześniej rezerwowych źródeł zasilania: agregatów prądotwórczych, zasilaczy UPS i zespołów agregat prądotwórczy/UPS. W artykule zajęto się pierwszym rodzajem tych źródeł – agregatami prądotwórczymi.

Agregaty prądotwórcze
Agregaty prądotwórcze to prądnice bądź generatory napędzane najczęściej silnikiem spalinowym wysokoprężnym, rzadziej turbiną gazową. Stanowią źródło zasilania energią elektryczną z możliwym bardzo długim czasem podtrzymania (nawet do kilku dni). Ponieważ rozruch agregatu trwa zwykle od kilku do kilkunastu sekund, dlatego jego wykorzystanie jako źródła zasilania awaryjnego może mieć miejsce jedynie w przypadku zasilania odbiorów, dla których taka przerwa w zasilaniu jest dopuszczalna. Agregaty prądotwórcze mogą również stanowić główne źródło zasilania obiektu zamiast sieci elektroenergetycznej.

Agregaty prądotwórcze produkowane są w bardzo szerokim zakresie mocy znamionowych, od kilku kW do kilku MW [10]. Przy czym na rynku krajowym dostępnych jest wiele rozwiązań, które można podzielić pod względem różnych kryteriów (np. rodzaj silnika napędowego, rodzaj prądnic, sposób zabudowy, rodzaj sterowania, czas rozruchu, występowanie koła zamachowego w układzie).

Klasyfikacja, z punktu widzenia rodzaju silnika napędowego zastosowanego w agregacie prądotwórczym, wyróżnia agregaty benzynowe i wysokoprężne. Pierwsze są stosowane dla rozwiązań o mocach nieprzekraczających 12-15 kW, drugie w zakresie mocy od kilku kW do kilku MW [10]. W pierwszych zastosowano chłodzenie powietrzem, w drugich cieczą.

Klasyfikacja, z punktu widzenia rodzaju prądnicy zastosowanej w agregacie prądotwórczym, wyróżnia agregaty jednofazowe i trójfazowe. Pierwsze są stosowane dla rozwiązań o mocach nieprzekraczających 10 kW, realizowanych w wykonaniu asynchronicznym, drugie w zakresie mocy od kilku kW do kilku MW są wykonane jako synchroniczne [12]. Klasyfikacja, z punktu widzenia rodzaju sterowania zastosowanego w agregacie prądotwórczym, odróżnia agregaty sterowane ręcznie za pomocą linki rozruchowej lub stacyjki z kluczykiem oraz uruchomiane automatycznie lub automatycznie z układem SZR.

Klasyfikacja ze względu na czas rozruchu (czas, jaki upływa od chwili zaniku napięcia w sieci elektroenergetycznej do chwili jego podania z generatora agregatu prądotwórczego) wyróżnia agregaty: z długotrwałym zanikiem napięcia, z krótkotrwałym zanikiem napięcia i bez zaniku napięcia. Te pierwsze są urządzeniami powszechnie stosowanymi w układach zasilania awaryjnego [13].
8Klasyfikacja ze względu na występowanie koła zamachowego w układzie wyróżnia dwa podstawowe rozwiązania agregatów prądotwórczych: bez koła zamachowego i z kołem zamachowym [11].
Przykładowe rozwiązania agregatów prądotwórczych przedstawiono na rys. 2. Najwyższą jakością i trwałością cechują się agregaty prądotwórcze z prądnicami synchronicznymi napędzanymi wysokoprężnymi silnikami Diesla o znamionowej prędkości obrotowej 1500 obr./min, chłodzone cieczą [12]. Takiej konstrukcji agregaty budowane są w zakresie mocy do kilku MW.

Dla agregatów prądotwórczych charakterystyczne są m.in. takie parametry jak: moc znamionowa, napięcie wyjściowe, klasa wykonania. Moc znamionowa obejmuje trzy rodzaje: moc trwałą (ciągłą) COP (ang. Continuous Power) określoną bez limitu godzin, którą agregat jest w stanie dostarczać w sposób ciągły przez nieograniczony czas w roku, moc szczytową PRP (ang. Prime Power) − największą moc możliwą do uzyskania przez agregat i moc awaryjną LTP (ang. Limited Power) określoną dla limitu czasowego 500 godzin w roku [12].

Klasa wykonania informuje, jak dokładne napięcie wytwarza dany agregat (amplituda, kształt, częstotliwość – dokładną wartość oraz stabilność tych parametrów) [6]. Jest równoważna klasie wymagań i decyduje o tym, jaką grupę odbiorników agregat może zasilać. Wyróżnia się cztery klasy wymagań: G1, G2, G3 i G4 [6].

Klasa G1 dotyczy odbiorników, które przy zasilaniu wymagają spełnienia podstawowych parametrów w zakresie napięcia i częstotliwości (np. oświetlenie, ogrzewanie elektryczne itp.). Klasa wymagań G2 dotyczy zasilania odbiorników, dla których wymagania w zakresie jakości dostarczanej energii elektrycznej są zbliżone do wymagań określonych w odniesieniu do publicznych sieci elektroenergetycznych (np. oświetlenie, pompy, wentylatory, dźwigi itp.).

W przypadku zmian w obciążeniu dopuszczalne są chwilowe odchylenia od znamionowych wartości napięcia i częstotliwości. Klasa wymagań G3 dotyczy zasilania odbiorników o zwiększonych jakościowych wymaganiach w zakresie dostarczanej energii elektrycznej (np. zasilacze UPS, systemy telekomunikacyjne itp.). Klasa wymagań G4 dotyczy zasilania odbiorników o wysokich wymaganiach w zakresie dostarczanej energii elektrycznej. Im wyższa jest więc klasa, tym lepszej jakości agregat. Generalnie do zasilania urządzeń elektronicznych powinno się stosować agregat klasy nie niższej niż G2 [10]. Uzyskanie klasy wykonania G3 wiąże się przede wszystkim z koniecznością zastosowana elektronicznej regulacji prędkości obrotowej silnika [12].

Głównymi elementami konstrukcyjnymi każdego agregatu są: silnik spalinowy (najczęściej silnik wysokoprężny lub benzynowy), generator (prądnica) wraz z układem automatycznego wzbudzenia, regulator prędkości obrotowej, regulator napięcia generatora, układ sterowania, układ automatyki SZR (opcjonalnie), układ rozruchu, analizator sieci, system monitorujący pracę agregatu, rozdzielnica i aparatura łączeniowa.

(...)

dr hab. inż. Waldemar Dołęga,
Politechnika Wrocławska

Pełna wersja artykułu w EI 3/2016 do zakupu na portalu www.e-czasopismo.pl oraz www.magazyn-online.com

 

Wyszukiwarka

like Newsletter!

like Nowości!

quote Na skróty

like Najczęściej czytane!

like Polecamy!

Znajdź nas na facebooku!

UWAGA! Ten serwis używa cookies i podobnych technologii.

Brak zmiany ustawienia przeglądarki oznacza zgodę na to. Czytaj więcej…

Zrozumiałem