Тематичний архів статей

Рекомендації З Добору Потужності електростанцій


1. У статті наведені рекомендації по підбору потужності електрогенераторних установок.

2.2. ОБМЕЖЕННЯ, ПОВ'ЯЗАНІ З УМОВАМИ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

2.2.1. Умови навколишнього середовища для нормальної роботи електростанцій
  2.2.1.1. Дизельні двигуни
Відповідно до вимог стандарту ISO 3046/1 значення номінальної потужності дизельних двигунів у стаціонарних умовах експлуатації відповідає наступним параметрам навколишнього середовища:
- Температура 25 ° С;
- Тиск 0,1 МПа (750 мм ртутного стовпа);
- Відносна вологість 30%.
  2.2.1.2. Синхронні генератори
Відповідно до вимог стандартів IEC 34-1, ISO 8528-3 і CEI 2-3 умовами нормальної роботи синхронних генераторів в стаціонарних умовах відповідають такі параметри навколишнього середовища:
- Температура 40 ° С;
- Висота над рівнем моря 1000 м (тиск 0,09 мПа, 674 мм ртутного стовпа).

2.2.2. Експлуатація дизельного генератора при інших параметрах навколишнього середовища
У разі зміни реальних параметрів навколишнього середовища щодо зазначених в 2.2.1, необхідно зменшити вихідну потужність двигуна і генератора.
Основні значення параметрів навколишнього середовища, при яких генераторна установка буде працювати, повинні бути чітко вказані при оформленні замовлення на покупку установки. При цьому будь-яка зміна умов експлуатації має бути встановлено як можна раніше. Зокрема, замовник повинен звернути особливу увагу на наступні параметри навколишнього середовища:
1) граничні значення температури навколишнього середовища;
2) висота над рівнем моря, а краще граничні значення атмосферного тиску. Для пересувних генераторних установок повинні бути вказані максимальне і мінімальне значення висоти над рівнем моря.
3) відносна вологість при різних температурах і тиску навколишнього середовища, особливо - значення відносної вологості при максимальній температурі;
4) граничні значення температури охолоджуючої рідини для установок, оснащених замість радіатора теплообмінником (поставляються на вимогу замовника);
5) будь-які інші особливі умови експлуатації, які можуть призвести до скорочення періодичності технічного обслуговування, наприклад:

• запиленість атмосфери;
• параметри морського середовища для суднових генераторних установок;
• наявність у навколишньому середовищі хімічних забруднень;
• наявність підвищеного рівня радіації;
• великі зовнішні навантаження або вібрація (викликані, наприклад, сейсмічною активністю або вібрацією від розташованого поруч обладнання).

Якщо фактичні умови експлуатації ДЕС не визначені на етапі укладання договору, то при виборі величини номінальної потужності дизельних двигунів приймаються умови навколишнього середовища, наведені в 2.2.1.1.
Якщо умови навколишнього середовища згодом змінюються, фірма виробник повинна бути сповіщена про це у встановленому порядку, для того щоб провести нові розрахунки, пов'язані зі зміною номінальних робочих характеристик, а також здійснити повторну доведення механізмів.
Зміни номінальних робочих характеристик дизельних двигунів передбачені стандартом ISO 3046/1. Спеціальні дії щодо зміни номінальних робочих характеристик виконуються у відповідності з фактичними умовами експлуатації.
В якості додаткової інформації можна використовувати такі таблиці і графіки:

• таблицю зміни номінальних робочих характеристик для двигунів з атмосферним повітро-забірної системою (табл. 2 - B);
• графік вибору двигунів з наддувом (рис. 2-A);
• графік вибору двигунів з наддувом і охолодженням (рис. 2-B).

Зміна номінальних робочих характеристик синхронних генераторів в порівнянні з дизельними двигунами менш критично. Тому, як правило, зміни виробляють у дизельного двигуна.
Цифри, наведені в таблиці 2-А, представляють собою довідкову інформацію для визначення величин зниження номінальних робочих характеристик синхронних генераторів. Для отримання більш точних значень звертайтеся до документації виробника.

Температура навколишнього середовища, ° С 30 35 40 45 50 55 60

Коефіцієнт зниження потужності-K1 1,05 1,03 1 0,96 0,92 0,88 0,84

Висота над рівнем моря, м 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 2222 2281.

Коефіцієнт зниження потужності - K2 1 0,97 0,95 0,92 0,89 0,86 0,83

Табл. 2-А. Показові коефіцієнти зміни потужності самовентіліруемого синхронного генератора IP2I з повітряним охолодженням, відповідні зміни умов навколишнього середовища.

Щоб отримати номінальну потужність електростанції при різних зовнішніх умовах відповідно до стандарту, необхідно в розрахунку номінальної потужності електрогенератора використовувати коефіцієнти К1 і K2.

НАПРИКЛАД:
Дизельний генератор потужністю 64 кВт (80 кВА), зі стандартними умовами експлуатації: температура зовнішнього середовища 25 ° C, атмосферний тиск 100 мм ртутного стовпа, відносна вологість повітря 30%.
  Установка складається з:
• двигуна з наддувом потужністю, за вищезазначених умов, 72 кВт;
• генератора змінного струму з потужністю (Sr) 80 кВА, при 40 ° C та атмосферному тиску 1000 мм ртутного стовпа; к.к.д. генератора змінного струму приймається рівним 89%.

Нам необхідно перевірити максимально можливу потужність установки при атмосферному тиску 1500 мм. ртутного стовпа і температурі навколишнього середовища 45 ° C.
Коефіцієнт зміни номінальних робочих характеристик двигуна, взятий з таблиці на рис. 2-А, дорівнює 0,75. Тому номінальна потужність двигуна за вищезазначених умов буде: 0,75 x 72 = 54 кВт. Беручи до уваги к.к.д. генератора змінного струму, повна номінальна потужність установки буде: 54 x від 0,89 = 48 кВт.
Щоб визначити, чи відповідає генератор змінного струму зазначеним вимогам, величина зниження номінальних робочих характеристик генератора змінного струму визначається величинами коефіцієнтів К1 і K2 з табл. 2-A. Фиксируемая потужність задається як: К1 x K2 x Sr.
Це означає, що при К1 = 0,96 і K2 = 0,97 максимальна фіксується потужність дорівнюватиме: 0,96 x 0,97 x 80 = 74,4 кВА, а активна потужність при величині cos ср = 0,8 буде дорівнює : 74,4 x 0,8 = 59,2 кВт. Отже, генератор змінного струму для заданої вихідний потужності установки (48 кВт) обраний правильно.

Рекомендації З Добору Потужності електростанцій

Малюнок 2-А. Коефіцієнти зміни потужності двигунів з наддувом в залежності від умов навколишнього середовища.

Рекомендації З Добору Потужності електростанцій

Малюнок 2-B. Коефіцієнти зміни потужності двигунів з наддувом і проміжним охолоджувачем в залежності від умов навколишнього середовища.

2.3. ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ ОБМЕЖЕННЯ

2.3.1. Загальні відомості
На етапі прийняття технічної пропозиції користувач або замовник повинен повідомити про всі умови експлуатації, які можуть вплинути на роботу генераторної установки. На додаток до інформації про зовнішні умови, про яку йдеться в п. 2.2, повинні бути зазначені характеристики навантаження, тобто потужність, напруга і коефіцієнт потужності. Особливу увагу в представленій інформації слід приділити визначенню послідовності підключення навантаження до лінії електроживлення, як це описано в п. 2.3.7.

2.3.2. Номінальна потужність
Номінальна потужність ДДУ - це вимірювана в кВт активна потужність на клемах електрогенератора при номінальній напрузі і частоті і заздалегідь заданих параметрах умов навколишнього середовища (див. також п. 12.2.1.1). Номінальна потужність повинна відповідати вимогам стандартів ISO 8528/1 та 3046/1. Відповідні визначення наведені нижче:

2.3.2.1. Безперервна потужність ДДУ (стандарт ISO 8528-1 п. 13.3.1)
Безперервна потужність - це потужність, що віддається установкою безперервно протягом необмеженої кількості годин на рік, з перервами на технічне обслуговування, визначеними виробником, при заздалегідь заданих умовах навколишнього середовища (див. також п. 2.2.1.1).
Перевантаження на 10% припустима тільки під час регулювання (короткочасні навантаження і раптові зміни навантаження), але не при звичайному режимі постачання споживачів електроенергією.

2.3.2.2. Основна потужність ДДУ (стандарт PRP/ISO 8528/1 п. 13.3.2)
Основна потужність - це максимальне значення віддається установкою потужності, за один цикл протягом необмеженої кількості годин, між заданими виробником інтервалами на технічне обслуговування при заздалегідь заданих зовнішніх умовах (див. також п. 2.2.1.1). Середня потужність, що отримується протягом 24 годин, не повинна перевищувати 80% від номінальної потужності силової установки.
Перевантаження на 10% припустима тільки під час регулювання.

2.3.2.3. Потужність ДГУ при обмеженому часі експлуатації (стандарт LTP/ISO 8528-1 п. 13.3.3)
 
Потужність електростанції при обмеженому часі експлуатації - це максимальна віддається потужність при заздалегідь заданих зовнішніх умовах не більше, ніж за 500 годин на рік, з заданими виробником не більш, ніж 300-годинними перервами на технічне обслуговування. Вважається, що експлуатація з такою вихідною потужністю впливає на термін служби установки.
Перевантаження на 10% припустима тільки під час регулювання.

2.3.2.4. Максимальна потужність холостого ходу (або відповідно до стандарту ISO 3046 потужність на маховику)
 
Максимальна потужність холостого ходу - це максимально допустима потужність при роботі ДЕС зі змінною навантаженням протягом обмеженого числа мотогодин на рік (500 годин) при заздалегідь заданих умовах навколишнього середовища (див. також п. 2.2.1.1) у межах таких максимальних експлуатаційних обмежень: 22222281 .

• 100% навантаження при експлуатації протягом 25 годин на рік;
• 90% навантаження при експлуатації протягом 200 годин на рік.
Перевантаження не припустимі.

2.3.3. Частота
Генераторні установки зазвичай розробляються для експлуатації при числі оборотів в хвилину 1500 і 1800 при частоті, відповідно, 50 Гц і 60 Гц (4-х полюсний електрогенератор).
Відповідні двигуни обладнані механічними регуляторами, розташовані на насосі уприскування палива, і звичайно настроюються так, щоб при зміні споживаної потужності відхилення частоти обертання від заданої не перевищувало 5%. Частота вихідного струму, тому, повинна становити 52,5 Гц у режимі холостого ходу і 50 Гц при повному навантаженні.
При постійному навантаженні стандартний регулятор швидкості працює з точністю ± 0,5%.
Ці експлуатаційні характеристики відповідають стандарту ISO 3046/IV - Клас А1 і 8528-5 Клас G2.
Для виконання спеціальних технічних вимог можливе використовувати електронний регулятор, що забезпечує ізохронний режим роботи з точністю ± 0,25% відповідно до вимог стандарту 8528-5, клас G3/G4.

2.3.4. Напруга
На генератор встановлюється регулятор напруги електронного типу, здатний управляти напругою на вихід у відповідності до вимог стандарту 8528-5.
У разі застосування двигуна з наддувом, додаток миттєвої навантаження, що дорівнює 80% від номінальної, можливе тимчасове зниження оборотів до 10% від заданої величини.
Очевидно, що величини, зазначені для двигунів як з атмосферним воздухозаборной системою, так і з наддувом, можуть змінюватися в залежності від типу регулятора швидкості і використовуваного генератора.

2.3.5. Коефіцієнт потужності
Як вже говорилося вище, потужність генераторної установки - це активна потужність на вихідних клемах генератора, виражена в кВт. Номінальний коефіцієнт потужності - 0,8. Тому номінальна фіксується потужність в 1,25 рази більше номінальної активної потужності. Величина коефіцієнта потужності залежить від електричних параметрів навантаження. Дизельні електростанції, обладнані синхронними генераторами, відповідно до вимог навантаження здатні виробляти як активну потужність, так і реактивну потужність. Однак, у той час як активна потужність залежить від потужності дизельного двигуна (перетворюються механічну енергію в електроенергію за допомогою електрогенератора), реактивна потужність залежить від параметрів синхронного генератора. Отже, якщо коефіцієнт потужності відрізняється від cos ф = 0,8, необхідно брати до уваги наступне:

2.3.5.1. Навантаження при величині cos ф від 0,8 до 1
 
Щоб не було перевантаження двигуна, не повинна перевищуватися номінальна активна потужність, виражена в кВт. Фиксируемая потужність, виражена в ква, обернено пропорційна cos ср При cos ф = 0,8 фіксується потужність дорівнює 1,25 від активної потужності, а при cos ф = 1, потужності рівні.
Синхронний генератор ідеально працює з номінальною активною потужністю при cos ф = 0,8 до 1.

  2.3.5.2. Навантаження при cos ф <0,8
 
При даній номінальної потужності чим менше cos ф, тим більше збільшується перевантаження системи збудження. Фактично, із зменшенням cos ф вихідна реактивна потужність збільшується. Тому згідно інструкції виробника генератор повинен працювати зі зниженою потужністю.
Як правило, за таких умов дизельний двигун виробляє надлишкову потужність.
У табл. 2-C наведені коефіцієнти зміни номінальних значень. Для отримання більш детальної інформації зверніться до конструкторської документації електрогенератора.

2.3.6 Однофазна навантаження
Генераторні установки можуть працювати з несиметричною навантаженням аж до досягнення максимального номінального струму в кожній фазі.
Це означає, що не більше, ніж Ц3/3 = 0,58 номінальної трифазної вихідний потужності установки може споживатися двома фазами (наприклад, між L1 і L2). Точно так само, не більше, ніж одна третина (тобто 33%) номінальної трифазної потужності може споживатися однією фазою (наприклад, між L3 і нейтраллю).
Необхідно пам'ятати, що під час однофазної роботи або, коли навантаження несиметрична, регулятор напруги не в змозі підтримувати напругу в допустимих межах, наведених у п. 2.3.4.

2.3.7 Сприйняття навантаження
  2.3.7.1 Загальні відомості
 
Коли до електростанції підключається навантаження, створюються скачки напруги і частоти. Амплітуда цих стрибків залежить від активної потужності (у кВт), реактивної потужності (в ква), змін навантаження і характеристик установки (потужність і динамічні характеристики). Характеристики установки - це комбінація характеристик дизельного двигуна і синхронного генератора.
Якщо здатність сприйняття навантаження є важливим технічним вимогою, вона повинна бути чітко визначена користувачем або замовником, зобов'язаним надати всю інформацію про різних видах навантаження, на яку подається напруга, її можливий поділ на групи і відносну черговість сприйняття установкою. Це дозволяє оптимізувати параметри установки.

Коефіцієнт потужності - cos ф 1 0,8 0,7 0,6 0,5 0,3 0

Коефіцієнт зміни 1 1 0,93 0,88 0,84 0,82 0,8

Таблиця 2-C Приклади коефіцієнтів зміни потужності електрогенератора в залежності від cos ф.

2.3.7.2 Пуск асинхронних двигунів від ДГУ
При пуску асинхронних двигунів від генераторної установки виникає маса проблем, особливо з двигунами з короткозамкненим ротором, що мають великий пусковий струм (I start), до восьми разів перевищує номінальний струм (I) при невеликому значенні коефіцієнта потужності.
За цих умов величина струму, споживаного одним асинхронним двигуном (або декількома, одночасно пускаемого двигуна) під час пуску, не повинна перевищувати максимальний струм, який електрогенератор здатний виробляти протягом короткого часу при допустимому падінні напруги, не перевищуючи при цьому допустимих температур.
Щоб запобігти надмірне збільшення пускових струмів, можуть бути прийняті наступні рішення:

a. Якщо забезпечується електроживлення декількох двигунів, необхідно розбити їх на групи із заздалегідь заданою тимчасовою послідовності ма пуску через 30-60 секунд.
b. Якщо забезпечується електроживлення тільки одного двигуна, то, якщо це дозволяє приєднане керуючий пристрій, використовуйте систему пуску зі зниженою напругою (при перемиканні з зірки на трикутник, або з автотрансформатором) або, у разі великих потужностей, використовуйте двигуни з фазним ротором або з реостатним пускачем.

При перемиканні схеми включення з зірки на трикутник, напруга на кожній фазі зменшується, і пусковий струм (I start) знижується в пропорції 1/д/~ 3 = 0,58.
Таким чином, у разі запуску двигуна з пусковим струмом I start = 6 In при підключенні зіркою, той же двигун з підключенням трикутником буде мати пусковий струм I приблизно в 3,5 рази від значення номінального струму (3,5 In), так що в підсумку генераторної установці потрібно виробляти меншу потужність у співвідношенні 6/3, 5.
У будь-якому випадку, незалежно від того, як здійснюється пуск, безпосередньо або зі зниженою напругою, обладнання та електроспоживачі, підключені до мережі замовника, повинні контролюватися щоб уникнути проблем (наприклад, розмикання контакторів), викликаних тимчасовим падінням напруги на вихідних клемах установки.

Джерело: Енергодім


  Схожі новини: {related-news}