Как правильно выбрать передвижную электростанцию

Наши рекомендации по выбору электростанции позволят вам познакомиться с основными критериями выбора данного оборудования и быть готовым к более детальному обсуждению с нашими специалистами вопросов подбора наиболее оптимальной для вас модели электростанции и схемы её включения в существующую сеть.

Здесь не рассматриваются сложные и нестандартные варианты выбора.

Выбор количества фаз электростанции - 1-но или 3-х фазная

Если у вас есть хотя бы один электроприбор с 3-х фазным питанием, то и электростанция должна быть 3-х фазной. Если у вас только 1-но фазные электроприборы, то тут возможны два варианта:

Выбор 1-но фазной электростанции. Даже при трехфазном вводе, но при отсутствии трехфазных потребителей рациональнее применять однофазную генераторную установку для более полного использования ее мощности и удешевления в итоге стоимости всего проекта в целом.

Выбор 3-х фазной электростанции. В этом случае 1-но фазные электроприборы надо равномерно подключать по всем 3-м фазам электростанции, чтобы избежать перекоса фаз. Разница мощностей нагрузок на разных фазах не должна превышать 20 – 25%. К одной фазе 3-х фазной электростанции можно подключить электроприборы суммарной мощностью не более 1/3 от номинальной мощности электростанции.

Выбор мощности электростанции

Для определения требуемой мощности электростанции необходимо рассчитать полную мощность в ВА (вольт-амперы), потребляемую всеми электроприборами, которые вы подключите к электростанции. Так же надо учесть и электроприборы, которые вы планируете приобрести и подключить к электростанции в ближайшем будущем.

Под полной мощностью понимается максимальная (пиковая) мощность, потребляемая электроприборами. Мощность каждого конкретного электроприбора в ВА можно узнать из его эксплуатационной документации, или найти на шильдике электроприбора. Если мощность электроприбора указана в ВТ (ватт), то её нужно разделить на коэффициент COSф, который также должен быть указан в документации или на шильдике. Если COSф не указан, то для грубого расчета мощность в Вт можно разделить на 0,6 – 0,7.

Если какой-либо электроприбор имеет высокие пусковые токи (например, электродвигатель погружного насоса, холодильника и т.п.), то мощность такого электроприбора нужно умножить на 3, что бы избежать перегрузки электростанции, и, как следствие, её отключения или выхода из строя в момент включения электродвигателя нагрузки с большими пусковыми токами.

После подсчёта полной суммарной мощности всех электроприборов нужно учесть поправочный коэффициент одновременности включения электроприборов, в общем случае он равен 0,7. Если у вас практически никогда не будут одновременно использоваться все электроприборы, подключенные к электростанции, умножьте полную суммарную мощность электропотребления на этот коэффициент.

Ещё один немаловажный момент: трассировка, длина, сечение, способ прокладки и соединения силовых кабелей между электростанцией, распределительным щитом и нагрузкой должны учитывать особенности эксплуатации как подключаемого оборудования, так и самой электростанции.

И в завершение всех расчётов, т.к. рекомендуется выбирать электростанцию с запасом по мощности, полную суммарную мощность всех электроприборов необходимо умножить на 1,2 - 1,25.

Подсчитанная Вами требуемая мощность не должна быть выше номинальной мощности электростанции. Имейте ввиду, что многие производители указывают для электростанции так называемую максимальную выходную мощность. Этот параметр предусматривает кратковременную работу электростанции (в зависимости от производителя этот интервал колеблется от нескольких секунд до 1 часа). Реальная номинальная мощность обычно на несколько (иногда на десятки) процентов ниже.

Так же учтите, что крайне не рекомендуется длительно нагружать автономные электростанции менее, чем на 20%, это может привести к снижению моторесурса двигателя и потери гарантии.

2.3. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ОГРАНИЧЕНИЯ

2.3.1. Общие сведения
На этапе принятия технического предложения пользователь или заказчик должен сообщить обо всех условиях эксплуатации, которые могут повлиять на работу генераторной установки. В дополнение к информации о внешних условиях, о которой говорится в п. 2.2, должны быть указаны характеристики нагрузки, то есть мощность, напряжение и коэффициент мощности. Особое внимание в представленной информации следует уделить определению последовательности подключения нагрузки к линии электропитания, как это описано в п. 2.3.7.

2.3.2. Номинальная мощность
Номинальная мощность ДЭС – это измеряемая в кВт активная мощность на клеммах электрогенератора при номинальных напряжении и частоте и заранее заданных параметрах условий окружающей среды (см. также п. 12.2.1.1). Номинальная мощность должна отвечать требованиям стандартов ISO 8528/1 и 3046/1. Соответствующие определения приведены ниже:

2.3.2.1. Непрерывная мощность ДЭС (стандарт ISO 8528-1 п. 13.3.1)
Непрерывная мощность – это мощность, отдаваемая установкой (ДЭС) непрерывно в течение неограниченного количества часов в год, с перерывами на техническое обслуживание, определенными изготовителем, при заранее заданных условиях окружающей среды (см. также п. 2.2.1.1). Перегрузка на 10 % допустима только во время регулировки (кратковременные нагрузки и внезапные изменения нагрузки), но не при обычном режиме снабжения потребителей электроэнергией.

2.3.2.2. Основная мощность ДЭС (стандарт PRP/ISO 8528/1 п. 13.3.2)
Основная мощность – это максимальное значение отдаваемой установкой мощности, за один цикл в течение неограниченного количества часов, между заданными изготовителем интервалами на техническое обслуживание электростанции при заранее заданных внешних условиях (см. также п. 2.2.1.1). Средняя мощность, получаемая в течение 24 часов, не должна превышать 80 % от номинальной мощности силовой установки. Перегрузка на 10 % допустима только во время регулировки.

2.3.2.3. Мощность ДЭС при ограниченном времени эксплуатации (стандарт LTP/ISO 8528-1 п. 13.3.3)
Мощность электростанции при ограниченном времени эксплуатации - это максимальная отдаваемая мощность при заранее заданных внешних условиях не более, чем за 500 часов в год, с заданными изготовителем не более, чем 300-часовыми перерывами на техническое обслуживание. Считается, что эксплуатация электростанции с такой выходной мощностью влияет на срок службы установки. Перегрузка на 10 % допустима только во время регулировки.

2.3.2.4. Максимальная мощность холостого хода (или согласно стандарту ISO 3046 мощность на маховике)
Максимальная мощность холостого хода - это максимально допустимая мощность при работе ДЭС с изменяющейся нагрузкой в течение ограниченного числа моточасов в год (500 часов) при заранее заданных условиях окружающей среды (см. также п. 2.2.1.1) в пределах следующих максимальных эксплуатационных ограничений:

• 100 % нагрузки при эксплуатации в течение 25 часов в год;
• 90 % нагрузки при эксплуатации в течение 200 часов в год.
Перегрузки не допустимы.

2.3.3. Частота
Передвижные электростанции обычно разрабатываются для эксплуатации при числе оборотов в минуту 1500 и 1800 при частоте, соответственно, 50 Гц и 60 Гц (4-х полюсный электрогенератор).
Соответствующие двигатели оборудованы механическими регуляторами, расположены на насосе впрыска топлива, и обычно настраиваются так, чтобы при изменении потребляемой мощности отклонение частоты вращения от заданной не превышало 5 %. Частота выходного тока, поэтому, должна составлять 52,5 Гц в режиме холостого хода и 50 Гц при полной нагрузке.
При постоянной нагрузке стандартный регулятор скорости работает с точностью ±0,5 %.
Эти эксплуатационные характеристики соответствуют стандарту ISO 3046/IV - Класс А1 и 8528-5 Класс G2.
Для выполнения специальных технических требований возможно использовать электронный регулятор, обеспечивающий изохронный режим работы с точностью ±0,25 % в соответствии с требованиями стандарта 8528-5, класс G3/G4.

2.3.4. Напряжение
На генератор устанавливается регулятор напряжения электронного типа, способный управлять напряжением на выходе в соответствии с требованиями стандарта 8528-5.
В случае применения двигателя с наддувом, приложение мгновенной нагрузки, равной 80 % от номинальной, возможно временное снижение оборотов до 10 % от заданной величины.
Очевидно, что величины, указанные для двигателей как с атмосферной воздухозаборной системой, так и с наддувом, могут изменяться в зависимости от типа регулятора скорости и используемого генератора.

2.3.5. Коэффициент мощности
Как уже говорилось выше, мощность электростанции - это активная мощность на выходных клеммах генератора, выраженная в кВт. Номинальный коэффициент мощности - 0,8. Поэтому номинальная фиксируемая мощность в 1,25 раза больше номинальной активной мощности. Величина коэффициента мощности зависит от электрических параметров нагрузки. Дизельные электростанции, оборудованные синхронными генераторами, в соответствии с требованиями нагрузки способны вырабатывать как активную мощность, так и реактивную мощность. Однако, в то время как активная мощность зависит от мощности дизельного двигателя (преобразовывающего механическую энергию в электроэнергию посредством электрогенератора), реактивная мощность зависит от параметров синхронного генератора. Следовательно, если коэффициент мощности отличается от cos ф = 0,8, необходимо принимать во внимание следующее:

2.3.5.1. Нагрузка при величине cos ф от 0,8 до 1
Чтобы не было перегрузки двигателя, не должна превышаться номинальная активная мощность, выраженная в кВт. Фиксируемая мощность, выраженная в кВА, обратно пропорциональна cos ср. При cos ф = 0,8 фиксируемая мощность равна 1,25 от активной мощности, а при cos ф = 1, мощности равны.
Синхронный генератор идеально работает с номинальной активной мощностью при cos ф = 0,8 до 1.

2.3.5.2. Нагрузка при cos ф < 0,8
При данной номинальной мощности чем меньше cos ф, тем больше увеличивается перегрузка системы возбуждения. Фактически, с уменьшением cos ф выходная реактивная мощность увеличивается. Поэтому согласно инструкциям изготовителя генератор должен работать со сниженной мощностью.
Как правило, при таких условиях дизельный двигатель вырабатывает избыточную мощность.
В табл. 2-C приведены коэффициенты изменения номинальных значений. Для получения более подробной информации обратитесь к конструкторской документации электрогенератора.

2.3.6 Однофазная нагрузка
Электростанции могут работать с несимметричной нагрузкой вплоть до достижения максимального номинального тока в каждой фазе.
Это означает, что не более, чем Ц3/3= 0,58 номинальной трехфазной выходной мощности установки может потребляться двумя фазами (например, между L1 и L2). Точно так же, не более, чем одна треть (то есть 33 %) номинальной трехфазной мощности может потребляться одной фазой (например, между L3 и нейтралью).
Необходимо помнить, что во время однофазной работы или, когда нагрузка несимметрична, регулятор напряжения не в состоянии поддерживать напряжение в допустимых пределах, приведенных в п. 2.3.4.

2.3.7 Восприятие нагрузки ДЭС
2.3.7.1 Общие сведения
Когда к автономной электростанции подключается нагрузка, создаются скачки напряжения и частоты. Амплитуда этих скачков зависит от активной мощности (в кВт), реактивной мощности (в кВА), изменений нагрузки и характеристик установки (мощность и динамические характеристики). Характеристики установки - это комбинация характеристик дизельного двигателя и синхронного генератора.
Если способность восприятия нагрузки является важным техническим требованием, она должна быть четко определена пользователем или заказчиком, обязанным предоставить всю информацию о различных видах нагрузки, на которую подается напряжение, ее возможное деление на группы и относительную очередность восприятия установкой. Это позволяет оптимизировать параметры установки.

2.3.7.2 Пуск асинхронных двигателей от ДГУ
При пуске асинхронных двигателей от электростанции возникает масса проблем, в особенности с двигателями с короткозамкнутым ротором, имеющими большой пусковой ток (I start), до восьми раз превышающий номинальный ток (I) при небольшом значении коэффициента мощности.
При этих условиях величина тока, потребляемого одним асинхронным двигателем (или несколькими, одновременно пускаемыми двигателями) во время пуска, не должна превышать максимальный ток, который электрогенератор способен вырабатывать в течение короткого времени при допустимом падении напряжения, не превышая при этом допустимых температур.
Чтобы предотвратить чрезмерное увеличение пусковых токов, могут быть приняты следующие решения:

a. Если обеспечивается электропитание нескольких двигателей, необходимо разбить их на группы с заранее заданной временной последовательнос тью пуска через 30-60 секунд.
b. Если обеспечивается электропитание только одного двигателя, то, если это позволяет присоединенное управляющее устройство, используйте систему пуска со сниженным напряжением (при переключении со звезды на треугольник, либо с автотрансформатором) или, в случае больших мощностей, используйте двигатели с фазным ротором или с реостатным пускателем.

При переключении схемы включения со звезды на треугольник, напряжение на каждой фазе уменьшается, и пусковой ток (I start) снижается в пропорции 1/д/~3 = 0,58.
Таким образом, электростанция с пусковым током I start = 6 In при подключении звездой, тот же двигатель с подключением треугольником будет иметь пусковой ток I приблизительно в 3,5 раза от значения номинального тока (3,5 In), так что в итоге генераторной установке нужно вырабатывать меньшую мощность в соотношении 6/3,5.
В любом случае, независимо от того, как осуществляется пуск, непосредственно или со сниженным напряжением, оборудование и электропотребители, подключенные к сети заказчика, должны контролироваться во избежание проблем (например, размыкания контакторов), вызванных временным падением напряжения на выходных клеммах ДЭС.