Балластная нагрузка для генераторных установок: Генераторные установки – Основные средства

Содержание

Генераторные установки – Основные средства

Использование генераторных установок на стройке не способствует увеличению общей экономичности работ. Но когда нужна энергия и получить ее неоткуда, кроме как от генераторной установки, соображения экономичности отходят на второй план.

Нагрузочные модули, балластные сопротивления

Резервные генераторные установки подолгу стоят без работы в законсервированном состоянии. Откладывать проверку работоспособности генераторной установки до того момента, когда она действительно понадобится, очень рискованно. Генераторная установка может нормально работать при небольшой нагрузке, но не справится с максимальной нагрузкой. В таких ситуациях рекомендуется включить в состав системы нагрузочный модуль.

Нагрузочный модуль представляет собой устройство, производящее электрическую нагрузку для преобразования или рассеивания выходной мощности источников питания. Назначение нагрузочного модуля – точная имитация реальной рабочей нагрузки, на которую источник питания будет работать впоследствии.

Однако в отличие от «реальной» нагрузки, которая может быть непредсказуемой и случайной, нагрузочный модуль – организованная и полностью контролируемая нагрузка. В некоторых западных странах наличие нагрузочных модулей для периодической проверки резервных ГУ обусловлено законодательными нормами.

Существует три основных типа нагрузочных модулей: резистивный и два реактивных: активно-индуктивные и активно-емкостные.

Резистивный нагрузочный модуль – самый распространенный тип, применяемый для обеспечения нагрузкой генераторов. Резистивная нагрузка характеризуется активной мощностью, измеряемой в ваттах. Соответственно мощность нагрузочного модуля рассчитывается исходя из мощности генератора. Нагрузка в модуле создается путем преобразования электрической мощности источника питания в тепло, нагревающее сильноточные резисторы. Чаще всего это тепло выводится принудительно с помощью вентиляторов, реже конвекцией, еще реже используется водяное охлаждение.

Реактивные нагрузочные модули. Мощность реактивной нагрузки измеряется в вольт-амперах реактивных (ВАр, кВАр). Активно-индуктивные модули используются для имитации реальных смешанных нагрузок, состоящих из освещения, отопления, двигателей, трансформаторов и т. д. Активно-индуктивные нагрузочные модули используются совместно с элементами резистивных нагрузочных модулей для создания эффекта задержки при приложении нагрузки. Это позволяет проверить систему аварийного энергоснабжения на режиме полной нагрузки, включая действие реактивных токов и выключателей в регуляторе напряжения ГУ. Активно-емкостные нагрузочные модули также используются в комплексе с другими реактивными нагрузочными модулями и могут служить дополнением к активно-индуктивным нагрузочным модулям. Нагрузки от активно-емкостных модулей используются для имитации нагрузок от электронных приборов или нелинейных нагрузок от телекоммуникационной аппаратуры и компьютерных систем.

Еще одной областью применения нагрузочных модулей (балластных сопротивлений) является догрузка электрогенераторов, которые работают при недостаточных нагрузках или используются нерегулярно. В таких случаях температура двигателя не достигает рабочих значений, что увеличивает риск образования нагара из-за плохо сгорающего топлива. Нагар можно полностью устранить в течение получаса работы генератора с подключенным нагрузочным устройством. Обычно такая догрузка применяется, если электроустановка работает с нагрузкой менее 30% от номинала.

Штатное и дополнительное оборудование ГУ

Если ГУ выполняет роль резервной, она оснащается «Системой автоматического ввода резерва» (АВР), которая немедленно отключает всех обслуживаемых потребителей от электросети и подключает к генератору при выключении электроэнергии в общей сети (без прерывания электрического тока). При внезапном включении сети электроснабжения работающий генератор может сгореть. Именно АВР защищает генератор в такой ситуации. Существуют и ручные переключатели, которые в нужный момент (при аварии) приводятся в действие вручную либо с помощью электропривода, включенного оператором, отсоединяя потребителей от сети электроснабжения и подключая к резервному источнику электропитания.

Размыкатель отключает подачу питания от генератора в случае какой-либо неисправности в установке, замыкания на массу. Его не нужно путать с тепловым автоматом – размыкателем цепи. На каждую электрическую цепь (или фазу) устанавливается отдельный плавкий предохранитель или тепловой размыкатель.

Кроме того, в конструкцию генераторной установки могут входить 

переключатели, позволяющие подключать генератор к разным цепям или контурам или изменять величину мощности на выходе. Такие переключатели позволяют при необходимости переводить на розетку всю мощность генератора без прерывания тока.

Регуляторы оборотов двигателя. Частота тока ГУ зависит от частоты вращения двигателя, которая регулируется за счет изменения количества топлива и воздуха, подаваемых в двигатель. Для этого обычно используются механические системы с электронными следящими электроприводами, которые отслеживают частоту вращения двигателя, например, по количеству разрядов в свечах зажигания (для искровых ДВС), а также с помощью центробежного датчика оборотов.

Если генератор подает питание для электронной аппаратуры, чувствительной к изменениям частоты тока, ГУ оснащается более дорогим электронным регулятором, обеспечивающим более точное регулирование частоты вращения. Поэтому при выборе ГУ нужно сначала про­анализировать чувствительность оборудования к колебаниям частоты тока, а потом выбирать, каким регулятором должна быть оснащена ГУ.

Автоматическая система холостого хода уменьшает обороты двигателя, когда электрическая нагрузка исчезает, и снова выводит двигатель на режим рабочих оборотов, когда нагрузка снова появляется.

Аварийный датчик уровня масла в картере двигателя (обычно поплавкового типа) автоматически выключает двигатель генераторной установки, если уровень масла опускается ниже допустимого предела.

Для предотвращения загрязнения окружающей среды некоторые генераторные установки оснащаются несущими поддонами, в которых собирается пролившаяся жидкость в случае разрыва шланга. Топливозаправочные горловины оборудуются специальными 

воронками, которые не дают пролиться топливу во время заправки.

В стандартную комплектацию ГУ входят электрические розетки для подключения различных потребителей. Они могут быть рассчитаны на разные допустимые величины силы тока (от 6 до 32 А), а также на разные конструкции вилок.

Условия работы на объекте

В зависимости от назначения ГУ и условий ее эксплуатации можно выбрать мобильную, переносную или стационарную установку.

Аварийные источники электропитания обычно монтируются на шасси прицепов и подво­зятся в качестве временных источников энергии, например, при авариях на объектах коммунальной инфраструктуры. Буксируемые генераторы будут удобны, если владелец использует один генератор в нескольких местах или если клиент арендует данные производственные мощности и не желает там устанавливать стационарную генераторную установку.

Мобильные генераторные установки на шасси прицепов могут использоваться на стройплощадках временно, в период, когда стационарные генераторы останавливаются на техобслуживание либо когда мощности сети оказывается недостаточно для обеспечения сезонных или временных потребностей объекта.

Заметим, что в США 90% генераторов продаются на шасси полуприцепов. В Европе предпочтения иные: здесь 90% ГУ продаются без шасси, установленные на полозья. Несколько установок можно погрузить на один грузовик и доставить на строительный участок, если строительная компания планирует держать установки на стройплощадке долгое время. Расположенные в удаленных труднодоступных местах строительные объекты и горнодобывающие предприятия, месторождения нефти и газа также сфера использования переносных ГУ для энергопитания бытовок и другого оборудования.

От того, в каком месте будет располагаться стационарная ГУ, в значительной степени зависит ее компоновка и комплектация. Если ГУ будет установлена в помещении, специально спроектированном для нее или для размещения ее и другого оборудования, можно использовать установку открытого типа (без контейнера).

В этом случае необходимо предусмотреть свободный доступ для работы и техобслуживания ко всем компонентам ГУ, включая дополнительное оборудование, а прочность постройки должна быть рассчитана на то, чтобы выдерживать нагрузки от работающей ГУ, помещение должно удовлетворять требованиям всех норм и правил (по уровню шума, вредных выбросов, вибрации и т. д.), в помещении должен быть обеспечен доступ количества воздуха, достаточного для работы ДВС установки, подача топлива, вентиляция и отвод отработавших газов. Следует убедиться, что все прочее оборудование, которое будет находиться в этом же помещении, может работать в таких условиях.

Если же ГУ будет размещаться под открытым небом, генератор должен быть оснащен влагонепроницаемым контейнером для защиты от дождя и снега. Влага способствует развитию коррозии, может вызвать замыкание в электрической аппаратуре и т. д. Контейнер также будет предотвращать несанкционированный доступ и защищать генератор от вандализма. Чтобы привести уровень шума работы ГУ в соответствие нормам, может потребоваться подобрать дополнительные компоненты: звукопоглощающую облицовку и глушитель.

Среди дизельных электростанций FPT Industrial S.p.A. (входит в концерн CNH) есть мод. FPT GS F3240, развивающая номинальную мощность 32 кВт. ГУ FPT F3240 комплектуется защитным кожухом, однако по желанию заказчика агрегат может быть установлен в утепленный контейнер или на буксируемое шасси. Масса электростанции в открытом исполнении – 1000 кг. Производитель генератора  – Marelli. Станция предлагает экономичный уровень расхода топлива – 8,5 л/ч при 80%-ной нагрузке. Емкость бака электростанции – 80 л, в качестве опции возможна установка увеличенного топливного бака.

В характеристиках генераторных установок обычно указывается максимальная рабочая температура (чем выше класс установки, тем выше допустимая температура). Например, дизельные электростанции могут эксплуатироваться в самых жестких погодных условиях – при температуре воздуха от –50 до +50 °С. Иностранные генераторные установки различаются по температурным классам, чаще всего встречаются установки классов A, B, F и H с максимальными рабочими температурами 105, 130, 155 и 180 °C соответственно.

Дизельная электростанция SCANIA DG 320 C, укомплектованная генератором Linz Electric (Италия), имеет мощность 320 кВт/ 400 кВА в режиме постоянной работы. Производитель гарантирует запуск и работу установки при темпрературах до –50 °С. Для этого к ГУ предлагается следующее дополнительное оборудование: электрический подогреватель охлаждающей жидкости 220 В, воздушный дизельный отопитель Planar и дизельный предпусковой подогреватель охлаждающей жидкости Webasto, а также высококачественный утеплитель URSA из негорючей базальтовой ваты толщиной 100 мм. Установка имеет сверхпрочный сварной каркас из гнутого 4-мм профиля, выдерживающий нагрузку до 3G. Контейнер оснащается «дыхательным» клапаном для отвода паров топлива из бака наружу. Компания заявляет, что срок активной эксплуатации установки не менее 20 лет.

Какие качества генераторных установок ценят потребители?

Обычно на стройплощадке ГУ занимаются разные люди, поэтому она должна быть простой в эксплуатации и интуитивно понятной в управлении.

Удобно, когда ГУ универсальна. На строительном объекте может быть оборудование, работающее от различного напряжения сети: 380, 220 В. У универсальных ГУ имеется переключатель напряжения. Обычно он расположен внутри корпуса, чтобы исключить нечаянное переключение напряжения. Ни у кого не возникнет желания совать руку внутрь корпуса работающего генератора. Такие универсальные установки охотно приобретают компании, сдающие оборудование в аренду.

Также ценным качеством являются большие интервалы между ТО. Большинство ГУ нуждаются в ТО через каждые десять дней, если они работают по 24 часа в сутки, и даже через семь дней, если работают при полной нагрузке. У генераторов некоторых брендов премиум-класса периодичность обслуживания составляет 500 моточасов, т. е. через каждые 20 дней. Соответственно меньше расходуется моторного масла и фильтров, меньше время простоя оборудования. Чтобы обеспечить периодичность обслуживания в 500 моточасов, одна из компаний-производителей усовершенствовала систему впуска воздуха установки. Даже если в установках конкурентов используются такие же двигатели, периодичность ТО у них меньше. Правильное и своевременное техобслуживание ГУ жизненно важно, поскольку дает возможность поддерживать энергоснабжение оборудования строительного объекта. Если выйдет из строя генератор, остановится все и график работ будет нарушен.

В аренду или в собственность?

Если генераторная установка нужна на непродолжительное время, практичнее взять ее в аренду, а не приобретать в собственность, да и подключение объекта к электросети обойдется недешево. Однако специалисты предостерегают: рекомендуется составить точный график использования генераторов и брать только тогда, когда они необходимы, чтобы не переплачивать за аренду. Также следует просчитать, что выгоднее – арендовать один большой генератор или несколько малых установок: тянуть от одного генератора кабели через весь участок, что может быть небезопасным, или поставить несколько генераторов поменьше возле энергопотребляющего оборудования. Еще одна причина, по которой генераторные установки часто берут в аренду, а не покупают: чтобы использовать оборудование, наиболее подходящее по характеристикам для данного строительного объекта.

Нагрузочные модули

Нагрузочные модули

Нагрузочные модули (балластное сопротивление) представляют собой устройства, обеспечивающие электрической нагрузкой дизельные генераторы и источники бесперебойного питания. Назначение этого оборудования в точной имитации нагрузки, приложенной к источнику энергии при рабочем функционировании. В отличие от реальной нагрузки, которая может быть переменной и непредсказуемой, нагрузочные реостаты снабжают потребителя полностью управляемым и организованным процессом.

Существует три основных типа нагрузочных устройств: емкостные, реактивные и резистивные. Наиболее распространенными являются нагрузочные реостаты резистивного вида.

Они обеспечивают эквивалентную нагрузку дизельного двигателя и электрогенератора. Нагрузка резистивного устройства создается с помощью преобразования электроэнергии в тепло посредством резисторов наборного типа с высокой плотностью тока. Тепло отводится от нагрузочного модуля водяным или воздушным охлаждением. При испытаниях резистивная нагрузка служит симулятором таких нагрузок, как работа нагревательных электроприборов, ламп накаливания и других приборов. Реактивная нагрузка включает индуктивную и емкостную (в зависимости от опережающего или отстающего тока) нагрузку. Емкостные нагрузочные модули схожи по назначению и мощности с реактивными, за исключением того, в них, что обеспечивается нагрузка только с опережающим напряжением тока. Такие нагрузки имитируют работу компьютерных сетей, телекоммуникаций и т.п.

Используются нагрузочные устройства для оптимизации работы дизельных генераторов в режиме переменной нагрузки. Также широко используют их для тестирования систем заземления, блоков аккумуляторных батарей, заводской проверки генераторных установок и снижения уровня конденсата в выхлопном тракте. Для проверки резервных дизель генераторных установок также применяют нагрузочные реостаты.

На производстве эти установки используются для догрузки и диагностики генераторов, проверки работы электростанций и тестирования другого силового оборудования. С помощью модулей можно подробно изучить процессы в устройствах автономного электроснабжения в режиме управляемой нагрузки. Тщательное тестирование позволяет внести все необходимые корректировки в систему дополнительного питания и, при необходимости, усилить самые не защищенные узлы. В результате этого стабильность и надежность работы основного оборудования значительно возрастает и снижается риск возникновения поломок в критической ситуации. Использование современных нагрузочных модулей позволяет свести к минимуму все риски, связанные с вводом в эксплуатацию новых электростанций, а также находящихся длительное время в бездействии.

Плановая профилактическая программа жизненно необходима для надежного функционирования любого резервного дизель генератора, и основой профилактики является применение нагрузочных устройств. Балластные сопротивления являются реальным средством для проверки работоспособности системы без прерывания нагрузок.

В случае неполной загрузки генератора на рабочих поверхностях образуется нагар. Со временем он покрывает всю рабочую поверхность, уменьшая мощность двигателя, КПД и жизненный цикл всей генераторной установки. Определить полную мощность и выйти на нее для того чтобы полностью выжечь не сгоревшие нефтепродукты можно только с помощью нагрузочного модуля. Тестирование дизельной установки под нагрузкой с применением нагрузочного модуля в качестве балластного сопротивления, позволяет предупредить многие проблемы, связанные с эксплуатацией дизельных электростанций.

Вы можете воспользоваться не дорогой и качественной услугой – диагностика электростанций по самым низким ценам!

Заполнить заявку на аренду нагрузочного реостата вы можете позвонив по телефонам 8 (495) 642-642-5 и 8-800-555-06-33 а так же отправив письмо на электронную почту [email protected] с пометкой (Аренда нагрузочного модуля).

Тестирование электростанции под нагрузкой

Аренда мобильного нагрузочного модуля для прогона электростанции со ступенчатым увеличением нагрузки.

Предлагаем Вам аренду мобильного нагрузочного модуля для прогона под нагрузкой электростанции с последовательным увеличением нагрузки, который может быть оперативно доставлен к месту расположения станции.

Что входит в стоимость аренды нагрузочного модуля для ДГУ

• Доставка нагрузочного модуля до объекта в пределах Москвы. 
• Работы оператора для эксплуатации нагрузочного модуля. 
• Проверка одной или нескольких энергоустановок на объекте. 
• Подключение кабельных линий к автомату защиты генератора. 
• Проверка всех параметров электростанций без нагрузки. 
• Поэтапное включение нагрузки. 
• Проверка параметров генератора на всех ступенях нагрузки
.
              

Когда используют блок тестовой нагрузки ДГУ

• После проведения пусконаладки и монтажных работ 
• При проведении ремонта дизельных генераторных установок 
• При диагностике ДГУ для выявления неисправности 
• При тестировании электростанции на прием полной нагрузки 
• При тестовом запуске дизель генераторов для демонстрации работоспособности оборудования 
• Для поддержания работоспособности при недогрузке генератора 
• Прогрузка электростанции для полного прожигания топлива в камере сгорания 
• Обеспечение эквивалента нагрузки малонагруженных установок 
• Полная мощность электростанции при проведении ТО согласно регламенту – от 10 до 110% мощности электростанций.

Испытания балластной нагрузкой помогают своевременно выявлять неисправности электростанции, что позволяет оперативно их устранять, тем самым продлевая жизнь вашей энергоустановке и обеспечивая ее эффективную работу. Это, естественно, подразумевает существенную экономию ее обладателю: зачастую предотвратить, проведя своевременное обслуживание и диагностику, окажется в разы дешевле, чем оплачивать ремонт и закупать дорогостоящие запчасти, которые выходят из строя ввиду неблагоприятных условий эксплуатации электростанции, недогруза генератора, не говоря о прочих неблагоприятных последствиях на объекте для собственника. 

       
К критичным условиям работы электростанций можно отнести как работу установки на малой нагрузке, существенно ниже даже половины ее номинальной мощности, так и применение станции исключительно в резервном режиме. Зачастую такие установки не могут запуститься в случае необходимости, и, соответственно, принять на себя необходимую нагрузку. Для предотвращения таких случаев требуется регулярный прогон дизельной электростанции под нагрузкой не реже двух раз в год, то есть как минимум 1 раз в шесть месяцев, который позволит поддерживать ее способность своевременно принять нагрузку в случае отключения сети, обеспечив энергоснабжением самое ценное.  

 
По сути, балластный резистор, пошаговый нагрузочный модуль, блок тестовой нагрузки, резистивное устройство, резистивное нагрузочное устройство балластный резистор, реактивная нагрузка, нагрузочное устройство, универсальный эквивалент нагрузки, блочно-модульное нагрузочное устройство, БМНУ, активная балластная теневая нагрузка, испытательный стенд генератора, пошаговый резистор, балластная мощность, полная нагрузка, нагрузочное оборудование – это все эквивалент мощности или нагрузочный стенд для активной мощности при тестировании электростанции. 

Для тестирования дизель-генератора, испытания станции, требуется полная нагрузка или догрузочный модуль? Выход — это аренда нагрузочного модуля (аренда нагрузочного устройства) или как его еще называют аренда балластного сопротивления, аренда эквивалент нагрузки, аренда тестовой нагрузки ДГУ.
Если у Вас возникли вопросы, свяжитесь с нами по телефону +7 495 320 90 33 или отправьте нам запрос на электронную почту [email protected] ru 

Аренда нагрузочного модуля для ДГУ И ГПУ в Москве и области

Компания ЗАО «Автономный энергосервис» при проведении работ успешно использует и предлагает в аренду собственный нагрузочный модуль мощностью 500 кВт с возможностью ступенчатого регулирования нагрузки. Нагрузочный модуль изготовлен в мобильном исполнении, на автомобильном шасси позволяющем обеспечивать быструю доставку на место.

Прогон под нагрузкой дизельной электростанций необходим для своевременного выявления вышедших из строя узлов с последующей их заменой. Так же эта операция крайне рекомендована и востребована для электростанций, которые используются в резервном режиме работы или которые работают долгое время на недостаточной нагрузки (менее 50% от номинальной мощности электростанции). При проведении испытаний с использованием нагрузочного модуля исчезает образовавшийся нагар на форсунках и в камере сгорания из-за чего, очень часто, дизельная электростанция не может своевременно запуститься и принять нагрузку.

На сегодняшний день мы можем предложить следующие варианты аренды нагрузочных модулей для генераторов и электростанций:

  • Аренда переносного резистивного нагрузочного модуля 10 кВт с плавной регулировкой для точной диагностики небольших генераторов и ИБП;
  • Аренда компактного нагрузочного модуля для небольших ДГУ с активной мощностью до 32 кВт;
  • Аренда мобильного резистивного нагрузочного модуля до 500 кВт для испытания ДГУ и ГПУ;
  • Аренда нагрузочного комплекса с мощностью до 2000 кВт.

Так же оказываются услуги по сопровождению испытаний сервисным инженером с записью результатов и аренде силового кабеля.

Помимо исчезновения нагара в процессе испытания, выявляются возможные дефекты в топливной аппаратуре, а именно в топливных насосах высокого давления. Поэтому, специалисты нашей компании рекомендуют производить тестирование генераторной установки с использование нагрузочного модуля, не реже чем раз в шесть месяцев.

Кроме испытания электростанций и прогрузки для устранения нагара балластная нагрузка используется при проведении специальных приёмок оборудования для демонстрации его работоспособностью. По этим же причинам мы используем балластную нагрузку при проведении специально регламентированных пуско-наладочных работ.


Параллельные системы ДГУ Gesan – Нефтесервис

Оптимальное решение стоящих задач демонстрирует параллельная работа электростанций. Параллельная работа ДГУ GESAN реализуется на базе цифровых программируемых контроллеров ДГУ DSE 8610. Контроллер имеет входы для контроля напряжения на общей шине, входы для контроля напряжения, частоты и тока на выходе генератора. Между собой контроллеры объединены CAN-шиной, таким образом, каждый из управляющих контроллеров имеет информацию о состоянии общей шины, своего генератора, всех других генераторов в системе и о распределении мощности в системе. Каждая из электростанций комплектуется автоматом защиты с мотор-приводом, регулятором частоты (или электронным блоком управления двигателя) и регулятором выходного напряжения с возможностью внешнего управления.


При пропадании основной сети контроллер АВР подает сигнал на запуск, все электростанции в группе запускаются. Первая из вышедших на устойчивый режим холостого хода замыкает свой автомат защиты – на общей шине появляется напряжение. Контролеры остальных электростанций, воздействуя на регуляторы частоты и напряжения, синхронизируют выходное напряжение ДГУ с напряжением общей шины. При успешной синхронизации автомат защиты ДГУ замыкается. По сигналу «Все доступные генераторы на шине» контроллер АВР переключает нагрузку на параллельную группу ДГУ.

В параллельной системе легко реализовать N+n резервирование, применительно к параллельной системе ДГУ это означает сохранение электроснабжения нагрузки не только при отказе n электростанций в группе, но и беcпроблемное выведение ДГУ на плановое периодическое ТО.

Параллельная система ДГУ так же как нельзя лучше позволяет реализовать принцип поэтапности – на каждом из этапов строится система с N+n резервированием с учетом имеющейся нагрузки. С увеличением нагрузки пропорционально увеличивается количество ДГУ в системе. Общая шина и АВР, как правило, устанавливаются на первом этапе построения системы, но выбираются с учетом окончательной проектной мощности.

Электроснабжение (основное или резервное) нагрузок с изменяющимся суточным или сезонным колебанием потребляемой мощности обычно представляет определенную трудность из-за чувствительности дизельных двигателей к работе с низкой загрузкой. Использование параллельной системы ДГУ с возможностью автоматического отключения/подключения электростанций в зависимости от уровня потребляемой мощности представляется более целесообразным, чем подключение балластных нагрузок к одной мощной ДГУ.


Мониторинг параллельной системы ДГУ может быть реализован на базе стандартного программного обеспечения Deep Sea Configuration Suit, либо управляющие контроллеры могут быть встроены в существующую систему диспетчеризации объекта. Коммуникационные порты позволяют организовать не только расширенный Ethernet-мониторинг электростанций, но и, например, подачу sms-сообщений на телефоны сервисных служб, вывод информации на выносной дисплей и т.п.

Максимальная единичная мощность ДГУ GESAN составляет 3300кВА резервной мощности, в параллельную работу может быть объединено до 32 электростанций, т.е. фактически, параллельной группе доступно резервирование ввода мощностью более 100МВА.


Официальным дистрибьютором компании GESAN Grupos Electrogenos S.A. в России является компания «АБИТЕХ». ООО «АБИТЕХ» – это высококвалифицированные сотрудники  c более чем 12-ти летним опытом построения систем гарантированного питания на базе генераторных установок GESAN.

+7 (495) 234-01-08
www.abitech.ru

ООО “КранЭлектроМаш” – Екатеринбург. Резистор нагрузки

Продукция → Нагрузочное сопротивление ЗАО «КранЭлектроМаш» на своем оборудование имеет возможность изготовить:

Нагрузочные сопротивления
Балластные сопротивления
Наша компания предлагает широкую линейку качественных изделий. Вся продукция соответствует отечественным стандартам. Готовые изделия проходят проверку и тестирование в лаборатории. 

Каждый заказ индивидуально рассчитывается исходя из поставленной задачи. Результаты работы наших специалистов будут полностью соответствовать всем требованиям нормативных документов. 

Наши сопротивления можно использовать для искусственной нагрузки в испытательных модулях для тестирования, обслуживания и дозагрузки генераторных установок, электростанций, двигателей, аккумуляторных батарей и прочих агрегатов, в любой отрасли производства и промышленности. Нагрузочные сопротивления, используя ступенчатое регулирование, обеспечивают максимально эффективный режим тестирования и эксплуатации электрических аппаратов.

Балластные сопротивления включаются в цепь испытательного стенда последовательно и поглощают части энергии, или параллельно источнику, с целью предохранения его от перенапряжений при отключении нагрузки.

Нагрузочные сопротивления для испытательных стендов

Компания «КранЭлектроМаш» реализует проектирует и производит сопротивления для испытательных стендов в широком ассортименте изделий. Высокое качество наших нагрузочных сопротивлений контролируется на всех стадиях производства, что обеспечивает соблюдение технологических норм и правил. Конструкция сопротивлений разработана с учетом оптимального сочетания доступной цены и широкой функциональности устройств. Они повсеместно используются в сфере:

машиностроения;
традиционной энергетики;
альтернативных источников энергии;
автономных источников питания.
Мы гарантируем безукоризненное качество изготовления нагрузочных сопротивлений и длительный срок их эксплуатации.

Конструктивные особенности

Нагрузочные сопротивления представляют собой балластную активную нагрузку, которая создает активное сопротивление в цепи источника электрической энергии. Благодаря этому удается измерить рабочие характеристики оборудования в процессе работы под нагрузкой. Испытания устройств сопровождаются изменением величины активного сопротивления. Подобное тестирование обеспечивает четкое осознание трендов в рабочих характеристиках устройств и диапазона их изменения в зависимости от прикладываемой нагрузки. Это позволяет получить большое количество полезной информации, которая может быть использована для выполнения диагностики работоспособности испытываемых устройств.

Нагрузочное сопротивление широко применяют при пусконаладочных испытаниях электрического оборудования: 

резервных источников электрического питания;
источников бесперебойного питания;
генераторов постоянного и переменного тока;
систем автоматики;
синхронных генераторов и др. 
Использование балластной нагрузки обеспечивает высокий уровень безопасности за счет контролируемых параметров нагрузки, что исключает возникновение аварийных ситуаций.

Где используется нагрузочное сопротивление

Одним из перспективных направлений использования нагрузочного сопротивления является проверка рабочих параметров электрических генераторов в различных режимах нагрузки. При этом можно проверить не только электрические параметры генератора, но также температуру нагрева и частоту вращения вала двигателя. Кроме этого, на основании этих исследований можно получить достоверную информацию о:

расходе топлива;
максимальной просадке напряжения;
максимальной токовой нагрузке. 
Нагрузочное сопротивление обеспечивает качественную проверку характеристик следующих устройств во время:

Испытания в заводской лаборатории электрических генераторов различных типов и конструкций.
Испытания резервных источников питания.
Оптимизации работы электрических станций различной мощности и типа.
Испытания систем автоматического контроля работы генерирующих установок.
Диагностики дефектов и неисправностей электрического коммутационного оборудования.
Испытания генераторов постоянного тока и синхронных генераторов.
Диагностики, испытания и проверки работоспособности источников бесперебойного питания.
Конструктивные особенности

Для обеспечения достаточной величины нагрузочного сопротивления используют подключение дополнительных модулей балластного сопротивления по последовательной схеме. В процессе непосредственного применения нагрузочного сопротивления на его поверхности выделяется значительная часть тепловой энергии. Она возникает вследствие преобразования электрической энергии по закону Джоуля-Ленца в тепловую энергию. При этом нагрев сопротивления происходит по экспоненциальной зависимости, что сопровождается высокой температурой поверхности активного сопротивления. По этой причине для нормальной работы балластного сопротивления потребуется хороший тепло- и воздухообмен с окружающей средой, с целью надежной эксплуатации нагрузочного сопротивления на протяжении всего срока службы и отсутствия зависимости параметров от величины температуры нагрева. 

Основным материалом для изготовления активных элементов сопротивления служит фехраль или нихром. При величине токовой нагрузки до двадцати ампер используют элемент сопротивления в форме проволоки, а для токовой нагрузки величиной более двадцати ампер – ленты. 

Наши преимущества

Эксплуатация нагрузочного сопротивления производства нашей компании имеет значительные преимущества, среди которых:

Компактные размеры устройства при высоких показателях активного сопротивления.
Корпус балластного сопротивления выполняют из стали с гальваническим покрытием, что исключает развитие процессов коррозии.
В качестве комплектующих частей и деталей применяют исключительно качественные материалы, которые имеют соответствующий сертификат и прошли тщательные испытания.
Величина нагрузочного сопротивления практически не зависит от температуры нагрева.
Отсутствие шума при работе балластного сопротивления.
Нагрузочная способность может в любой момент времени увеличиваться за счет подключения дополнительных блоков балластных резисторов.
Длительные гарантийные обязательства на всю номенклатуру моделей нагрузочных резисторов производства компании «КранЭлектроМаш».
Оптимальное сочетание приемлемой цены и высокого качества изготовления сопротивлений.
Специалисты нашего завода оказывают всем заказчикам информационную поддержку, направленную на грамотный подбор нагрузочного сопротивления для испытательного стенда определенной конфигурации. Изготовление резисторов выполняется в четком соответствии с техническим заданием заказчика, что гарантирует получение оптимальных параметров изделия.  

Мы всегда открыты для взаимовыгодного сотрудничества и партнерских отношений с клиентами, заинтересованными в качественной продукции по демократичной цене.

Синхронизация дизель-генераторов (электростанций) – основные способы, цели и виды

Совместная работа дизельных электрогенерирующих установок может потребоваться для решения комплекса задач, в числе которых — повышение надежности электроснабжения, наращивание мощности и оптимизация других выходных характеристик системы и т. д.

После синхронизации электростанции могут эксплуатироваться в качестве основного или резервного источника питания. Подобные решения широко востребованы при крупном строительстве (например, возведении мостов, аэродромов и т. п.), на морских и речных судах, в промышленности, иных отраслях.

Способы синхронизации электростанций

В зависимости от специфики обслуживаемых потребителей, требований к нагрузке и иных параметров, существуют следующие методы объединения электрогенерирующих установок:

  1. Точная. Требуется обеспечить равные значения частоты тока, фазировки и уровня напряжения на каждом устройстве. При выходе их на заданные показатели осуществляется коммутация нагрузки на общую шину. Для корректной работы дизель-генераторов в режиме такой синхронизации они должны быть оборудованы специальными контроллерами.

  2. Грубая. При таком способе не предъявляются строгие требования к совпадению частоты, напряжений и совпадения фаз. Но следует учитывать, что после синхронизации электростанций коммутация нагрузки каждой из них будет приводить к скачкам тока, снижению напряжения и дополнительному износу системы.

  3. Самосинхронизация. Двигатель электрогенерирующей установки разгоняется до номинальной частоты вращения, после чего подается ток возбуждения. В результате дизель-генератор самостоятельно выполняет синхронизацию, подстраиваясь под требуемые параметры.

В любом случае нужно учитывать совместимость оборудования для корректного введения в совместную работу двух или нескольких установок.

Цели синхронизации дизель-генераторов

Объединение электрогенерирующих устройств позволяет справляться со многими актуальными задачами:

  • оптимизацией нагрузки для каждой электростанции, участвующей в синхронизации;

  • обеспечением надежности системы энергоснабжения;

  • компенсацией нехватки мощности основной установки при старте потребителей с высокими пусковыми токами;

  • возможностью увеличения производительности системы энергообеспечения: синхронизация выгодна, поскольку несколько маломощных дизель-генераторов обойдутся дешевле, чем один большой.

Выбор оптимального варианта осуществляется с учетом специфики ситуации.

Виды синхронизаций дизель-генераторов

Можно объединить оборудование разной мощности — например, когда потребность в ней различается в зависимости от времени суток (днем нагрузка больше, ночью — меньше). Это актуально, поскольку дизельное генерирующее оборудование не рекомендуется долго использовать при менее чем 30%-й загрузке.

Для потребителей с плавающими токами удобно объединять станции с одинаковой производительностью. Еще один распространенный вариант — когда несколько единиц оборудования поровну делят между собой потребляемую нагрузку, причем интенсивность работы каждого из них ниже 100% своих возможностей.

Как осуществить синхронизацию электростанций

Процесс специфичен, требует точного соблюдения технологий и последовательности процедур, знания допусков, электротехнических стандартов и иных нормативных показателей. Заниматься такой работой должны профессионалы соответствующей квалификации, поскольку малейшая ошибка может привести к порче дорогостоящего оборудования, травмам людей и иным неприятностям.

Поэтому заказывайте синхронизацию дизель-генераторов в компании «Русь-Нова».

Управление балластной нагрузкой турбогенераторных установок в диапазоне микрогидроэлектростанций с турбиной, не имеющей значения регулирования расхода — DOAJ

Управление балластной нагрузкой турбогенераторных установок серии Micro-Hydro с турбиной, не имеющей значения регулирования расхода – DOAJ

Analele Universităţii “Eftimie Murgu” Reşiţa: Fascicola I, Inginerie (сентябрь 2011 г. )

  • Валентин Неделя,
  • Ионел Драгомиреску,
  • Августинов Ладислав,
  • Космин Лауриан Унгуряну

Принадлежности

Том и номер журнала
Том.XVIII, нет. 2
стр. 201 – 208

Аннотация

Читать онлайн

В этом документе представлено влияние колебаний напряжения и частоты на подачу нагрузки потребителям из системы электроснабжения, генерируемой небольшими микро-ГЭС. Асинхронные генераторы работают как автономные самовозбуждающиеся конденсаторы, а турбина не имеет регулирующего клапана. Описано множество традиционных и нестандартных подходов к управлению турбогенераторной установкой для обеспечения стабильного уровня частоты и напряжения. Контроллер нагрузки увеличивает или уменьшает балластную нагрузку, подключенную к генератору, по мере изменения пользовательской нагрузки, чтобы удерживать колебания частоты и напряжения в стандартных пределах. Для разработки контроллера асинхронного генератора с самовозбуждением были проведены исследования асинхронного генератора с двухобмоточным статором для анализа установившегося режима разомкнутого контура.Представлены результаты по поведению нерегулируемой системы турбина (двигатель постоянного тока) – генератор.

Ключевые слова

Опубликовано в

Analele Universităţii “Eftimie Murgu” Решица: Fascicola I, Inginerie
ISSN
1453-7397 (печать)
Издатель
Эфтими Мургу Университет Решиты
Страна издателя
Румыния
Субъекты LCC
Технология: инженерия (общая). Гражданское строительство (общее)
Веб-сайт
http://anale-ing.uem.ro

О журнале

QR-код WeChat

Закрывать

Контроллер нагрузки – обзор

Регулирование напряжения и частоты

SEIG считается привлекательной альтернативой обычному синхронному генератору для электроснабжения отдаленных и сельских холмистых районов в сочетании с различными неисчерпаемыми возобновляемыми источниками энергии, такими как энергия ветра и воды.SEIG не нуждается во внешнем источнике питания для создания магнитного поля. Несмотря на то, что SEIG имеет много преимуществ в качестве автономного источника питания, одним из его основных недостатков является плохая стабилизация напряжения при изменении нагрузки и скорости. Когда конденсатор с фиксированной емкостью обеспечивает реактивную мощность для машины, напряжение на клеммах резко снижается при изменении нагрузки, что свидетельствует о плохой регулировке напряжения. Элементами, влияющими на плохое регулирование напряжения, являются сопротивления и реактивное сопротивление рассеяния генератора.Модификация конструкции для работы в качестве SEIG может несколько улучшить стабилизацию напряжения, но не значительно (Shridhar et al., 1993). Существуют различные методы улучшения регулирования напряжения, такие как подключение коммутируемого конденсатора, переменной катушки индуктивности и реактора с насыщающимся сердечником.

Подключение переключаемых конденсаторов дешевле. Катушка индуктивности с тиристорным управлением и фиксированным конденсатором обеспечивает лучшую производительность, чем переключаемые конденсаторы, но для них требуются громоздкие катушки индуктивности, которые также создают большие переходные процессы и гармоники при переключении. Обычно для управления частотой генератора используется система регулятора. Регулируя расход турбины, регулятор регулятора регулирует частоту, но не рекомендуется использовать регулятор регулятора для малогабаритных асинхронных генераторов из-за его сложности в эксплуатации и высокой стоимости.

Конфигурации с длинным и коротким шунтом для улучшения регулирования напряжения очень просты и менее сложны. Схема подключения короткого и длинного шунта представлена ​​на рис. 4 . В конфигурации с коротким шунтом клеммы SEIG сначала подключаются к конденсатору возбуждения ( C S ) параллельно, а через клеммы конденсатора нагрузка подключается через конденсатор с коротким шунтом ( C Short ).

В конфигурации с длинным шунтом нагрузка подключается параллельно конденсатору возбуждения ( C S ) и параллельно конденсатору возбуждения, выводы статора SEIG подключаются через конденсатор с длинным шунтом ( C Long ). Конфигурация с коротким или длинным шунтом более эффективна, чем простая конфигурация с шунтом в SEIG. Среди этих двух вариантов короткого шунта лучше регулируется напряжение и экономичнее (Singh, 2004).

Контроллер асинхронного генератора (IGC) или электронный контроллер нагрузки (ELC) используются для решения этих проблем.IGC одновременно выполняет функцию управления напряжением и частотой, используя характеристику нагрузки/скорости турбины (первичного двигателя), приводящей в движение генератор, вместе с характеристикой напряжения/скорости генератора. По сути, IGC определяет выходное напряжение генератора и управляет им, перенаправляя различное количество энергии на фиктивную нагрузку, называемую «балластной нагрузкой». Если напряжение увеличивается из-за снижения нагрузки потребителей, увеличивается частота вращения первичного двигателя и напряжение генератора.IGC чувствует это и увеличивает мощность, отводимую на балластную нагрузку. Это, в свою очередь, увеличивает нагрузку на генератор и первичный двигатель и снижает скорость, частоту и напряжение до желаемого уровня. Есть некоторое сходство с работой ELC, но определяется напряжение, а не частота, и, таким образом, необходимость в автоматическом регуляторе напряжения отсутствует.

IGC облегчает питание реактивных нагрузок и обеспечивает отставание коэффициента мощности нагрузки не менее 0,8. Допуская небольшое повышение частоты, и, таким образом, эффективно увеличивая емкостное реактивное сопротивление конденсаторов возбуждения.Увеличенное емкостное реактивное сопротивление затем обеспечивает потребность генератора в намагничивании, а также корректирует коэффициент мощности отстающей нагрузки. Когда подключена индуктивная нагрузка, такая как асинхронный двигатель, падение напряжения больше, чем в случае резистивной нагрузки, потребляющей ту же истинную мощность. Затем IGC снижает мощность, подаваемую на балластную нагрузку, до тех пор, пока напряжение не поднимется до желаемого уровня. Поскольку изменение напряжения превышает истинное изменение мощности, скорость первичного двигателя и скорость генератора, а значит, и частота увеличиваются. Таким образом корректируется коэффициент мощности нагрузки. Доступны как трехфазные, так и однофазные IGC, в которых используются силовые электронные переключающие устройства для управления потоком мощности в одну цепь балластной нагрузки. IGC обычно регулирует номинал конденсаторов возбуждения. Эти устройства имеют тенденцию быть сложными и, возможно, должны быть изготовлены специально.

ELC представляет собой относительно новую концепцию управления балластной нагрузкой. Индукционный генератор выдает активную мощность и поглощает реактивную мощность, в то время как большинство системных нагрузок потребляют как активную, так и реактивную мощность.Для поддержания баланса мощности контроллер должен иметь возможность поглощать любую генерируемую мощность, которая не потребляется нагрузкой, при этом обеспечивая реактивную мощность, подаваемую генератором и системной нагрузкой. Конденсаторная батарея обеспечивает максимальное количество реактивной мощности, необходимой для генератора и нагрузки системы. ELC компенсирует изменение основной нагрузки, автоматически изменяя количество активной мощности, рассеиваемой в балластной нагрузке, чтобы поддерживать общую нагрузку постоянной. Количество активной мощности, которая должна быть поглощена для поддержания баланса мощности, определяется по формуле:

Pballastdummyload=Pgenengeratormaximumoutput-Pusermainload

фиксированный размер конденсаторной батареи.Но когда к SEIG подключается индуктивная нагрузка (например, асинхронный двигатель), потребность системы в реактивной мощности возрастает. Дополнительная реактивная мощность, необходимая для индуктивной нагрузки, не может быть обеспечена фиксированным набором конденсаторов без соответствующего падения напряжения. ELC определяет это падение напряжения и впоследствии уменьшает мощность, рассеиваемую в балластной нагрузке. Будучи в основном регулятором активной мощности, ELC может компенсировать только активную мощность индуктивной нагрузки. Реактивная мощность может подаваться только за счет увеличения скорости/частоты асинхронного генератора (увеличивается отрицательное скольжение). Увеличение частоты имеет два эффекта: во-первых, снижается потребность в намагничивании асинхронного генератора, а во-вторых, увеличивается реактивная мощность, вырабатываемая конденсаторной батареей. С точки зрения стабильности (изменение частоты из-за индуктивной нагрузки) асинхронный генератор с насыщением имеет преимущество перед асинхронным генератором без насыщения. Это совершенно противоречит тому, что требуется с точки зрения эффективности и выходной мощности генератора. Тем не менее, рекомендуется выбирать двигатели с низким уровнем насыщения, поскольку для сельской местности обычно допустимо отклонение частоты до 10 %.Кроме того, улучшение возможно за счет прямой коррекции коэффициента мощности на отдельных нагрузках, которые обладают высокой индуктивностью.

Основные преимущества ELC:

Общая система становится менее сложной и дешевой.

Позволяет упростить конструкцию гидротурбины, т.к. нет необходимости регулировки направляющих аппаратов, т. к. турбина всегда работает с полной нагрузкой (турбина работает в одной точке).

Реакция ELC на изменение частоты более быстрая и точная по сравнению с механической системой управления.

ELC не требует каких-либо движущихся частей, как обычный регулятор для управления подачей воды в турбину.

Использование ELC исключает гидравлический удар, который усложняет управление потоком в случае регулятора потока. Гидравлический удар возникает из-за ускорения и замедления движущейся воды в напорном трубопроводе.

При использовании ELC общая стоимость установки снижается примерно на 35% по сравнению с обычной установкой с гидравлическим регулятором.Это главное преимущество использования ELC в отдаленных районах.

Существует ряд вариантов изменения балластной нагрузки в автоматическом контроллере нагрузки, таких как (i) регулировка фазового угла, (ii) коммутируемая двоично-взвешенная нагрузка и (iii) широтно-импульсная модуляция (ШИМ) или регулировка пространства меток и т. д. При управлении фазовым углом балластная нагрузка включается в некоторый момент в течение каждого полупериода синусоидального напряжения генератора и остается включенным до конца этого полупериода.Рассеивание мощности в балласте включается с помощью симисторной или тиристорной компоновки. Преимущество регулирования фазового угла состоит в том, что симисторы или тиристоры дешевы, широко доступны и могут выдерживать суровые условия эксплуатации. Также тиристор может коммутировать ток в тысячи ампер при напряжении в киловольтный диапазон и на очень высокой частоте. Основным недостатком является то, что электронный шум создается при срабатывании симистора при высоком напряжении генератора. Кроме того, его эффективность ограничена точностью синхронизации триггерного импульса (Portegijs, 2000; Ludens, 2010).

Переменная бинарная взвешенная загрузка представляет собой серию загрузок, в которых каждая последующая загрузка имеет половину мощности предыдущей, более высокой по рангу. С n самосвалами можно включить в общей сложности 2 комбинации n , каждая из которых представляет различную общую мощность подключаемых самосвалов. Этот метод также называется цифровым управлением. Преимущества: он производит балласт с единичным коэффициентом мощности. Кроме того, он не вызывает никаких искажений формы волны, то есть минимальные гармоники.Недостатки: фиксированный размер дампа, требуется большое количество дампов, а эффективность ограничена количеством дампов.

Другим способом отвода энергии на балластную нагрузку является ШИМ или маркировка пространства. При этом среднее значение выпрямленного напряжения можно регулировать, регулируя скважность (долю времени включения сбросной нагрузки). Обычно это делается путем изменения длительности каждого импульса, в то время как время между импульсами остается постоянным. Основное преимущество этого метода заключается в том, что он создает нагрузку с переменным единичным коэффициентом мощности только с одним балластом.Искажение формы сигнала, возникающее в результате прерывания, уменьшается за счет действия конденсаторов возбуждения. Для управления силовыми транзисторами требуется простая электронная схема. Недостатками являются высокая стоимость, низкая доступность и чувствительность. Кроме того, рассеиваемая мощность в таком контроллере выше, поскольку напряжение генератора должно быть сначала выпрямлено, прежде чем оно попадет на сам силовой транзистор. Следовательно, требуется более крупный радиатор по сравнению с контроллером с регулируемым фазовым углом той же мощности (Рамирес Эммануэль и Торрес, 2007).

Суммарная мощность балластной нагрузки должна превышать максимальную мощность генератора. На микроГЭС для питания бытовых нагрузок можно использовать два и более самосвальных водонагревателя с ЭЛК. Энергия, отведенная на сброс нагрузки, будет полностью переключаться в непиковые часы. В непиковые часы можно использовать избыточную мощность для зарядки аккумуляторов, нагрева воды, уличного освещения и приготовления пищи с помощью простых электрических плит.

Обмотки и кабели генератора должны быть защищены от чрезмерного тока.Это может привести к их перегреву и повреждению. Большой ток также может повредить конденсаторы. Следует использовать защитный выключатель двигателя, чтобы можно было регулировать ток переключения.

Благодаря достижениям в области полупроводниковых переключателей можно использовать различные методы, включающие ШИМ-преобразователи, для управления реактивной мощностью и регулирования частоты путем обеспечения опережающего и отстающего коэффициента мощности, необходимого по отношению к напряжению на клеммах. В этом методе один конденсатор, подключенный к стороне постоянного тока инвертора, обеспечивает реактивную мощность (Karshenas and Abdolahi, 2001).Управляя переключателями преобразователя, можно изменять поток генератора. Этот единственный конденсатор на стороне постоянного тока действует как трехфазный конденсатор. Система с ШИМ-преобразователями имеет быструю динамическую реакцию на изменение напряжения на клеммах.

Когда асинхронный генератор подключен к ШИМ-преобразователям, он может работать как с нагрузкой переменного, так и постоянного тока, нагрузка постоянного тока может быть подключена к клемме постоянного тока преобразователя. Нагрузки переменного тока могут быть подключены непосредственно к генератору или путем подключения инвертора к звену постоянного тока для получения постоянного напряжения и частоты на выходе переменного тока.Если нагрузка должна быть подключена через клеммы постоянного тока, напряжение на конденсаторе должно поддерживаться постоянным. Как только напряжение конденсатора поддерживается постоянным, нагрузка постоянного тока может быть подключена напрямую или через инвертор для питания нагрузки переменного тока. Когда нагрузки переменного тока подключаются непосредственно к клеммам SEIG, необходимо поддерживать постоянное напряжение на клеммах. Если нагрузка переменного тока требует переменной частоты и амплитуды, ее можно подключить через инвертор к напряжению шины постоянного тока, которое поддерживается постоянным. Управление напряжением по частоте — один из простых методов управления напряжением на клеммах и частотой SEIG (Kumsuwan et al., 2009). SEIG, подключенный к преобразователю ШИМ, показан на рис. 7 .

Рис. 7. Принципиальная схема управления В / ф .

Моделирование холостого хода стороны постоянного тока преобразователя определяется по формуле;

(5)pVdc=iaiSA+ibiSB+iciSCCdc

При нагрузке постоянного тока Ур. (5) можно записать как;

(6) PVDC = IAISA + IBISB + ICISC-VDCRD / CDC

, где S A , S , S B , и S C – это функции переключения преобразователя PWM, I ai , i bi , i ci — фазные токи, а C dc — конденсатор звена постоянного тока.

Трехфазное напряжение переменного тока может быть выражено как;

(7)va=Vdc32SA-SB-SCvb=Vdc32SB-SA-SCvc=Vdc32SC-SB-SA

Реактивная мощность, необходимая во время возбуждения, будет подаваться от батареи, подключенной к конденсатору. При увеличении генерируемого напряжения силовой диод блокирует обратный ток. Минимальное напряжение, необходимое для создания потока в асинхронном генераторе, зависит от компонентов, используемых в преобразователе. Используя простой ПИ-регулятор со стратегией напряжение/частота, опорный вход может быть сгенерирован для широтно-импульсной модуляции с пространственным вектором (SVPWM).Сигнал обратной связи меняется в зависимости от переменной нагрузки, обеспечивая быстрый динамический отклик.

Энергии | Бесплатный полнотекстовый | Управление балансом мощности автономной гибридной энергосистемы на основе накопителя двойной энергии

1. Введение

Одной из важнейших задач современной энергетики является надежное электроснабжение потребителей в удаленных районах, включающих в себя некоторые критические нагрузки (например, больницы). , радиационные и ядерные установки, тяжелая промышленность с заботой об окружающей среде), расположенные очень далеко от центральной электрической сети.В настоящее время основным источником электроэнергии для этих отдаленных районов являются автономные дизель-генераторные установки (ДГУ), которые имеют ряд недостатков: малый ресурс дизельных двигателей, высокая стоимость эксплуатации ДГУ из-за обслуживания генератора, большой расход топлива и смазочные материалы и загрязнение окружающей среды. Кроме того, в сочетании со слаборазвитой транспортной инфраструктурой и резкими изменениями мирового климата эти недостатки обусловливают высокую стоимость электроэнергии и низкую надежность электроснабжения потребителей.Понятно, что использование гибридных систем возобновляемой энергетики (ГВИЭ) позволяет значительно повысить надежность и экономическую и экологическую эффективность систем электроснабжения децентрализованных потребителей [1]. В целом, в HRES может использоваться широкий спектр источников энергии, но альтернативные источники энергии, такие как фотоэлектрическая энергия (PV) и энергия ветра (WT), считаются наиболее широко используемыми для внесетевой области. Более того, они привлекли к себе больше внимания, потому что энергии Солнца и ветра доступны повсеместно.Кроме того, электростанции на их основе могут располагаться максимально близко к месту конечного потребления энергии, что особенно важно для автономной энергетики. Наиболее сложными режимами с точки зрения энергоменеджмента и в то же время наиболее эффективными с точки зрения расхода горюче-смазочных материалов, эксплуатационных расходов и экологической чистоты являются энергосистемы с высоким уровнем проникновения возобновляемых источников энергии [2]. ]. Обязательным элементом таких энергосистем является накопитель энергии, который может быть реализован для повышения КПД электростанции за счет поглощения избыточной энергии и доставки ее потребителям в период отсутствия энергии в шине постоянного тока.Аккумуляторные системы накопления энергии (БАСЭ) должны удовлетворять требованиям ВИЭ по объему и времени накопления энергии, и эти требования являются наиболее распространенными для этих систем [3,4]. Можно отметить, что характерной особенностью режимов работы ГРЭС, особенно при высоком проникновении возобновляемых источников, является изменение в широком диапазоне значений вырабатываемой и потребляемой мощности в разные промежутки времени, что обуславливает наличие пульсаций в токи заряда-разряда БЭСС.Более того, это может привести к повышению их температуры, закипанию электролита и коррозии электродов [5,6]. В [7] представлены результаты экспериментальных исследований по определению ресурса свинцово-кислотного гелевого аккумулятора в режимах заряда-разряда со сглаженным и импульсным токами. По результатам экспериментов установлено, что при работе аккумулятора в импульсном режиме его гарантированный срок службы снижается почти в два раза. Аналогичные результаты были получены в [8] для аккумуляторов, выпускаемых под торговой маркой Tesla.В работе [9] результаты исследований показали, что одной из основных причин выхода из строя свинцово-кислотных, никель-кадмиевых и литий-ионных аккумуляторов, работающих в составе ВИЭ, являются режимы заряда-разряда импульсными токами. Можно заметить, что высокая актуальность данной проблемы определяется тем, что БЭСС является самым «слабым» звеном ГРЭС по сроку эксплуатации. Гарантийный срок службы большей части основного энергетического оборудования ВИЭ (ВЭУ, ФЭ, ДГУ, силовые преобразователи), заявленный их производителями, обычно составляет 15–20 лет.Срок службы БЭСС, как правило, не превышает пяти-десяти лет и только при условии их оптимальной эксплуатации. При этом финансовые затраты на БЭСС составляют значительную долю в общей стоимости энергосистемы. Например, в [10] можно отметить, что стоимость BESS составляет 52% от общей приведенной стоимости небольшой фотоэлектрической станции для одного домохозяйства в Индонезии. В работе [11] результаты исследований по оптимизации состава оборудования ГРЭС, включающего ВТ и ФЭ, предназначенного для электроснабжения объектов средней мощности, приведены в 5.6 кВтч/сутки. По результатам исследования можно отметить, что стоимость БЭСС составляет 38,58% от общей стоимости силовой установки. Понятно, что одним из перспективных путей повышения эффективности ВИЭ, широко обсуждаемых в последние годы [12,13], является использование гибридных систем накопления энергии (ГНСЭ) на основе аккумуляторов и суперконденсаторов. Для достижения максимальной эффективности HRES и времени автономной работы предлагаются различные топологии HRES [14,15], а также разрабатываются новые методы мониторинга и управления энергопотреблением [16,17], часто с использованием сложных интеллектуальных алгоритмов [18,19]. ].Следует отметить, что применение ГЭС устраняет высокочастотные пульсации токов заряда-разряда аккумуляторов, что положительно сказывается на сроке их службы, но не устраняет низкочастотные пульсации мощности, которые инициируются в ВРЭС с высокими уровнями проникновения. стохастических возобновляемых источников энергии может иметь значительную амплитуду. Следовательно, это приводит к тому, что даже при использовании ГЭС аккумуляторы работают в постоянно чередующихся режимах неполного заряда/разряда, что отрицательно сказывается на сроке их службы.Выбор оптимальной топологии ГРЭС и системы управления создаваемой энергосистемой считался важной задачей с учетом специфики области ее практического применения. С точки зрения базовой архитектуры рассматриваются два основных подхода к построению ГРЭС: С сопряжением генерирующих источников на постоянном и переменном токе [20,21,22]. Однозначного ответа на вопрос, какая архитектура лучше, не существует, однако каждая из систем имеет свои преимущества и недостатки, и, соответственно, основную область применения.С другой стороны, система мониторинга и управления имеет решающее значение для достижения высоких уровней надежности и энергоэффективности ВИЭ [23,24]. Можно заметить, что существует два основных варианта структурной организации систем управления ГРЭС: централизованная и децентрализованная (распределенная) [21,23,25]. Высокая надежность распределенного управления ГРЭС считается одним из его существенных преимуществ, так как одиночные неисправности не являются критическими. При этом значительно повышается универсальность системы, что позволяет относительно легко вносить изменения в ее конфигурацию и заменять неисправное оборудование.Из анализа известных топологий ГРЭС и систем управления можно отметить, что энергосистемы с высоким уровнем замещения ГРЭС с архитектурой на основе постоянного тока, распределенной системой управления, аккумуляторными системами накопления энергии являются наиболее перспективными. в основном применяются [23,24]. Чтобы распределить нагрузку между генерирующими источниками, можно использовать стратегию адаптивного управления статизмом [24,26]. Достоинствами данного технического решения являются достаточно высокая надежность энергосистемы, быстродействие и хороший уровень унификации.С другой стороны, это решение имеет ряд недостатков, наиболее существенными из которых являются необходимость преобразователей с согласованными техническими характеристиками, высокая сложность и стоимость преобразовательного оборудования, неэффективное использование потенциала первичной возобновляемой энергии. Следует отметить, что последний недостаток особенно критичен для энергосистем, территориально расположенных в районах с суровыми климатическими условиями. Этот недостаток связан с тем, что в типовой схеме построения ВИЭ баланс мощности в системе регулируется за счет ограничения выходной электрической мощности установок возобновляемых источников энергии (ВИЭ), а в системах с высоким проникновением возобновляемых источников – безвозвратных. потери энергии будут очень значительными.В целом опыт эксплуатации ВИЭ в районах с суровыми климатическими условиями свидетельствует о том, что большая часть вырабатываемой энергии расходуется на системы жизнеобеспечения электростанции: обогрев контейнера, технологического оборудования и т. д. [27].

Основной вклад этой статьи заключается в том, чтобы предложить технические решения для повышения надежности и эффективности HRES с высоким уровнем проникновения возобновляемых стохастических источников. На основании полученных в данной работе результатов можно отметить, что предложены новый, оригинальный способ построения и алгоритм управления режимами ГРЭС, повышающие ее надежность и энергоэффективность. Кроме того, можно заметить, что в предлагаемой схеме строительства ГРЭС избыточная энергия, вырабатываемая установками ВИЭ, рассеивается на балластных сопротивлениях, что делает целесообразным ее использование для различных бытовых нужд: подогрев воды, отопление и т. д.

Остальное Бумага организована следующим образом. Раздел 2 развивает описание предлагаемой топологии и метода управления режимами HRES. Раздел 3 описывает объект и методы исследования. Полученные результаты моделирования режимов работы ГРЭС обсуждаются в разделе 4.В заключении подводятся итоги исследования.

2. Описание предлагаемой архитектуры построения и способа управления режимами гибридных энергосистем

В работе представлено новое техническое решение, способное обеспечить наиболее эффективное использование потенциала ВИЭ и оптимизацию режимов заряда/разряда БЭСС. Идея предлагаемого решения заключается в использовании пассивной системы стабилизации напряжения на шине постоянного тока путем подключения к ней суперконденсатора (СК) и управления энергетическим балансом в системе с помощью двухконтурной системы накопления энергии (ДЭСН). В состав ДЭБ входят два одинаковых блока аккумуляторных батарей (ББ), попеременно работающих в режиме заряда/разряда, регулируемая балластная нагрузка (БН) и КА [28]. Предлагаемая обобщенная схема построения ГРЭС представлена ​​на рисунке 1.

Одним из основных компонентов ГРЭС при таком способе построения является шина постоянного тока, на которую возложена функция сбора и распределения электрической энергии в замкнутой энергосистеме.

Уравнение баланса мощности для шины постоянного тока демонстрируется следующим уравнением:

PDC=Vdc⋅CVDCdt=(PDGS+PWT+PPV+Pdch)−(PL+PBL+Pch)

(1)

Как правило, баланс мощности на шине определяется текущим соотношением генерируемой и потребляемой мощности.Из рисунка 1 можно наглядно представить, что возможными источниками генерации и мощностью нагрузки, которые могут быть использованы в ГЭС, являются: дизель-генераторные установки (ПДГС), ветроэнергетические (ВЭУ) и фотоэлектрические установки (ФЭУ), а также разрядная мощность ВВ. (Пдч). Потребителями электроэнергии являются: потребитель полезной нагрузки (ПЛ), балластная нагрузка (ПБЛ) и зарядная мощность ББ (Пч).

Рассматривая уравнение (1), можно заметить, что неконтролируемой переменной является количество энергии, потребляемой полезной нагрузкой PL.

Для достижения оптимальной передачи мощности от генератора к нагрузке крайне важно поддерживать фотоэлектрические и ветряные генераторы и нагрузку в соответствующих оптимальных рабочих условиях (т.например, операции отслеживания точки максимальной мощности (MPPT)) [29,30]. Поэтому следует отметить, что для обеспечения энергетического баланса в системе количество вырабатываемой мощности PWT и PPV считаются неуправляемыми переменными. Для управления балансом мощности и стабилизации напряжения на звене постоянного тока предлагаемая стратегия управления предполагает использование двух основных управляемых источников питания: ПДГП и батареи, работающей в режиме разряда ПДГП. С учетом того, что в ВИЭ с высоким проникновением возобновляемых источников энергии возможны режимы, при которых количество мощности, вырабатываемой установками ВИЭ, может значительно превышать потребляемую мощность, балластная нагрузка ПБЛ используется в качестве дополнительного регулируемого электропотребителя в система. Кроме того, второй ББ подключен к шине в режиме зарядного отбора мощности, что можно рассматривать как частично управляемый потребитель мощности Пч. Из рисунка 2 видно, что упрощенные эквивалентные схемы замещения HRES представлены для двух основных режимов стабилизации MODE1 и MODE2. В режиме стабилизации РЕЖИМ1 (рис. 2а) видно, что управление балансом мощности в системе обеспечивается разрядным ВВ. Кроме того, в режиме стабилизации MODE2 (рис. 2б) баланс мощностей отображается с помощью DGS.Поскольку управляемые источники питания должны обеспечивать стабилизацию напряжения звена постоянного тока, они должны работать в режиме управляемых источников напряжения; все остальные электростанции являются управляемыми и неуправляемыми источниками тока. В качестве критерия изменения режимов работы ГРЭС используется величина суммарной остаточной мощности двух ВВ ∑SOC. Диаграмма перехода между режимами работы HRES схематично представлена ​​на рисунке 3. соотношение мощностей основных генерирующих источников, условий работы электростанции, характеристик электрической нагрузки потребителя и в целом должно быть оптимизировано.

При рассмотрении ГРЭС приняты следующие значения суммарной остаточной мощности обоих ББ: ∑SOC min = 125% и ∑SOC max = 185% от их номинальной мощности. Выбор этих значений обусловлен тем, что в рассматриваемом проекте используются свинцово-кислотные БЭСС, что обуславливает необходимость ограничения их значения максимальной глубины разряда (ГРР) на уровне 60–70 % от номинальной емкости.

В базовом варианте предусмотрено три рабочих зоны напряжения звена постоянного тока, как показано на рис. 4: буферная зона (ЗБ), зона высокого напряжения (ЗВН) и зона низкого напряжения (ЗНН).В зоне ЖВ суммарная выработка мощности установок РЭС превышает общую мощность потребления, и в качестве стабилизирующего источника в этой зоне в режимах РЕЖИМ1 и РЕЖИМ2 используется регулируемая балластная нагрузка. Конструктивно балластная нагрузка представляет собой набор резисторов, которые подключаются к шине постоянного тока через преобразователь постоянного тока. Текущее значение (соответственно мощность) преобразователя регулируется по следующему уравнению:

IBL_ref=VDC-VBL_minVBL_max-VBL_min⋅IBL_max

(2)

Уравнение (2) определяет линейное изменение потребляемой мощности балластной нагрузки от нуля до номинального значения PBL_max в диапазоне напряжений от VBL_min до VBL_max. Для практической реализации системы управления по уравнению (2) необходимо измерить два электрических параметра режима: напряжение звена постоянного тока VDC и входной ток преобразователя IBL.

Красными линиями на рисунке 4 обозначена зона безаварийного функционирования электростанции. При выходе напряжения звена постоянного тока за пределы заданных значений Vcr_min и Vcr_max режим работы энергосистемы инициируется как авария (сбой), которая устраняется с помощью противоаварийной автоматики.В зоне ЗНН потребляемая мощность превышает суммарную выработку мощности установок РЭС, а стабилизирующим источником в режиме РЕЖИМ1 является ВВ, работающая в режиме разряда на шину постоянного тока, как показано на рисунке 4а. Величина тока (соответственно мощность) разрядного преобразователя ББ в РЕЖИМЕ 1 регулируется по следующей формуле:

Idch_ref=Vdch_max-VDCVdch_max-Vdch_min⋅Idch_max

(3)

Уравнение (3) определяет линейное изменение генерируемой мощности разрядного ВВ от нуля до номинального значения P dch_max в диапазоне напряжений от V dch_max до V dch_min . Это уравнение использовалось в качестве управляющего входного сигнала для значения напряжения на шине постоянного тока V DC и значения выходного тока преобразователя I dch .

Буферная зона ЗБ используется для надежного разделения режимов работы источников управления в системе, кроме того, ее использование позволяет минимизировать (в идеале исключить) количество переходов из зоны ЖВ в зону ЗЛВ, что может привести к нестабильной или колебательный режим работы системы управления.

В режиме MODE2, как показано на рисунке 4b, основным источником регулирования энергосистемы является ДГУ.Для сохранения срока его эксплуатации необходимо минимизировать количество подключений и отключений. Кроме того, в режиме работы ДГУ необходимо обеспечить ее загрузку на уровне не менее 25 % от ее номинальной мощности. В базовом случае распределения зон рабочего напряжения для режима РЕЖИМ2 к рассмотрению приемлем выбор гарантированного заряда одной ББ, а вторая ББ переводится в режим заряда только после полной зарядки первой батареи. В соответствии с применяемым алгоритмом значение тока (соответственно мощности) преобразователя ДГС регулируется следующим образом:

IDGS_ref=Vdch_max-VDCVdch_max-Vdch_min⋅[IDGS_max-IDGS_min]+IDGS_min

(4)

Практическая реализация уравнения (4) и гарантированный заряд одного ББ при подключении ДГУ обеспечивает приемлемую перегрузку дизеля. Это достигается ограничением и удержанием тока ДГС не ниже некоторого заданного значения IDGS_min, соответствующего минимально допустимой нагрузке на дизель, например 25% от номинальной мощности.Технически это требование реализуется за счет сужения диапазона регулирования выходного преобразователя ДГС за счет ограничения значения коэффициента заполнения.

Следует отметить, что для реализации предлагаемых алгоритмов управления необходимо выполнение ряда важных соотношений для обеспечения работы энергосистемы в безопасных рабочих зонах следующим образом:

1. Значение предельно допустимого мощность разряда одной управляющей ББ ПБВ_дч должна быть выше максимальной электрической нагрузки PL_max:2. Номинальное (максимальное) значение балластной нагрузки должно удовлетворять следующему уравнению:

PBL_max≥PWT+PPV−PL_min

(6)

Частным случаем этого уравнения является условие равенства нулю мощности минимальной электрической нагрузки PL_min = 0.

3. Номинальная мощность ДГУ должна обеспечивать покрытие максимальной электрической нагрузки и требуемой зарядной мощности ВВ:

PDGS_nom≥PL_max+Pch

(7)

Идея предлагаемой логики управления режимом ГРЭС заключается в переводе ББ из режима заряда в режим разряда и наоборот в соответствии с заданными пороговыми значениями его остаточной емкости.Соответственно, для практической реализации данной логики управления необходим постоянный контроль остаточной емкости каждого ББ в режиме реального времени. Кроме того, необходимо обеспечить контроль полной остаточной мощности ББ ∑SOC, что является значением критерия изменения режимов работы энергосистемы, как показано на рисунке 3. Логика предлагаемого метода управления ГРЭС режимов поясняется на рис. 5, где показана блок-схема алгоритма управления режимами, как на рис. 5а, и силовые цепи для подключения БЭСС и ДГС к шине постоянного тока, как на рис. 5б.

Одним из возможных вариантов схемотехники контроллера DESS является разделение функций местного и стратегического управления преобразователями. По аналогичной схеме может быть построена система управления преобразователем ДГУ. При таком подходе сигналы прямого управления ключами преобразователя (Ich_ref, Idch_ref, IDGS_ref) формируются по локальной токовой петле в зависимости от текущих значений напряжения звена постоянного тока и выходного (входного) тока соответствующего преобразователя. а управляющие сигналы, обеспечивающие переключение режимов работы (Gate_BB1, Gate_BB2, DGS_on/off), формируются логическим блоком контроллера в зависимости от текущих значений остаточной емкости BB.

В схеме питания стабилизирующих источников, представленной на рисунке 5б, для большей наглядности сигналы управления, формируемые логическим блоком контроллера, обеспечивают прямое включение/выключение преобразователей ББ и ДГС за счет использования дополнительных ключей. В реальных схемах построения преобразователей использование дополнительных ключей не требуется, так как процессы включения/выключения преобразователей можно легко обеспечить, контролируя величину коэффициента заполнения транзисторов.

3. Методы и объект исследования

В качестве основного исследовательского инструмента для данной исследовательской работы использовался пакет программ MATLAB/Simulink (2018b, MathWorks, Natick, MA, USA), в среде которого, в соответствии с блоком HRES диаграмме, представленной на рис. 1, были разработаны и реализованы математические модели всех основных компонентов рассматриваемой технической системы.В рамках комплексной модели HRES можно выделить пять типов моделей: модели первичных энергоносителей (модель потока ветра и солнечного излучения), модели электростанций (DGS, WT и PV), модели накопителей (SC и BESS), модели энергии. модели потребителей (L (Critical Loads) и BL), модели силовых полупроводниковых преобразователей. В работе использованы модели динамических компонентов, построенные на основе уравнений, описывающих физические процессы преобразования энергии. Подробное описание моделей компонентов HRES, использованных в исследовании, дано в [31,32,33,34,35].Модели компонентов выполнены в виде разделяющихся функциональных блоков, что позволяет строить и исследовать режимы работы ГРЭС произвольной конфигурации [35].

В качестве объекта исследования в данной работе принята автономная ГРЭС, территориально расположенная в Томской области, в составе ВЭУ, номинальной мощностью 10 кВт (Vmin = 3 м/с, Vном = 9 м/с), СЭС на базе солнечной батареи из 18 фотоэлектрических модулей Sunway FSM 340M (340M, ФСМ, Томск, Россия), дизель-генераторной установки Geko 20012 ED-S/DEDA (340M, FSM, Томск, Россия), номинальная мощность 16 кВт, ДЭСС (340М, ФСМ, Томск, Россия) на базе 20 шт. аккумуляторов МОНБАТ 12МВР200 на схему, и суперконденсаторного модуля из трех последовательно соединенных суперконденсаторов МСК-8-112 (340М, ФСМ, Томск, Россия), общей вместимость 2.7 F.

Для моделирования электрической нагрузки ГРЭС принят характерный суточный график бытовых нагрузок с максимальной мощностью 10 кВт, а значение балластной нагрузки принято равным 16,2 кВт. Рассмотрен вариант ФЭ с жестко закрепленной солнечной панелью, ориентированной на юг и установленной под углом 56,5° к горизонту.

4. Результаты и обсуждение

Для проверки работоспособности и апробации предлагаемых технических решений использовались результаты компьютерного моделирования режимов работы ГРЭС.План исследования был разработан, в соответствии с серией вычислительных экспериментов, проведенных для моделирования возможностей статического и динамического режимов ГРЭС при ее эксплуатации.

На рис. 6 представлены результаты моделирования электрической мощности установок ВИЭ (P PV и P WT ) на суточном интервале времени (86 400 с). Суточные изменения солнечной радиации (G) соответствуют зимнему солнцестоянию со средней облачностью. Скорость ветра (V) задается ступенчатой ​​функцией с амплитудой от 2 м/с до 8 м/с, меняющейся на модельных временах 10 000 и 50 000 с.

Явное задание скорости ветра, которая остается неизменной на больших временных интервалах, позволяет решить две задачи: с одной стороны, значительно снизить требования к вычислительным ресурсам компьютера и тем самым сократить время моделирования; с другой стороны, дает возможность выделить для последующего анализа необходимые режимы работы ДЭСС и всей энергосистемы.

Результаты режимов работы ГРЭС для заданных характеристик первичных энергоносителей представлены на рисунке 7.На этом рисунке представлены графики изменения тока разряда (I дч ), тока заряда (I ch ) и остаточной емкости (SOC), аккумуляторных батарей ВВ1 и ВВ2, напряжения на шине (В ДК ), втекающего и отходящие токи звена постоянного тока, такие как суммарный ток от установок РЭС (И РЭС ), фактический ток (И Л ) и балластные (И БЛ ) нагрузки, ток ДГС (И ДГС ). Анализ полученных графиков на рисунке 7 показывает, что мощности, вырабатываемой установками ВИЭ, недостаточно для полного покрытия электрической нагрузки в интервале времени от 0 с до 50 000 с.Это приводит к тому, что за время около 14 000 с обе ББ разряжаются ниже допустимого порогового уровня (∑SOC Рисунок 7 из представленных графиков их остаточной емкости SOC. При полном заряде ББ заданного порогового уровня (∑SOC > 185%) ДГС выключается и далее баланс мощности регулируется разрядным ВВ. На интервалах модельного времени от 50000 с до 54000 с и с 73000 с до конца рассматриваемых суток сгенерированная суммарная мощность установок ВИЭ превышает мощность, потребляемую полезной нагрузкой и перезаряжаемым ББ.В соответствии с заданным алгоритмом, как на рисунке 4, стабилизация энергетического баланса в системе на этих режимах обеспечивается за счет управления мощностью балластной нагрузки.

Анализ результатов моделирования свидетельствует о том, что предложенный алгоритм обеспечивает устойчивую работу энергосистемы в режимах РЕЖИМ1 и РЕЖИМ2. Кроме того, напряжение звена постоянного тока не выходит за пределы заданных рабочих зон и все преобразователи работают в штатном режиме.

В качестве наиболее сложных тестов для проверки работоспособности алгоритма управления DESS был использован режим работы результатов суточного моделирования HRES с учетом турбулентной составляющей скорости ветра [32].Турбулентная составляющая ветрового потока приводит к появлению широкополосной пульсации выходной мощности ВТ, что может привести к потере динамической устойчивости энергосистемы. Однако такие условия эксплуатации типичны для ГРЭС и их анализ обязателен. На рис. 8 и рис. 9 представлены результаты моделирования суточного режима работы ГРЭС с учетом турбулентной составляющей скорости ветра. В данном вычислительном эксперименте рассматривается период летнего солнцестояния при средних условиях облачности и средняя скорость ветра в течение суток изменяется от 0 м/с до 10 м/с, как показано на рисунке 8, что соответствует всему рабочему диапазону моделируемого ВТ.Из тех представленных графиков, которые показаны на рисунке 9, система управления ДЭСС обеспечивает надежное и эффективное управление балансом мощности в изолированной энергосистеме во всех возможных режимах работы.

Результаты вычислительных экспериментов подтвердили работоспособность предложенной архитектуры и алгоритма управления автономными режимами ГРЭС с высоким проникновением возобновляемых источников.

Достоинствами рассматриваемого алгоритма управления DESS являются его относительная простота и универсальность. Данный алгоритм обеспечивает режимы заряда ББ стабильным током и сводит к минимуму режимы переключения ББ из режима заряда в режим разряда и наоборот, что обеспечивает их безопасность и максимальный ресурс работы.

Предлагаемая архитектура построения ГРЭС позволяет использовать силовые полупроводниковые преобразователи с непостоянными характеристиками и простой схемотехникой. С точки зрения эксплуатационной надежности ГРЭС достаточно живучи, так как не требуется информационная связь между преобразователями установок ВИЭ, выход из строя любого преобразователя или генерирующего источника, кроме выходного инвертора, не нарушает общую работоспособность энергосистемы. система.Простота изменения конфигурации системы обеспечивается за счет добавления/исключения из электростанции генераторных установок различных типов и разных производителей без необходимости изменения настроек системы управления.

Анализ годового энергетического баланса рассматриваемой ГРЭС, территориально расположенной в Томской области, показал, что использование ДАЭС с предложенным алгоритмом управления обеспечивает увеличение выработки энергии установками ВИЭ и, следовательно, повышение энергоэффективности на 28% по сравнению со стандартными методами строительства ГРЭС. Следует отметить, что значение данного показателя во многом зависит от энергетического потенциала ВИЭ в месте расположения электростанции, соотношения установленных мощностей и технических характеристик основного энергетического оборудования и нагрузки и может достигать значений до 60 %. [36].

В настоящее время изготовлен опытный образец ДЭС на номинальную мощность 15 кВт на базе аккумуляторных и суперконденсаторных модулей, разработан комплект эскизной конструкторской документации, программа и методика его исследовательских испытаний.В этом году планируется отработка экспериментального образца ДЭСС в составе испытательного стенда локальной системы электроснабжения с возобновляемыми источниками энергии, что позволит оценить целесообразность и эффективность его практического применения в реальных энергосистемах, проверить принятую компоновку решений, а также найти технические решения по совершенствованию его конструкции.

Концепция использования асинхронных двигателей в качестве генераторов

‘) var buybox = документ. querySelector(“[data-id=id_”+ метка времени +”]”).parentNode ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(“.вариант-покупки”)).forEach(initCollapsibles) функция initCollapsibles(подписка, индекс) { var toggle = подписка.querySelector(“.цена-варианта-покупки”) подписка.classList.remove(“расширенный”) var form = подписка.querySelector(“.форма-варианта-покупки”) если (форма) { var formAction = форма.получить атрибут (“действие”) form.setAttribute(“действие”, formAction.replace(“/checkout”, “/cart”)) document.querySelector(“#ecommerce-scripts”).addEventListener(“load”, bindModal(form, formAction, timestamp, index), false) } var priceInfo = подписка.querySelector(“.Информация о цене”) var PurchaseOption = toggle. parentElement если (переключить && форма && priceInfo) { переключать.setAttribute(“роль”, “кнопка”) toggle.setAttribute(“tabindex”, “0”) toggle.addEventListener («щелчок», функция (событие) { var expand = toggle.getAttribute(“aria-expanded”) === “true” || ложный toggle.setAttribute(“aria-expanded”, !expanded) form.hidden = расширенный если (! расширено) { покупкаВариант.classList.add (“расширенный”) } еще { покупкаOption.classList.remove(“расширенный”) } priceInfo.hidden = расширенный }, ложный) } } функция bindModal (форма, formAction, метка времени, индекс) { var weHasBrowserSupport = window. fetch && Array.from функция возврата () { var Buybox = EcommScripts ? EcommScripts.Ящик для покупок: ноль var Modal = EcommScripts ? EcommScripts.Modal : ноль if (weHasBrowserSupport && Buybox && Modal) { var modalID = “ecomm-modal_” + метка времени + “_” + индекс var modal = новый модальный (modalID) modal.domEl.addEventListener («закрыть», закрыть) функция закрыть () { форма.querySelector(“кнопка[тип=отправить]”).фокус() } форма.setAttribute( “действие”, formAction.replace(“/checkout”, “/cart?messageOnly=1”) ) form. addEventListener( “Отправить”, Buybox.interceptFormSubmit( Буйбокс.fetchFormAction(окно.fetch), Buybox.triggerModalAfterAddToCartSuccess(модальный), консоль.лог, ), ложный ) document.body.appendChild(modal.domEl) } } } функция initKeyControls() { документ.addEventListener(“keydown”, функция (событие) { if (document.activeElement.classList.contains(“цена-варианта-покупки”) && (event.code === “Пробел” || event.code === “Enter”)) { если (document.activeElement) { событие. preventDefault() документ.activeElement.click() } } }, ложный) } функция InitialStateOpen() { var buyboxWidth = buybox.смещениеШирина ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(“.опция покупки”)).forEach(функция (опция, индекс) { var toggle = option.querySelector(“.цена-варианта-покупки”) var form = option.querySelector(“.форма-варианта-покупки”) var priceInfo = option.querySelector(“.Информация о цене”) если (buyboxWidth > 480) { переключить.щелчок() } еще { если (индекс === 0) { переключать.щелчок() } еще { toggle. setAttribute («ария-расширенная», «ложь») form.hidden = “скрытый” priceInfo.hidden = “скрытый” } } }) } начальное состояниеОткрыть() если (window.buyboxInitialized) вернуть window.buyboxInitialized = истина initKeyControls() })()

Как правильно выбрать автоматический ввод резерва, часть I


Решающие факторы
Существует ряд различных факторов, которые следует учитывать при выборе автоматического переключателя резерва для дизельного генератора, наиболее важным из которых является размер.В первой части этой статьи будут обсуждаться тип нагрузки, номинальное напряжение и номинальный постоянный ток.

Тщательный выбор автоматического переключателя резерва важен для обеспечения максимальной надежности и адекватных возможностей как в нормальных, так и в аварийных ситуациях. Однако, в конце концов, наиболее распространенными влияющими факторами являются цена и надежность.

Различные типы нагрузок Лаборатория андеррайтеров является преобладающей авторитетной фигурой, когда речь идет о независимых испытаниях электротехнической продукции.Лаборатория страховщиков или UL классифицирует нагрузки автоматических переключателей в соответствии с директивой UL 1008. Перечисленные нагрузки включают общие нагрузки системы, нагрузку двигателя, нагрузку электроразрядных ламп, ограничительные нагрузки и нагрузки ламп накаливания.

Лаборатория андеррайтеров требует, чтобы все переключатели для дизельных генераторов были четко обозначены, чтобы указать, какой тип нагрузки они могут выдержать. На панели «Общие нагрузки системы» указано, что коммутатор можно использовать для различных нагрузок, описанных в предыдущем абзаце. Однако при работе с лампами накаливания (вольфрамовая нить накала) общая нагрузка никогда не должна превышать 30 %, если только автоматический переключатель не рассчитан на передачу более высокого процента мощности на лампы накаливания.

Как правило, большинство автоматических переключателей для бывших в употреблении генераторов рассчитаны на общую нагрузку системы. Всегда лучше проверять маркировку, так как некоторые общие нагрузки системы отмечены как «Только сопротивление, только вольфрам и т. д.». Общие проблемы управления проектом значительно сокращаются для инженеров за счет выбора общей нагрузки системы с самого начала проекта.

Номинальное напряжение Автоматические переключатели для бывших в употреблении генераторов уникальны в отношении их системы распределения электроэнергии, поскольку они являются одним из немногих электрических устройств, которые предназначены для подключения к нему двух несинхронизированных источников питания. Например, это может означать, что напряжение, подаваемое на одну сторону изоляции в блоке, может фактически достигать 960 вольт в 480-вольтовой системе переменного тока. Хорошо спроектированный автоматический переключатель UL обеспечит достаточное расстояние и изоляцию, чтобы справиться с повышенным напряжением.

Именно по этой причине повышенной нагрузки на блок расстояние между безобрывными переключателями должно быть меньше, чем указано в таблице 22.1 в UL 1008, независимо от компонента, используемого как часть безобрывного переключателя.

Номинальное напряжение для систем переменного тока обычно составляет 120, 208, 240, 480, 600 вольт, однофазное или многофазное. Стандартные частоты 50 или 60 герц. При необходимости автоматические переключатели резерва могут использоваться для других напряжений и частот, включая постоянный ток.

Номинальный непрерывный ток Стандартное ожидание автоматического переключателя резерва в отношении непрерывной нагрузки состоит в том, что переключатель должен удерживать максимальное значение в течение трех часов или более.Автоматические переключатели сильно отличаются от другого аварийного оборудования тем, что они должны непрерывно передавать ток на критические нагрузки либо от обычного источника питания, либо от аварийного источника. Принимая во внимание, что резервная двигатель-генераторная установка обычно обеспечивает питание только в аварийные периоды.

Автоматические переключатели резерва для дизельных генераторов изготавливаются с расчетом на номинальный постоянный ток 30-4000 ампер. Как правило, наиболее часто используемые номиналы ампер включают 30, 40, 70, 80, 100, 150, 225, 260, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1600, 2000, 3000 и 4000 ампер.

Современная технология переключателей нагрузки способна проводить 100 % номинального тока при температуре окружающей среды 40°C. Автоматические переключатели со встроенными устройствами защиты от перегрузки по току могут быть ограничены непрерывным током нагрузки, не превышающим 80 % тока переключателя рейтинг. В современных коммутаторах предусмотрены меры контроля, обеспечивающие непрерывную работу не более 80 % нагрузки. Однако в более старых устройствах вероятность отказа системы превышает 80%.

Инженеры проекта должны предвидеть будущие требования к нагрузке в процессе планирования. Не все проекты требуют предусмотрительности будущих требований к нагрузке, однако, как правило, рекомендуется выбирать автоматический переключатель с постоянным током, равным общей ожидаемой нагрузке.

Чтобы рассчитать непрерывный номинал для безобрывного переключателя, необходимо суммировать амперы, необходимые для всех нагрузок. Для определения тока нагрузки для вольфрамовых (накаливания) ламп и электронагревателей необходимо суммировать значение мощности. Токи нагрузки ламп на парах ртути, люминесцентных и натриевых лампах должны основываться на токе, который потребляет каждый балласт или автотрансформатор, а не на общей мощности ламп.Токи полной нагрузки двигателя определяют только нагрузку двигателя и не являются точным показателем для других типов нагрузок. Пусковые токи заблокированного ротора и двигателя не нужно учитывать при выборе безобрывного переключателя, который указан в списке UL для общей нагрузки системы. В большинстве случаев нет необходимости снижать номинальные параметры безобрывного переключателя для использования при температуре окружающей среды до 40°C; сюда входят переключатели, установленные в распределительном щите или в отдельном корпусе.

Пример формулы для определения номинального тока
В следующем примере необходимо найти номинальный ток для общей нагрузки системы:

Запрошено: Автоматический переключатель резерва, рассчитанный на общую нагрузку системы, для трехфазной четырехпроводной цепи 208/120 В, состоящей из следующего трехфазного баланса. нагрузка:
115 кВт тепловая нагрузка
I = 115 кВт/208 В x 3 = 320 А
Вольфрамовая осветительная нагрузка 64 кВт
I = 64 кВт/208 В x 3 = 178 А
Три двигателя по 10 л.с., по 32 А каждый
I = 3 x 32 = 96 ампер
Общая нагрузка = 320 + 178 + 96 = 594 ампер
При рассмотрении вольфрамовой нагрузки обратите внимание на то, что, поскольку нагрузка не превышает 30 % от общей нагрузки, выберите трехполюсный автоматический переключатель с номиналом не менее 600 ампер.Типичные линейные токи дизельного генератора в зависимости от номинальной мощности в кВт можно найти в UL 1008. В предыдущем примере для применения может подойти генератор мощностью 200 кВт, при условии, что он может выдерживать пусковые токи.

Правильный выбор переключателя для дизельного генератора требует тщательного рассмотрения типа нагрузки, напряжения в точке приложения и продолжительного тока нагрузки. В следующей статье я продолжу обсуждение номинальных токов перегрузки и короткого замыкания, защитных устройств перед безобрывным переключателем, долговременных номиналов UL и других специальных соображений.Как всегда, лучше проконсультироваться с профессиональным инженером-электриком, прежде чем приступать к любому проекту по производству электроэнергии.

Ссылка: Догерти, Герберт. ‘Автоматические переключатели резерва’ с. 207-209 Производство электроэнергии на месте, 4-е издание. Бока-Ратон, Флорида: Ассоциация электрических генерирующих систем, 2006 г.


>>Вернуться к статьям и информации<<

Не выключать свет: когда в здании отключается электричество, и руководители предприятий обращаются к своим резервным системам, поэтому стоит регулярно тестировать модули блока нагрузки.

Страница/ссылка:

URL-адрес страницы: HTML-ссылка: Дизельные генераторные установки по ISO 8528

Во всех случаях испытания должны проводиться в соответствии с согласованными характеристиками генераторной установки. Перед эксплуатационными испытаниями должны быть зарегистрированы данные об окружающей среде и указан предварительный осмотр.Сюда входят проверки безопасности, заземления и ограждения, испытания изоляции, проверки уровня жидкости и т. д. При первоначальном запуске сначала необходимо проверить систему аварийного останова, а затем проверить частоту, напряжение и чередование фаз, а также проверить наличие утечек и вибрации.

 

Только после этих предварительных проверок запускаются нагрузочные тесты. К ним относятся испытания продолжительности нагрузки или «прогрев» с записью установившегося напряжения и частоты, за которыми следуют приемочные испытания нагрузки, когда регистрируются переходные реакции на изменения нагрузки.

 

Стандарт определяет три класса производительности — G1, G2 и G3. Еще один класс, G4, зарезервирован для критериев эффективности, согласованных между поставщиком и покупателем.

 

Каждый класс производительности имеет разные критерии для ряда характеристик генераторной установки. G1 является наименее строгим и обычно применяется к небольшим простым генераторным установкам, предназначенным для питания несложных нагрузок. G2 в целом эквивалентен имеющимся в продаже источникам питания, а G3 предназначен для комплектов, питающих стратегически важные нагрузки или те, которым особенно требуется стабильное и точное электропитание, например, в больницах и центрах обработки данных.

 

Управление двигателем измеряется тестовой частотой, а регулирование напряжения генератора измеряется напрямую. Заданные характеристики, относящиеся к частоте, включают установившееся изменение, падение при максимальном увеличении мощности, рост при отключении 100% мощности и время до того, как частота вернется в допустимые пределы в обоих случаях. Характеристики напряжения также включают допустимый провал при максимальном увеличении мощности, рост при снятии 100% нагрузки и время восстановления.

 

Вот некоторые из этих критериев: 

 

Максимальное увеличение мощности для этих испытаний, выраженное в процентах от номинальной нагрузки комплекта, определяется характеристиками двигателя и соответствием двигателя и генератора переменного тока. Традиционно безнаддувные двигатели испытывали при 100% приеме нагрузки, тогда как двигатели с турбонаддувом испытывали при увеличении мощности на 60%. Однако стандарт определяет более сложную формулу, основанную на параметрах двигателя, и на практике это значение теперь обычно определяется производителем.

 

Другие тесты также могут быть указаны, расширяя объем тех, которые установлены в стандартах. К ним относятся, например, прием нагрузки при холодном пуске, моделируемые пусковые нагрузки двигателя и синхронная параллельная работа.

 

Тестирование неединичного коэффициента мощности

 

На практике почти все генераторные установки при нормальном использовании испытывают нагрузку с коэффициентом мощности, отличным от единицы. Практически все типовые нагрузки любых генераторных установок, кроме самых маленьких, включают индуктивные и двигательные нагрузки.Даже нагрузки, такие как флуоресцентное освещение, которые имеют емкостные компоненты, имеют балластные дроссели, чтобы гарантировать, что их коэффициент мощности близок к единице или немного отстает.

 

Почти все генераторные установки, кроме самых маленьких, спроектированы и рассчитаны на отстающий коэффициент мощности, обычно равный 0,8, и практически все производители установок используют системы качества в соответствии с ISO9001:2000. Хотя этот стандарт позволяет организациям устанавливать свои собственные системы и процедуры, трудно возразить против концепции, согласно которой продукт может быть оснащен паспортной табличкой, указывающей грузоподъемность при коэффициенте мощности 0.8, если он не был испытан на номинальных характеристиках, указанных на паспортной табличке.

 

Когда профессиональные инженеры и консультанты участвуют в определении источника питания для проекта, они все больше осознают это и требуют, чтобы набор был протестирован в соответствии со стандартами и паспортными данными. Это означает неединичность или испытание резистивной/индуктивной нагрузкой. ISO 8528 указывает, что в отчетах об испытаниях должно быть указано, проводились ли испытания при коэффициенте мощности, отличном от номинального. Обычно это означает, что испытания, проведенные с чисто резистивной нагрузкой, можно считать неполными.

 

Как стандарты качества, так и ISO 8528 для испытаний дизель-генераторных установок требуют проведения полных испытаний. Профессиональные инженеры и консультанты ответили, указав такие тесты. Оборудование с системами управления, контрольно-измерительных приборов, сбора данных и анализа можно приобрести у ведущих специалистов по банкам нагрузки, таких как ASCO.

 

Нет сомнений в том, что в будущем будут проведены дополнительные испытания, чтобы убедиться, что генераторные установки соответствуют техническим условиям, выдерживают нагрузку при эксплуатации в режиме управляемого обслуживания и работают экологически приемлемым образом с оптимальной топливной экономичностью и минимальным загрязнением.