Noodgeneratorset - constructie, installatie, onderhoud en bedrading

Een overzicht van noodgeneratorsets

(Manuel Bolotinha)

Inleiding tot noodgeneratorset

Ziekenhuizen, luchthavens, winkelcentra en kantoorgebouwen, om maar enkele voorbeelden te noemen, zijn zeer gevoelig , wat betreft veiligheid van mensen en goederen , naar stroomuitval veroorzaakt door fouten in gemiddeld (MV ) en laagspanning (LV ) distributienetwerken en zelfs in hoogspanning (HV ^[1] ) transmissienetwerken .

Bij een stroomstoring optreedt is het noodzakelijk dat communicatiesystemen, noodverlichting, rookafvoerventilatoren, bluswaterpompstations, beveiliging, verlichting in gebouwen en andere kritieke elektrische systemen en apparatuur, aangeduid als essentiële belastingen (of kritiek ), ga verder hardlopen .

Om dergelijke problemen op te lossen algemene oplossing is de installatie van LV diesel noodgeneratorsets , waarvan toepassingen, kenmerken en installatieprocedures moet in overeenstemming zijn met IEC ^[2] Standaard 60034.

Nominaal vermogen en neutrale aarding van noodgenerator

Nominaal vermogen van LV diesel noodgeneratorsets ^[3] hangt af van het operatieregime :stand-by , prime en continu , zoals gedefinieerd in ISO ^[4] Standaard 8528.

In stand-by-regime de beschikbare geleverde stroom door de generatorset varieert met de waarde van de lading tijdens het ontbreken van een normale stroomvoorziening en gemiddeld vermogen is 70% van noodstroom stand-by . Typische bediening van dit regime is 200 uur per jaar met een maximum van 500 uur per jaar .

In prime regime de beschikbare stroomvoorziening door de generatorset varieert met de waarde van de belasting voor een onbeperkte periode en gemiddeld vermogen is 70% van primair vermogen . Typische piekvraag van 100% van prime-rated ekW ^[5] met 10% van overbelastingscapaciteit voor noodgevallen gebruik voor een maximum o f 1 uur elke 12 uur; overbelastingsfunctie mag niet meer dan 25 uur per jaar zijn .

In continu regime uitvoer is beschikbaar zonder variabele belasting voor een onbeperkte tijd . Gemiddeld vermogen is 70 – 100% van het continu vermogen . Typische piekvraag is 100% van continu beoordeeld ekW voor 100% van bedrijfsuren .

Volgens de hierboven vermelde definities is het gemakkelijk te begrijpen dat de dezelfde generatorset heeft verschillende nominale vermogens voor elk operatieregime . Nominaal vermogen in stand-by-regime is hoger dan nominaal vermogen in eerste regime , dat is hoger dan nominaal vermogen in continu regime .

Nominaal vermogen van generatorsets belangrijkste worden gedefinieerd in kVA of kW voor een cos Φ (Power Factor) ^[6] =0,8 . Het is ook noodzakelijk om de netwerkfrequentie te definiëren (50 Hz of 60 Hz ).

In tabel 1 worden als voorbeeld de waarden van nominaal vermogen getoond (kVA ) van enkele generatorsets van dezelfde fabrikant en dezelfde productieserie , volgens het operatieregime (f =50 Hz ).

Tabel 1 – Voorbeelden van nominaal vermogen van noodgeneratorsets volgens bedrijfsregime

Als het LV-netwerk dat de generatorset Wills Electric Supplies is geïsoleerd en heeft ongebalanceerde belastingen , neutraal punt van de wikkelingen van de dynamo ^[7] is direct geaard aangezien dit neutrale aardingssysteem verbetert het gedrag van de dynamo bij dat soort belastingen .

Constructie en onderdelen van noodgenerator

Algemene overwegingen

Hoofdcomponenten van een generatorset zijn (zie figuur 1):

• Motor
• Alternator
• Hoofdmontage/Frame.
• Startbatterij en oplader.
• Smeersysteem.
• Koel- en uitlaatsystemen, inclusief de radiator .
• Brandstofsysteem.
• Spanningsregelaar
• Uitlaatleidingen en geluiddemper.
• Bedienings- en controlepaneel.

Figuur 1 – Hoofdcomponenten van een generatorset

Motor

De engine die in overeenstemming moet zijn met ISO Standard 3046 is een motor met inwendige verbranding, viertakt en meestal op diesel (er zijn ook modellen op gas ). De kracht van de motor moet geschikt zijn voor het nominaal vermogen van de dynamo .

Hoofdcomponenten van de engine zijn :

• Elektronische snelheidsregelaar , meestal met een variatie van ± 0,25
• Versnellingsregeling en start- en stophendel
• Standaard stalen ring om een ​​rigide verbinding te verzekeren naar het koppelingssysteem van de dynamobehuizing
• Vliegwiel en elastische verbinding voor dynamokoppeling

De engine moet starten en werken ten minste 8 uur bij volledige belasting , gevolgd door 1 uur 10% overbelasting onder de gespecificeerde temperatuuromstandigheden . De motor moet een elektrische start hebben , welke tijd mag niet hoger zijn dan 10 s .

Engine verkoeling kan worden gedaan door circulatie van lucht of water , in een close circuit met een radiator . Om engine te verbeteren start-up het moet worden overwogen een olie, water of verbrandingslucht voorverwarmsysteem (meestal weerstanden ), die moet werken met de temperatuurstijging van cartervet .

Alternator

De alternator is van synchroon type, een- of driefasig, zelfbekrachtigd, gereguleerd en geventileerd; de ventilatie van de dynamo wordt uitgevoerd door een coaxiale turbine met as .

Belangrijkste kenmerken van dynamo's zijn:

• Nominale spanning:230 V (eenfasige dynamo's ); 400/230 V (driefasige dynamo's ).
• Nominale frequentie:50 Hz of 60 Hz .
• Nominaal vermogen (afhankelijk van het werkingsregime – zie sectie 2).
• Power factor:meestal 0,8 .
• Isolatieklasse:meestal H .

Isolatieklasse van alternators zijn opgesteld volgens IEC-standaard 60085, rekening houdend met de maximale temperatuur die wikkelingen kunnen weerstaan , sinds temperatuur is vaak de belangrijkste factor dat bijdraagt ​​aan veroudering van isolatiemateriaal . In Tabel 2 worden de isolatieklassen van de dynamo's getoond.

Tabel 2 – Isolatie van dynamo's

Andere kenmerken van dynamo's waarmee rekening moet worden gehouden zijn:

• Onderdrukking van radiostoringen.
• Harmonische vervorming:≤ 2 % ontlasten; ≤ 3,5 % met gebalanceerde belasting .
• Spanningsregeling:±1,5% voor off-load en full-load variaties , vermogensfactor tussen 8 en 1 en snelheidsvariaties van ± 4,5 % .
• Mogelijkheid om spanning te herstellen tot 3% van nominale spanning binnen 3 s , bij volledige belasting wordt plotseling toegepast met cos Φ =0,8 .
• Het vermogen om kortsluitstromen tot 300% te weerstaan van nominale stroom gedurende 5 s vóór de activering van interne beveiligingsapparaten .

Andere componenten en systemen

Het montageframe van de motor en dynamo (en zelfs van de dagelijkse dieseltank ) wordt meestal geconstrueerd met standaard stalen profielen , elektrisch gelaste en antivibratiesteunen worden geïnstalleerd; deze profielen moeten worden berekend zodat de zelf verticale oscillatie zou rond 7 Hz moeten zijn .

De startbatterij is loodzuur type en aangesloten op een batterijlader dat zorgt voor de onderhoudskosten van de batterij en wordt normaal geïnstalleerd in het controle- en controlepaneel .

Uitlaatleidingen moet een geluiddemper . bevatten (zie figuur 2) en een flexibele verbinding van uitlaat uitlaat van de motor naar de uitgaande pijp . Zowel de geluiddemper als de leidingen moeten thermisch worden geïsoleerd met glaswol bedekt met aluminiumplaat .

Figuur 2 – Uitlaatleidingen van een generatorset

Brandstofsysteem bevat de dagelijkse tank (met niveau-indicator en maximum- en minimumniveauschakelaars ) en moet zo'n capaciteit . hebben dat verzekert de generatorset wakkert gedurende een bepaalde tijdsperiode , bij nominaal vermogen bij volledige belasting voor het gevestigde operatieregime.

Dit systeem kan ook een eventueel dieselreservoir bevatten, transferpompen of dagelijkse tank ( handmatig en elektrisch ) en de benodigde leidingen .

Bedienings- en controlepaneel

In het controle- en controlepaneel het zal de volgende apparatuur worden geïnstalleerd:

• Meetapparatuur (ampèremeters; voltmeters; frequentiemeter ).
• Besturings- en bewakingsapparatuur:start- en stopdrukknoppen; olie spruitstuk; waterthermometer.
• Bedieningsschakelaar met 4 posities:Automatisch/Handmatig/Test/Buitendienst .
• Start en stop generatorset automatisch systeem.
• Stroomonderbreker voor dynamobescherming.
• Bewakingslampen.
• Noodstop systeem van de motor.
• Batterijlader (zie paragraaf 3.4).
• Besturings- en bewakingsapparatuur voor alle hulpcomponenten van de generatorset.

Installatieprocedures van noodgeneratorset

Generatorsets worden meestal binnen geïnstalleerd , in een speciale ruimte , die voorzien moeten zijn van inlaat- en uitlaatroosters , berekend om voor de vereiste luchtstroom voor koeling van de apparatuur te zorgen .

Uitgaande luchtrooster is met de voorkant naar de radiator geïnstalleerd en zal een gemakkelijke demontage mogelijk maken voor het verwijderen van generatorset . In situaties waar het niet mogelijk is om de vereiste luchtstroom voor generatoren te verzekeren, koelset het is noodzakelijk om radiator gescheiden te installeren van de engine .

In deze situaties koelaggregaat gebeurt door zoetwatercirculatie in een gesloten circuit , met behulp van een centrifugaalpomp . Temperatuur is thermostatisch gecontroleerde en warmteafvoer wordt bereikt door radiator , geïnstalleerd op het primaire circuit , en een fan . De radiator moet een laag geluidsniveau hebben en moet worden gemonteerd op antitrillingssteunen .

Afbeelding 3 geeft een voorbeeld van wat hierboven is uitgelegd.

Figuur 3 – Installatieschema van een generatorset met gescheiden radiator

Als het geluidsniveau van de generatorset is te hoog volgens de geluidsvoorschriften , namelijk in omstandigheden waarin de apparatuur buiten is geïnstalleerd , moet de generatorset worden geïnstalleerd in een behuizing , zoals weergegeven in figuur 4.

Figuur 4 – Generatorset in een behuizing

Onderhoud van noodgeneratorset

Zoals bedoeld in Sectie 1 generatorsets een kritieke rol spelen in veiligheid van mensen en goederen van bepaalde elektrische installaties en daarom is het belangrijk om een nauwkeurig onderhoudsprogramma op te stellen dat moet het volgende bevatten:

• Maandelijks of twee keer per maand uitvoeren onder onbelaste omstandigheden gedurende een periode van 4 uur (om ervoor te zorgen dat het wordt uitgevoerd wanneer dat nodig is ).
• Handmatig draaien.
• Start generatorset bij afwezigheid van netspanning en verificatie van de werking van de automatische omvormerschakelaar.
• Visuele inspectie.
• Verificatie van aardverbinding van nulleider en alle metalen onderdelen.
• Verificatie van oliepeil en
• Batterijstatus (visuele inspectie; spanningsmeting van de elementen; situatie van de elektrolyt).

Opstarten van generatoren. Automatisch overboekingssysteem

Generatorset start-up zal ik automatisch , wanneer er een onderspanning of een negatieve reeksspanning . is in de voeding netwerk en het wordt gedaan via een automatiseringssysteem geïnstalleerd in het controle- en bewakingspaneel van de generatorset . Dit automatiseringssysteem zorgt ook voor de ontkoppeling en de stop van de generatorset wanneer de netwerkspanning weer normaal wordt .

Het bovenstaande verwezen automatismesysteem bestuurt het automatische overdrachtsysteem , hierna te noemen automatische omvormerschakelaar , en moet zorgen voor een aantal opeenvolgende opstartproeven (nooit minder dan 3 ) met een tijd tussen proeven dat is de vereiste tijd voor batterijregeneratie .

Automatische omvormerschakelaar , die bij voorkeur wordt geïnstalleerd in het hoofdtelefooncentrale , moet overdracht verstrekken van essentiële ladingen naar de generatorset voeding bij een storing in de netspanning gebeurt en zorgt voor de heroverdracht van die ladingen naar netvoeding wanneer de situatie weer normaal wordt .

De automatische omvormerschakelaar kan worden gebouwd met 2 van de volgende apparatuur:

• Stroomonderbrekers.
• On-load schakelaars.
• Relais.

Die apparatuur moet een mechanische en elektrische vergrendeling hebben om de parallelle associatie tussen het netwerk en de generatorset te vermijden .

Alle schakelborden moet loskoppelende apparatuur hebben (stroomonderbreker; lastschakelaar; contactor ) om de lasten te splitsen tussen essentieel en niet essentieel , om deze belastingen te vermijden worden aangedreven door de generatorset .

Figuur 5 toont een voorbeeld van een schematisch diagram van een transfersysteem.

Figuur 5 – Schematisch diagram van het overdrachtssysteem

Bedrading en aansluiting van draagbare generator

U kunt een draagbare generator aansluiten op het elektriciteitsnet thuis op drie manieren hier .

^[1] HV :U_s ≥ 60 kV; MV :1 kV s ≤ 49,5 kV; LV :U_s ≤ 1 kV . U_s is de nominale spanning van het netwerk.

^[2] IEC :Internationale Elektrotechnische Commissie.

^[3] Hierna gebruiken we de uitdrukking generatorsets om te verwijzen naar LV diesel noodgeneratorsets .

^[4] ISO :Internationale Organisatie voor Standaardisatie.

^[5] ekW :Elektrisch actief vermogen.

^[6] cos Φ :arbeidsfactor.

^[7] Zie paragraaf 3.3.

Over de auteur:Manuel Bolotinha

-Licentiaat in elektrotechniek – energie- en energiesystemen (1974 – Instituto Superior Técnico/Universiteit van Lissabon)
– Master in Electrical and Computers Engineering (2017 – Faculdade de Ciências e Tecnologia/Nova University of Lisbon)
– Senior adviseur in onderstations en energiesystemen; Professionele instructeur