Noodaggregaten: Constructie, Installatie, Onderhoud en Bedrading voor Betrouwbare Stroomvoorziening

Constructie en Onderdelen van Noodaggregaat

Algemene Overwegingen

De belangrijkste onderdelen van een aggregaat zijn (zie Figuur 1):

• Motor
• Wisselstroomgenerator
• Hoofdmontage/Frame
• Startaccu en lader
• Smeersysteem
• Koel- en uitlaatsystemen, inclusief de radiator
• Brandstoftsysteem
• Spanningsregelaar
• Uitlaatpiping en demper
• Besturings- en bewakingspaneel

Figuur 1 – Hoofdonderdelen van een aggregaat

Motor

De motor die moet voldoen aan ISO Standaard 3046 is een interne verbrandingsmachine, vier-takt en meestal diesel-gevoed (er bestaan ook modellen gas-gevoed). Het vermogen van de motor moet geschikt zijn voor het nominale vermogen van de wisselstroomgenerator.

Hoofdonderdelen van de motor zijn:

• Elektronische toerregelaar, meestal met een variatie van ± 0,25
• Versnellingscontrole en loop- en stophefboom
• Standaard staalring om een starre verbinding te garanderen met het koppelingssysteem van de wisselstroomgeneratorbehuizing
• Inertiavliegwiel en elastische koppeling voor wisselstroomgeneratorkoppeling

De motor moet starten en werken gedurende minimaal 8 uur bij volle belasting, gevolgd door 1 uur van 10% overbelasting onder de gespecificeerde temperatuuromstandigheden. De motor moet elektrische opstart hebben, wiens tijd niet hoger mag zijn dan 10 s.

Motor koeling kan worden gedaan door lucht- of watercirculatie, in een gesloten circuit met een radiator. Om de motor opstart te verbeteren, moet een olie-, water- of verbrandingslucht voorverwarmingssysteem (meestal weerstanden) worden voorzien, dat moet werken met de temperatuurstijging van kartervet.

Wisselstroomgenerator

De wisselstroomgenerator is van synchroon type, eendaags of driedaags, zelfgeëxciteerd, geregeleerd en geventileerd; de ventilatie van de wisselstroomgenerator moet worden uitgevoerd door een as-coaxiale turbine.

Hoofdkenmerken van wisselstroomgeneratoren zijn:

• Nominale spanning: 230 V (eendaagse wisselstroomgeneratoren); 400/230 V (driedaagse wisselstroomgeneratoren).
• Nominale frequentie: 50 Hz of 60 Hz.
• Nominaal vermogen (afhankelijk van het bedrijfsregime – zie Sectie 2).
• Vermogensfactor: meestal 0,8.
• Isolatieklasse: meestal H.

Isolatieklasse van wisselstroomgeneratoren wordt vastgesteld volgens IEC Standaard 60085, rekening houdend met de maximale temperatuur die wikkelingen kunnen weerstaan, aangezien temperatuur vaak de hoofdfactor is die bijdraagt aan veroudering van isolatiemateriaal. In Tabel 2 worden de isolatieklassen van wisselstroomgeneratoren weergegeven.

Tabel 2 – Isolatie van wisselstroomgeneratoren

Andere kenmerken van wisselstroomgeneratoren die in aanmerking moeten worden genomen zijn:

• Onderdrukking van radio-interferenties.
• Harmonische vervorming: ≤ 2 % bij nulo-belasting; ≤ 3,5 % met gebalanceerde belasting.
• Spanningsregeling: ±1,5% voor nulo-belasting en volle-belasting variaties, vermogensfactor tussen 0,8 en 1 en toervariaties van ± 4,5 %.
• Vermogen om spanning te herstellen tot 3% van de nominale spanning binnen 3 s, wanneer volle belasting plotseling wordt aangebracht met cos Φ = 0,8.
• Vermogen om kortsluitingstromen tot 300% van de nominale stroom te weerstaan gedurende 5 s voordat interne beschermingsapparaten ingrijpen.

Overige Onderdelen en Systemen

Het montageframe van de motor en wisselstroomgenerator (en zelfs van de dagelijkse dieseltank) is meestal geconstrueerd met standaard staalprofielen, elektrisch gelast, en antivibratie-ondersteuningen moeten worden geïnstalleerd; deze profielen moeten worden berekend zodat de eigen verticale trilling ongeveer 7 Hz bedraagt.

De startaccu is van het loodzuur type en verbonden met een acculader die de onderhoudslading van de accu garandeert en normaal geïnstalleerd is in het besturings- en bewakingspaneel.

Uitlaatpiping moet een demper bevatten (zie Figuur 2) en een flexibele verbinding van de uitlaat van de motor naar de uitgaande buis. Zowel demper als piping moeten thermisch geïsoleerd zijn met glaswol bedekt met aluminiumfolie.

Figuur 2 – Uitlaatpiping van een aggregaat

Brandstoftsysteem omvat de dagelijkse tank (met peilindicator en maximum- en minimumpeelschakelaars) en moet zo'n capaciteit hebben dat het het aggregaat zorgt voor werking gedurende een gedefinieerde periode, bij volledige belasting en nominaal vermogen voor het vastgelegde bedrijfsregime.

Dit systeem kan ook een eventuele dieselcistern, overbrengpompen van de dagelijkse tank (handmatig en elektrisch) en de benodigde piping omvatten.

Besturings- en Bewakingspaneel

In het besturings- en bewakingspaneel moeten de volgende apparaten geïnstalleerd zijn:

• Meetapparatuur (amperemeters; voltmeters; frequentiemeter).
• Besturings- en bewakingsapparatuur: start- en stopdrukknopen; oliemanifold; waterthermometer.
• Bedieningsschakelaar met 4 standen: Automatisch/Handmatig/Test/Buitendienst.
• Automatisch startsysteem en stopsysteem van het aggregaat.
• Schakelaar voor bescherming van de wisselstroomgenerator.
• Bewakingslampen.
• Noodafschakeling van de motor.
• Acculader (zie Sectie 3.4).
• Besturings- en bewakingsapparatuur voor alle hulponderdelen van het aggregaat.

Installatieprocedures van Noodaggregaat

Aggregaten worden meestal binnen geïnstalleerd, in een toegewezen ruimte, die moet worden voorzien van inlaat- en uitlaatroosters, berekend om de benodigde luchtstroom voor apparatuurkoeling te garanderen.

Uitlaatrooster is geïnstalleerd tegenover de radiator en moet een gemakkelijke demontage toelaten voor aggregaatverwijdering. In situaties waar het niet mogelijk is de benodigde luchtstroom voor aggregaatkoeling te garanderen, is het noodzakelijk een gescheiden radiator van de motor te installeren.

In deze situaties wordt aggregaatkoeling gedaan door circulatie van vers water in een gesloten circuit, met behulp van een centrifugale pomp. Temperatuur wordt thermostatisch geregeld en warmtedissipatie wordt bereikt door radiator, geïnstalleerd in het primaire circuit, en een ventilator. De radiator moet een laag geluidsniveau hebben en op antivibratie-ondersteuningen gemonteerd zijn.

Figuur 3 geeft een voorbeeld van wat hierboven is uitgelegd.

Figuur 3 – Instalatieschema van een aggregaat met gescheiden radiator

Als het geluidsniveau van het aggregaat te hoog is volgens geluidsreglementen, namelijk in omstandigheden waar de apparatuur buiten geïnstalleerd is, moet het aggregaat binnen een behuizing worden geïnstalleerd, zoals getoond in Figuur 4.

Figuur 4 – Aggregaat binnen een behuizing

Onderhoud van Noodaggregaat

Zoals vermeld in Sectie 1 spelen aggregaten een kritieke rol in de veiligheid van mensen en goederen van bepaalde elektrische installaties en daarom is het belangrijk om een nauwkeurig onderhoudsprogramma op te stellen dat moet omvatten:

• Maandelijks of tweewekelijks draaien, bij nulo-belasting omstandigheden gedurende een periode van 4 uur (om te garanderen dat het zal draaien wanneer nodig).
• Handmatige werking.
• Aggregaatstart bij afwezigheid van netspanning en verificatie van de werking van de automatische omschakelaar.
• Visuele inspectie.
• Verificatie van aarding van nul en alle metalen delen.
• Controle van oliepeil en
• Accustatus (visuele inspectie; spanningmeting van de elementen; toestand van het elektrolyt).

Aggregaatopstart. Automatisch Omschakelsysteem

Aggregaat opstart moet automatisch zijn, wanneer er een onderspanning of een negatieve reeks spanning is in het voedingsnetwerk en wordt gedaan via een automatismesysteem geïnstalleerd in het besturings- en bewakingspaneel van het aggregaat. Dit automatismesysteem zal ook de ontkoppeling en de stop van het aggregaat zorgen wanneer de netspanning terugkeert naar normaal.

Het bovenvermelde automatismesysteem zal het automatische omschakelsysteem, hierna aangeduid als automatische omschakelaar, besturen en moet een aantal opeenvolgende opstartpogingen (nooit minder dan 3) garanderen met een tijd tussen pogingen die de benodigde tijd is voor accuregeneratie.

Automatische omschakelaar, die bij voorkeur in de hoofdinvoerschakelaar geïnstalleerd moet zijn, moet overschakeling van essentiële belasting naar de aggregaastoevoer garanderen wanneer een storing in de netspanning optreedt en de terugschakeling van die belasting naar nettoevoer wanneer de situatie terugkeert naar normaal.

De automatische omschakelaar kan worden gebouwd met 2 van de volgende apparaten:

• Schakelaars.
• Belastschakelaars.
• Contactoren.

Die apparaten moeten een mechanische en elektrische vergrendeling hebben om de parallelle associatie tussen het netwerk en het aggregaat te voorkomen.

Alle schakelborden moeten ontkoppelapparatuur (schakelaar; belastschakelaar; contactor) hebben om de belasting te splitsen tussen essentieel en niet-essentieel, om te voorkomen dat deze belasting door het aggregaat worden gevoed.

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

Figuur 5 – Schematisch diagram van omschakelsysteem

Bedrading & Aansluiting van Draagbaar Aggregaat

U kunt een draagbaar aggregaat bedraden en aansluiten op de huishoudelijke voeding op drie manieren hier.

^[1] HS: U_s ≥ 60 kV; MS: 1 kV < U_s ≤ 49,5 kV; LS: U_s ≤ 1 kV. U_s is de nominale spanning van het netwerk.

^[2] IEC: Internationale Elektrotechnische Commissie.

^[3] Hierna gebruiken we de uitdrukking aggregaten om te verwijzen naar LS dieselnoodaggregaten.

^[4] ISO: Internationale Organisatie voor Standaardisatie.

^[5] ekW: Elektrisch actief vermogen.

^[6] cos Φ: vermogensfactor.

^[7] Zie Sectie 3.3.

Over de Auteur: Manuel Bolotinha

- Licentiaat in Elektrotechniek – Energie en Energiesystemen (1974 – Instituto Superior Técnico/Universiteit van Lissabon)
– Master in Elektrotechniek en Computer Engineering (2017 – Faculdade de Ciências e Tecnologia/Nova Universiteit van Lissabon)
– Senior Consultant in Schakelstations en Energiesystemen; Professionele Instructeur