Главная  Электроснабжение 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [ 33 ] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92]

4.5. Расчет мощности системы гарантированного электроснабжения

Расчет мопщосги системы гарантированного электроснабжения включает следующие взаимосвязанные задачи:

- обеспечение работы в режиме малых нагрузок;

- обеспечение отказоустойчивой работы;

- согласование совместной работы ИБП-ДГУ

При проектировании резервных дизель-электростанций часто возникает требование длительной и надежной работы ДГУ с минимальной нагрузкой (в ряде случаев до холостого хода включительно). Это требование вызвано крайне неравномерной загрузкой ДГУ как во времени (от минут до нескольких суток), так и по величине нагрузки (от холостого хода до номинальной). В настоящее время для большинства дизельных двигателей нагрузка должна быть не менее 25...40% от номинальной только в течение ограниченного времени (обычно 1...2 ч, а в ряде случаев 15...30 мин). После работы в этом режиме требуется прожиг, проводимый на нагрузке порядка 70...80% от номинальной [21].

Главный недостаток - схема не очень гибкая, состав потребителей, выделенных в группу В, определяется на этапе проектирования и в дальнейшем не позволяет какого-либо масштабирования без частичной реконструкции ГРЩ. Это вызвано тем, что по схеме выделение электроприемников группы В на секцию гарантированного электроснабжения 13 является обязательным. Если требуется добавить или вывести из состава группы В какой-либо электроприемник, то необходимо проложить (переложить) соответствующие линии питания и установить дополнительную коммутационную аппаратуру. Частичным решением этой проблемы может быть резерв автоматических выключателей на секциях шин 4, 5 и 13.

Второй, менее значительный недостаток - наличие выделеной секции 13 увеличивает габариты ГРЩ. Увеличение габаритов ГРЩ в схеме с резервной ДЭС представляется естественным и неизбежным, но может вызвать затруднения при размещении оборудования в стесненных условиях.

Современные средства автоматизации позволяют решить задачу обеспечения гарантированным электроснабжением более эффективным способом с устранением перечисленных недостатков. Подробно об этом будет сказано в гл. 5 и 7.

Применение передвижных ДГУ целесообразно при ограничениях на размещение стационарных установок. В таком случае передвижная ДГУ размещается в отапливаемом гараже, что позволяет поддерживать её в работоспособном состоянии. При необходимости ДГУ выкатывается на улицу к месту подключения к ГРЩ, которое оборудовано промышленным разъёмом (терминалом). Проектом должна быть предусмотрена возможность блокировки подачи обратного напряжения от ДГУ в питающую сеть. При таком решении, как правило, используется вторая (табл. 4.1) степень автоматизации ДГУ.



Последнее объясняется тем, что при работе на малых нагрузках из-за невысокой температуры выхлопных газов смазочное масло, попадающее в камеру сгорания и частично выносимое в коллектор и выхлопной трубопровод, полностью не сгорает, а оседает на их стенках, элементах турбонагнетателя, клапана и т.п., где коксуется. При длительной работе дизеля в таком режиме это коксование приводит к умень-щению сечения соплового аппарата турбонагнетателя и, как следствие, к наруще-нию нормальной работы дизеля. Более того, при последующих пусках и попадании топлива в выхлопную систему это может привести к взрыву («хлопку»), который часто сопровождается повреждением дизеля [21].

В силу изложенного при необходимости обеспечения работы дизельной электростанции в щироком диапазоне мощностей (от минимальной до номинальной) устанавливают несколько дизель-генераторных установок, оборудованных системой управления, обеспечивающей их последовательный автоматический ввод в работу при достижении нагрузки работающих агрегатов заданного значения (обычно 75...80% номинальной) и остановку при ее снижении (до 25...30%). При этом используемые ДГУ могут быть разной мощности и иметь разные пределы допустимой минимальной нагрузки. В этом случае минимальная нагрузка дизельной электростанции определяется характеристиками (мощностью и минимально допустимой нагрузкой) первой включающейся в работу ДГУ системы, а ее уменьшение по сравнению с вариантом установки одной эквивалентной ДГУ (равной по мощности сумме мощностей установок, используемых на электростанции) определяется выражением [21]

q -N

q.„„=V100%, а • N

Муст жв

где q„„„ - величина минимальной нагрузки, в % от нагрузки, допускаемой при установке одной ДГУ эквивалентной мощности; Nb, Чэкв - номинальная мощность (кВА) и минимально допустимая нагрузка (%) эквивалентной ДГУ; Nyd, Яуст - номинальная мощность (кВА) и минимально допустимая нагрузка (%) фактически установленной ДГУ, включаемой в работу первой.

Отметим, что в ряде случаев резервные дизельные электростанции выполняют из нескольких ДГУ, равных по мощности и запускаемых одновременно. Мощности одной из них достаточно для питания всей расчетной нагрузки. Последнюю подключают к той ДГУ, которая после команды на пуск первой выходит на режим готовности к ее приему. Остальные ДГУ, как правило, проработав несколько минут (выдержка времени), останавливаются. Такие дизельные электростанции обеспечивают повышенную надежность электроснабжения, но их стоимость весьма высока. Вопросы о работе на минимальной нагрузке и «прожиге» ДГУ на таких электростанциях практически не стоят (время работы ДГУ на холостом ходу измеряется минутами, благодаря чему прожиг производится не чаще, чем через два-три месяца).



Применение вместо одной нескольких ДГУ позволяет существенно снизить минимальную нагрузку, на которой допускается длительная работа электростанции, однако этот метод имеет и ряд недостатков:

- повышенная стоимость (по сравнению с применением одной установки);

- более сложная и соответственно дорогая система управления;

- невозможность снижения минимально допустимой нагрузки до холостого хода.

Наряду с проблемами работы в режиме минимальных нагрузок существуют проблемы, вызываемые характером нагрузки. К ним относятся гармонические искажения тока, вызываемые работой нагрузки, и характер тока - индуктивный или емкостной. Активная составляющая тока всегда присутствует. Желательно, чтобы ДГУ была нагружена на любую активно-индуктивную нагрузку, а форма потребляемого тока была близка к синусоидальной. В противном случае работа ДГУ затрудняется вследствие нарушений функционирования систем регулирования и возникновения перегрузок. Данные проблемы приходится решать при согласовании работы ДГУ с ИБП.

Согласование совместной работы ДГУ и ИБП требует предварительного выбора и расчета конфигурации ИБП с целью снижения уровня гармонических искажений, вносимых выпрямителем ИБП. Под конфигурацией ИБП понимается исполнение вьшрямителя (6- или 12-импульсный) и фильтры гармоник. Наличие нелинейной нафузки, в нашем случае выпрямителя ИБП, генерирует токи гармоник, которые, протекая в линейных элементах электрической сети, вызывают гармонические искажения напряжения. Нелинейные нагрузки порождают проблемы не только в работе ДГУ, но и вызывают:

- перегрев кабелей и трансформаторов;

- возрастание потерь в компенсирующих конденсаторах;

- изменение крутящего момента электродвигателей и, следовательно, изменение скорости их вращения;

- сбои в работе автоматических выключателей и устройств защитного отключения;

- проблемы в работе телекоммуникационных систем; ~ сбои систем мониторинга.

Типичной нелинейной нагрузкой является тиристорный выпрямитель ИБП, который генерирует следуюп1ие гармонические составляющие токов:

п = кр+ 1,

где п - номер гармоники; к - константа, принимающая значения 1, 2, 3,...; р - количество преобразований или импульсов выпрямителя.

Например, 6-импульсный выпрямитель генерирует гармоники: 5, 7, И, 13, 17, 19, 23, 25 и т.д. В случае применения 12-импульсного выпрямителя имеем следующие гармоники: 11, 13, 23, 25 и т.д.

Величина гармонических токов выпрямителя зависит от параметров его входной цепи, активного сопротивления сети и качества электроэнергии источника питания. Искажения напряжения являются функцией гармоник тока и пол-



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [ 33 ] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92]

0.0009