Zespół prądotwórczy jako źródło zasilania awaryjnego budynku
Przykładowe rozwiązanie zespołu prądotwórczego w pomieszczeniu
Niejednokrotnie zastosowanie zasilania z dwóch niezależnych linii elektroenergetycznych jest niewystarczające i należy instalować dodatkowe źródło energii w postaci zespołu prądotwórczego. W niektórych przypadkach stanowi on jedyne źródło zasilania odbiorników elektrycznych. Na rynku dostępne są zespoły o mocach od kilku kVA do 6 MVA przeznaczone do różnych sposobów eksploatacji oraz do zabudowy w pomieszczeniu lub zabudowane w wolno stojącym kontenerze. Sposób eksploatacji zespołu prądotwórczego ma wpływ na szereg czynników, takich jak: żywotność, ekonomiczność, niezawodność pracy itp. W związku z tym przed podjęciem decyzji o zakupie zespołu prądotwórczego należy uzgodnić z producentem sposób jego eksploatacji.
Zobacz także
Impakt SA Nowa rodzina zasilaczy PowerWalker UPS VFI EVS 5 kVA z magazynami energii
Seria PowerWalker VFI EVS to nowa generacja zasilaczy UPS, oferująca długi czas podtrzymania dzięki zastosowaniu baterii LiFePO4 o 40% mniejszej masie i wymiarach w odniesieniu do klasycznych baterii kwasowo-ołowiowych....
Seria PowerWalker VFI EVS to nowa generacja zasilaczy UPS, oferująca długi czas podtrzymania dzięki zastosowaniu baterii LiFePO4 o 40% mniejszej masie i wymiarach w odniesieniu do klasycznych baterii kwasowo-ołowiowych. Zastosowana topologia podwójnej konwersji (VFI-SS-311) gwarantuje najwyższy poziom bezpieczeństwa, a wyspecjalizowane układy utrzymują współczynnik mocy PF na poziomie > 0.99. Oczywiście zależy on od podłączonych urządzeń odbiorczych. Wszelkie informacje o stanie UPS widoczne są na...
Riello Delta Power Sp. z o.o. Projekt przygotowania zespołów prądotwórczych na potrzeby funkcjonowania nowych bloków gazowo-parowych w elektrowni
Firma Riello Delta Power Sp. z o.o. na przełomie lat 2022 i 2023 zrealizowała projekt zabudowy, produkcji, dostarczenia i instalacji dwóch zespołów prądotwórczych na potrzeby funkcjonowania nowych bloków...
Firma Riello Delta Power Sp. z o.o. na przełomie lat 2022 i 2023 zrealizowała projekt zabudowy, produkcji, dostarczenia i instalacji dwóch zespołów prądotwórczych na potrzeby funkcjonowania nowych bloków gazowo-parowych w jednej z kluczowych dla polskiego systemu energetycznego elektrowni w Polsce północno-zachodniej.
mgr inż. Dariusz Zgorzalski, EVER Sp. z o.o. Wybrane aspekty wymagań zasilaczy stosowanych do urządzeń przeciwpożarowych – na przykładzie zasilacza do napędów bram napowietrzających UZS-230V-1kW-1F firmy EVER
W poprzednich częściach dowiodłem, że zasilacze do bram napowietrzających stanowią istotny element systemu wentylacji pożarowej, od strony formalnej muszą posiadać świadectwo dopuszczenia CNBOP-PIB, a...
W poprzednich częściach dowiodłem, że zasilacze do bram napowietrzających stanowią istotny element systemu wentylacji pożarowej, od strony formalnej muszą posiadać świadectwo dopuszczenia CNBOP-PIB, a stosowanie niecertyfikowanych UPSów niesie za sobą ryzyko istotnych konsekwencji. Podkreśliłem, że świadectwo dopuszczenia CNBOP-PIB jest warunkiem koniecznym, ale nie wystarczającym. Kompatybilność funkcjonalna, elektryczna i mechaniczna całego systemu jest podstawą do tego, aby urządzenia działały...
Obiekty wymagające zwiększonej niezawodności zasilania to: centra handlowe, banki, centra przetwarzania danych, szpitale, metro, obiekty telekomunikacyjne oraz kompleksy biurowe w pełni sterowane przez układy inteligentnego budynku.
Zespół prądotwórczy składa się z następujących podstawowych elementów: generatora (prądnicy synchronicznej) służącego do zamiany energii mechanicznej na energię elektryczną; silnika spalinowego, który zamienia energię chemiczną paliwa na energię mechaniczną; regulatora prędkości obrotowej; regulatora napięcia generatora, układu wzbudzenia generatora, układu sterowania, układu rozruchu oraz aparatury łączeniowej. W celu realizacji układu zasilania awaryjnego konieczne jest spełnienie szeregu wymagań.
Jak zagwarantować zasilanie w energię elektryczną budynku w każdym momencie? Jak uniknąć awarii? |
Dowiesz się podczas konferencji "Zespołu prądotwórcze i zasilacze UPS w systemach zasilania budynków w energię elektryczną". Kolejna edycja już 2016 roku. |
SPRAWDŹ >> |
Projekt budowlany
Projekt może opracować osoba posiadająca uprawnienia budowlane do projektowania, obejmujące swoim zakresem sieci i instalacje elektryczne, będąca jednocześnie członkiem Polskiej Izby Inżynierów Budownictwa. Podstawę opracowania stanowią warunki zabudowy wydane przez właściwy urząd administracji państwowej oraz warunki techniczne instalacji wydane przez przedsiębiorstwo energetyczne [2].
Podczas projektowania należy spełnić wymagania warunków zabudowy, warunków technicznych instalacji oraz wymagania obowiązujących norm i przepisów, w tym Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75 z 2002 r., poz. 690, z późniejszymi zmianami).
Zgodnie z § 1 pkt 34 Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 marca 2009 r. zmieniającego rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 56, poz. 461), które weszło w życie z dniem 8 lipca 2009 r. § 181 rozporządzenia otrzymał brzmienie: „Budynek, w którym zanik napięcia w elektroenergetycznej sieci zasilającej może spowodować zagrożenie życia lub zdrowia ludzi, poważne zagrożenie środowiska, a także znaczne straty materialne, należy zasilać co najmniej z dwóch niezależnych, samoczynnie załączających się źródeł energii elektrycznej oraz wyposażać w samoczynnie załączające się oświetlenie awaryjne (zapasowe lub ewakuacyjne). W budynku wysokościowym jednym ze źródeł zasilania powinien być zespół prądotwórczy”.
Projekt należy opracować zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 25 kwietnia 2012 r. w sprawie szczegółowego zakresu i formy projektu budowlanego (DzU nr 0 z 2012 r., poz. 462).
Projekt budowlany po wykonaniu należy uzgodnić z rzeczoznawcą ds. zabezpieczeń ppoż. oraz rzeczoznawcą ds. bhp. Uzgodniony przez ww. rzeczoznawców projekt podlega uzgodnieniu i sprawdzeniu pod względem zgodności z wydanymi warunkami technicznymi przyłączenia w przedsiębiorstwie energetycznym, które wydało warunki techniczne przyłączenia.
Kolejnym krokiem jest wystąpienie przez inwestora do właściwego terytorialnie Urzędu Nadzoru Budowlanego, w celu uzyskania pozwolenia na budowę. Instalacja i wykonanie wszelkich prac związanych z instalacją zespołu prądotwórczego może nastąpić po uprawomocnieniu się wydanego pozwolenia na budowę [2].
Warunki instalowania zespołu
Zespół prądotwórczy pracujący w układach zasilania awaryjnego może być instalowany w kontenerze ustawianym na fundamencie betonowym poza budynkiem lub w specjalnie do tego celu przygotowanym pomieszczeniu, powszechnie nazywanym agregatornią. Zarówno w pierwszym, jak i w drugim przypadku, instalacja zespołu wymaga czerpni powietrza oraz odprowadzenia spalin i odpowiedniej wentylacji pomieszczenia. Problem ten powinien zostać rozwiązany przez projektanta instalacji sanitarnych na podstawie wymagań określonych przez producenta zespołu.
Zespół instalowany przez producenta w kontenerze stanowi kompletne urządzenie pod względem elektrycznym oraz sanitarnym. Natomiast w przypadku adaptowania pomieszczenia do celów instalacji zespołu prądotwórczego należy spełnić wszelkie wymagania określone przez producenta [2]. Na rysunku 1. został przedstawiony przykład instalacji zespołu prądotwórczego w pomieszczeniu.
Instalacja odbiorcza powinna być przystosowana do zasilania z generatora zespołu prądotwórczego. Dobierając parametry zespołu należy uwzględnić: rodzaj, moc i tryb pracy odbiorów, np. prądy rozruchowe silników, pobór mocy biernej, odkształcenie prądu oraz niesymetrię obciążenia [3].
Zespół prądotwórczy wraz z wyposażeniem zaleca się instalować w wydzielonym pomieszczeniu (fot. 1.). Pomieszczenie to powinno być łatwo dostępne, dobrze wentylowane, suche i w razie potrzeby ogrzewane, aby temperatura wynosiła co najmniej kilka °C. Silnik spalinowy wymaga czerpni i kanałów dolotowych świeżego powietrza, które zasysa, oraz przewodów odprowadzających spaliny oczyszczone w układzie wydechowym. Pomieszczenie, w którym zostanie zainstalowany zespół prądotwórczy, należy wyposażyć również w rozdzielnicę potrzeb własnych, oświetlenie, gniazda odbiorcze oraz instalację elektryczną sterowania wentylacją, oraz innymi urządzeniami uwzględnionymi w projekcie w zależności od potrzeb [2].
Prądnica powinna być zabezpieczona przed przeciążeniami i skutkami zwarć za pomocą układów zabezpieczających usytuowanych w jej pobliżu. Dopuszcza się umieszczenie urządzenia zabezpieczającego w najbliższej rozdzielnicy pod warunkiem, że odcinek przewodów między prądnicą a urządzeniem zabezpieczającym był odporny na zwarcia. Dla prądnic o dużej mocy znamionowej stosuje się ponadto zabezpieczenie ziemnozwarciowe dobrane stosownie do zaleceń producenta.
Przełącznik zasilania (SZR) i jego elementy napędowe powinny być należycie oznakowane. W polu linii zasilania podstawowego powinna być kontrolowana obecność napięcia. Jeśli zespół może być uruchamiany zdalnie lub samoczynnie, to w jego pobliżu należy przewidzieć możliwość wprowadzania blokady przed zdalnym lub samoczynnym uruchomieniem, na przykład podczas prac konserwacyjnych.
Zespoły prądotwórcze powinny być wyposażone w układ do normalnego zatrzymywania ręcznego lub automatycznego, który odcina dopływ paliwa (silnik wysokoprężny) lub wyłącza zapłon (silnik o zapłonie iskrowym). Urządzenie do awaryjnego zatrzymywania (ręcznego lub samoczynnego) jest wymagane w przypadku zespołów spalinowo-elektrycznych zdalnie sterowanych oraz zespołów w obudowie, do wnętrza której mają dostęp ludzie. W drugim przypadku przycisk do awaryjnego zatrzymywania powinien być umieszczony zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz obudowy.
Ręcznie sterowany układ do awaryjnego zatrzymywania jest wymagany, jeżeli można zatrzymać zespół prądotwórczy w czasie krótszym niż przy zastosowaniu układu do normalnego zatrzymywania. Dopuszcza się rezygnację z układu do awaryjnego zatrzymywania zespołów prądotwórczych małej mocy [3].
Zespoły przewoźne bez uziemionego punktu neutralnego prądnicy dopuszcza się tylko do zasilania instalacji w układzie IT lub jako źródło zasilania obwodu separowanego (ochrona przy uszkodzeniu przez separację elektryczną). Do takich zespołów odbiorniki powinny być przyłączane bezpośrednio, tzn. bez pośrednictwa jakichkolwiek rozdzielnic.
Zespoły ruchome o uziemionym punkcie neutralnym prądnicy mogą zasilać instalację stałą po sprawdzeniu skuteczności stosowanych w niej środków ochrony przeciwporażeniowej. Jeżeli do przyłączania zespołu ruchomego jest przewidziany stały punkt przyłączania, powinien on umożliwiać również przyłączenie zespołu do wykonanego na stałe uziemienia [3]. Zespoły ruchome należy przyłączać przewodami giętkimi o żyłach miedzianych, przeznaczonymi do ciężkich warunków pracy, odpornymi na działanie wody, z powłoką o zwiększonej grubości [3].
Przy przełączaniu przez układ SZR zasilania z sieci na zespół prądotwórczy lub z powrotem nie może dojść do równoległego łączenia obu źródeł. Grozi to bowiem zwrotnym zasilaniem sieci zewnętrznej lub niekontrolowanym podwyższeniem potencjału przewodu neutralnego N albo przewodu ochronno-neutralnego PEN względem ziemi. Przełącznik zasilania powinien być usytuowany w takim miejscu układu instalacji, aby odbiory wymagające zasilania awaryjnego mogły być odłączone zarówno od sieci zewnętrznej, jak i od zespołu zasilania rezerwowego [3].
Układ chłodzenia i wentylacji
Silnik spalinowy, generator oraz układ wydechowy są źródłami ciepła mającymi wpływ na pracę i wydajność całego zespołu prądotwórczego. Wzrastająca temperatura w pomieszczeniu zespołu prądotwórczego stanowi zagrożenie dla zgromadzonego tam paliwa. Niekontrolowany wzrost temperatury ponad dopuszczalne wartości może spowodować samozapłon paliwa oraz uszkodzenie wyposażenia elektrycznego. W celu odprowadzenia nagrzanego powietrza i konieczności utrzymywania w pomieszczeniu odpowiedniej temperatury, konieczna jest wentylacja nawiewno-wywiewna. Powietrze chłodzące zasysane jest przez wentylator zamocowany na chłodnicy. Przekroje czerpni (wlotu) i wyrzutni (wylotu) muszą zapewniać swobodny przepływ powietrza do pomieszczenia i z pomieszczenia agregatorni.
Orientacyjnie powierzchnia przekroju czerpni oraz wyrzutni powinny być większe o 50% od powierzchni wlotu chłodnicy. W celu sprawnego wyrzucania nagrzanego powietrza, agregatownia powinna być wyposażona w wentylator wyciągowy. Czerpnię i wyrzutnię należy chronić przed wpływami atmosferycznymi. W tym celu w otworach czerpni i wyrzutni instalowane są przepustnice sterowane automatycznie. Podczas gdy zespół prądotwórczy nie pracuje, przepustnice są zamknięte. Zostają one automatycznie otwarte z chwilą uruchomienia zespołu [2].
Wraz z otwarciem przepustnic czerpni i wyrzutni automatycznie muszą zostać uruchomione wentylatory nawiewne i wywiewne. W przypadku zespołów pracujących w trybie automatycznym, pomieszczenie agregatorni należy ogrzewać tak, aby utrzymywana była stała temperatura otoczenia wynosząca 10°C. Zaleca się instalowanie nagrzewnic elektrycznych wyposażonych w termostat, zasilanych z rozdzielnicy potrzeb własnych agregatorni, która jest zasilana z sieci elektroenergetycznej. Po uruchomieniu zespołu prądotwórczego układ automatyki samorozruchu oraz samozatrzymania przełącza zasilanie agregatorni na zasilanie z zespołu prądotwórczego z jednoczesnym odłączeniem zasilania nagrzewnic [2].
Układ paliwowy
Każdy zespół prądotwórczy wyposażony jest w zbiornik paliwa instalowany na ramie nośnej. Pojemność takiego zbiornika pozwala najczęściej na autonomiczną pracę zespołu przez 8 godzin. W przypadku konieczności pracy zespołu przez dłuższy czas instalowane są zbiorniki zewnętrzne. Na rysunku 2. przedstawiony jest schemat instalacji paliwowej zawierającej zbiornik dzienny (pośredni) oraz zbiornik zewnętrzny paliwa.
Zbiorniki powinny być zabezpieczone przed wydostaniem się paliwa do gruntu oraz wyposażone w urządzenia umożliwiające okresową kontrolę stanu szczelności. Z uwagi na obecność węglowodorów parafinowych w oleju napędowym, które mogą się wydzielać w niskich temperaturach, zachodzi konieczność wyposażenia zbiorników podziemnych i naziemnych w urządzenia umożliwiające utrzymanie dodatnich temperatur oleju (ok. 5–6°C).
Najczęściej stosowanym rozwiązaniem składowania oleju są zbiorniki zlokalizowane w pomieszczeniach magazynowych. W pomieszczeniach tych dopuszcza się składowanie oleju wyłącznie w bezciśnieniowych zbiornikach lub bateriach takich zbiorników. Powinny być wyposażone w układ napełniania, odpowietrzania i czerpania paliwa. Pomieszczenia magazynowe muszą spełniać wymagania określone w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75 z 2002 r., poz. 690, z późniejszymi zmianami) [2].
Zbiornik zewnętrzny może być usytuowany na powierzchni lub zakopany w ziemi. Powinien posiadać zawór uwalniający nadciśnienie, jakie powstaje w trakcie napełniania, jak również na skutek parowania i rozszerzania objętości gazów paliwowych. Zabezpiecza on przed wytwarzaniem podciśnienia w miarę zużywania paliwa. Dno zbiornika powinno być zaokrąglone i pochylone pod kątem 2° w celu umożliwienia spływu wody powstającej z kondensacji pary i zanieczyszczeń. Zawór odpływowy powinien być zainstalowany w najniższym punkcie dna, w celu umożliwienia regularnego usuwania wody i zanieczyszczeń ze zbiornika. Woda ze zbiornika podziemnego powinna być regularnie wypompowywana. Przewody paliwowe powinny być wykonane z materiału odpornego na paliwo, tzn. rur stalowych lub węży giętkich tolerujących warunki środowiska, w którym pracują [2].
Podsumowanie
Artykuł nie stanowi recepty, która jednoznacznie określa zasady projektowania i wykonawstwa układów zasilania awaryjnego budynków. Zwraca on uwagę na pewne istotne problemy, które należy rozwiązać, aby zapewnić niezawodne zasilanie awaryjne budynku. Przy doborze zespołu prądotwórczego należy zwrócić również uwagę na rodzaj i moc zasilanych odbiorników, prąd znamionowy generatora oraz dopuszczalne przeciążenia. Ciekawym rozwiązaniem dla obiektów wymagających ciągłego zasilania jest zastosowanie dynamicznego systemu zasilania składającego się z zespołu prądotwórczego połączonego sprzęgłem z kinematycznym zasobnikiem energii.
Literatura
- T. Sutkowski, Rezerwowe i bezprzerwowe zasilanie w energię elektryczną, COSiW SEP, Warszawa 2007.
- J. Wiatr, M. Orzechowski, Podstawy zasilania budynków mieszkalnych, użyteczności publicznej i innych obiektów nieprzemysłowych w energię elektryczną, Poradnik projektanta elektryka, DWM, Warszawa 2012.
- E. Musiał, Problemy zasilania z zespołów spalinowo-elektrycznych, Konferencja „Automatyka, pomiary, zakłócenia” Jurata, 19-21 maja 2005 r.