Podstawowe wymagania przy instalacji zespołu prądotwórczego
Fot. 1. Przykładowe rozwiązanie „posadowienia” zespołu prądotwórczego na paletach w jednym z krajów azjatyckich
K. Kuczyński
Stale rośnie liczba obiektów wymagających zwiększonej niezawodności zasilania, jak np. centra handlowe, banki, centra przetwarzania danych,
szpitale, obiekty telekomunikacyjne oraz kompleksy biurowe w pełni sterowane przez układy automatyki budynkowej. Obiekty te wymagają zastosowania źródeł zasilania o mocy od kilkuset kW do kilku MW. Większe jednostki, o mocach kilku MW i większych, mogą być napędzane turbinami gazowymi i są stosowane również do pokrywania dobowych szczytów obciążenia w systemie elektroenergetycznym.
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...
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...
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 poprzedniej części przedstawiłem uzasadnienie, że w sytuacji systemów oddymiania, brak zagwarantowania dopływu powietrza powoduje, że system oddymiania jest nieskuteczny, a w sytuacji oddymiania mechanicznego,...
W poprzedniej części przedstawiłem uzasadnienie, że w sytuacji systemów oddymiania, brak zagwarantowania dopływu powietrza powoduje, że system oddymiania jest nieskuteczny, a w sytuacji oddymiania mechanicznego, może doprowadzić do stworzenia poważnego zagrożenia, a nawet do katastrofy budowlanej. Zastosowanie do zasilania napędu bramy UPS-ów bez znaku CNBOP-PIB i Świadectwa Dopuszczenia wydanego przez Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej (CNBOP-PIB) jest poważnym błędem. Stosowanie...
Na sposób eksploatacji zespołu prądotwórczego ma wpływ szereg czynników, takich jak: żywotność, ekonomiczność, niezawodność pracy itp. W związku z tym przed podjęciem decyzji o zakupie zespołu prądotwórczego należy uzgodnić z dostawcą sposób jego eksploatacji oraz klasę wymagań w zakresie parametrów jakościowych produkowanej energii.
Dobór mocy zespołu
Zespół prądotwórczy najczęściej składa się z generatora (prądnicy synchronicznej), silnika spalinowego napędzającego generator, regulatora prędkości obrotowej, regulatora napięcia generatora, układu wzbudzenia generatora, układu sterowania, układu rozruchu oraz aparatury łączeniowej.
Urządzenia te są przystosowane do stosunkowo długiego czasu pracy, zwykle od kilku godzin do kilku dni, a w niektórych przypadkach nawet pracy ciągłej [1, 2].
Jak dobrać moc zasilacza UPS i zapewnić jego optymalną współpracę z zespołem prądotwórczym? ? |
| Dowiesz się podczas konferencji "Zespołu prądotwórcze i zasilacze UPS w systemach zasilania budynków w energię elektryczną". Kolejna edycja już 2016 roku. |
SPRAWDŹ >> |
Dobierając parametry zespołu należy uwzględnić: rodzaj, moc i tryb pracy odbiorów, np. prądy rozruchowe silników, pobór mocy biernej, odkształcenie prądu oraz niesymetrię obciążenia [3]. Moc zespołu prądotwórczego należy dobierać do mocy zapotrzebowanej przez zasilane odbiorniki. Jej wartość należy oszacować drogą analityczną lub przeprowadzić pomiary tygodniowych obciążeń, na podstawie których można ustalić wartości szczytowych obciążeń danej sieci.
Podstawowe wymagania instalacji 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].
Usytuowanie agregatorni musi zapewnić możliwość wymiany powietrza bądź poprzez sąsiedztwo z przestrzenią otwartą lub poprzez odpowiednie kanały. Otwory, takie jak: wlot powietrza (czerpnia) oraz wyrzut powietrza (wyrzutnia), muszą posiadać odpowiedni przekrój poprzeczny oraz muszą być tak umiejscowione i ukształtowane, aby zapobiec zasysaniu gorącego powietrza ponownie do agregatorni. Ruch powietrza jest wymuszony wentylatorem chłodnicy cieczy lub powietrza.
Ze względu na charakterystykę wentylatora powietrze przetłaczane przez chłodnicę zespołu powinno być odprowadzone możliwie najkrótszą drogą na zewnątrz agregatorni.
W przypadku dużego tłumienia przepływu na czerpni lub wyrzutni (długie, kręte kanały) może zaistnieć konieczność zastosowania dodatkowych wentylatorów.
W optymalnych warunkach czerpnia znajduje się od strony prądnicy, zaś wyrzutnia na wprost chłodnicy.
Czerpnia i wyrzutnia powinny być wyposażone w żaluzję stałą zabezpieczającą przed opadami atmosferycznymi oraz siatkę zabezpieczającą przed przedostawaniem się zanieczyszczeń do pomieszczenia.
Czerpnia powinna być wyposażona w żaluzję ruchomą (przepustnicę), która pozostaje zamknięta w czasie postoju zespołu. Zabezpiecza ona agregatornię przed niepotrzebnym wychładzaniem zimą. Żaluzja ruchoma jest też wskazana dla wyrzutni powietrza.
Dla zespołów pracujących w trybie automatycznym otwieranie i zamykanie żaluzji jest sterowane automatycznie przez zespół.
Zespoły prądotwórcze pracujące w trybie automatycznym powinny posiadać automatyczną instalację podgrzewającą blok silnika, w celu ułatwienia rozruchu silnika. Zaleca się jednak w okresie zimowym utrzymywanie w pomieszczeniu temperatury powyżej 5°C, jednakże niezależnie od pory roku – nie więcej niż 30°C [4].
Tłumik wydechu i przewody odprowadzenia spalin powinny być tak zamontowane na specjalnych wspornikach, aby nie obciążały kompensatora wydechu.
System przewodów odprowadzenia spalin powinien być szczelny i poprowadzony możliwie najkrótszą drogą bez ostrych załamań dla utrzymania przeciwciśnienia wydechu nieprzekraczającego wielkości dopuszczonej dla danego typu silnika.
Wewnątrz pomieszczenia przewody wydechowe i tłumik powinny być otulone izolacją termiczną dla ochrony przed oparzeniem i ograniczeniem promieniowania cieplnego. Wylot przewodu spalinowego zasadniczo powinien być wyprowadzony poza pomieszczenie lub wyrób i zabezpieczony przed opadami atmosferycznymi [4].
Instalacja odbiorcza zespołu
Instalacja odbiorcza powinna być przystosowana do zasilania z zespołu prądotwórczego. W tym celu obwody wymagające zasilania awaryjnego powinny być wydzielone. Zespoły, w szczególności ruchome, należy przyłączać przewodami giętkimi o żyłach miedzianych, przeznaczonymi do ciężkich warunków pracy, odpornymi na działanie wody, z powłoką o zwiększonej grubości [3].
Przełącznik zasilania rezerwowego 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 prądotwórczych 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].
Przy przełączaniu przez układ automatyki SZR zasilania z sieci elektroenergetycznej na zespół prądotwórczy lub z powrotem nie może dojść do równoległego połączenia obu źródeł.
Niedopuszczalne jest również podanie napięcia z zespołu prądotwórczego do wyłączonej spod napięcia sieci elektroenergetycznej. Dlatego też układ współpracy zespołu prądotwórczego z siecią musi posiadać blokadę elektryczną i mechaniczną oraz podlega uzgodnieniu z właścicielem sieci elektroenergetycznej do której jest przyłączony.
Układ paliwowy
Każdy zespół prądotwórczy wyposażony jest w zbiornik paliwa instalowany na ramie nośnej. Pojemność takiego zbiornika pozwala najczęściej na autonomiczną pracę zespołu przez kilka godzin.
W przypadku konieczności pracy zespołu przez dłuższy czas instalowane są zbiorniki zewnętrzne, które 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 one 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 – w tym z dnia 12 marca 2009 roku, DzU nr 56 z 2009 r., poz. 461) [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 także 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].
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 2012r., poz. 462 z późniejszymi zmianami).
Projekt budowlany po wykonaniu należy uzgodnić z rzeczoznawcą ds. zabezpieczeń ppoż. oraz z rzeczoznawcą ds. bhp. Uzgodniony 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].
Podsumowanie
Odpowiednio zaprojektowane i dobrane zespoły prądotwórcze spełniają dobrze większość wymagań stawianych układom rezerwowego zasilania, włącznie z zasilaniem bezprzerwowym.
Właściwy dobór parametrów generatora, przede wszystkim jego mocy i impedancji wewnętrznej zapewnia dobrą jakość dostarczanej energii elektrycznej.
Z drugiej strony zespoły, zwłaszcza te o większych mocach znamionowych, mają również swoje wady.
Głośna praca (średnio 65–80 dB), znaczne masy i duże rozmiary, odpowiedniej wielkości zbiornik paliwa, układ zasilania powietrzem i układ wydechowy wszystko to powoduje, że urządzenia te powinny być instalowane w osobnych budynkach, z dala od budynków mieszkalnych bądź miejsc pracy ludzi [4].
Artykuł nie jest receptą na zasilanie zapasowe budynku przy zastosowaniu zespołu spalinowo-elektrycznego. Zwraca on uwagę na pewne istotne problemy, które należy rozwiązać, aby zapewnić niezawodne zasilanie awaryjne obiektu.
Ciekawym rozwiązaniem dla obiektów wymagających ciągłego zasilania jest zastosowanie dynamicznego systemu zasilania składającego się z zespołu prądotwórczego połączonego sprzęgłem z kinematycznymi zasobnikiem energii.
