Параллельная работа ДГУ

Параллельная работы ДГУ - для чего применяется, что для этого нужно, особенности.

В данной статье мы поговорим о параллельной работе нескольких ДГУ на общую шину.

Для чего вообще применяется такой режим работы.

Обычно это 2 режима работы\ применения:

1. Для увеличения передаваемой мощности для нагрузки, когда недостаточно единичной мощности одной ДГУ;
2. Для увеличения надежности системы энергоснабжения, когда устанавливается избыточная по мощности ДГУ.

Это позволяет перераспределить подключенную нагрузку без отключения потребителей при внезапной остановке\аварии.

Еще бывает режим, когда обратный переход с резервного ДГУ на вернувшуюся «городскую» сеть тоже хочется сделать без отключения нагрузки. Этот режим называется параллельная работа с сетью. Но по факту применяется очень редко, т.к. усложняет процесс согласования такого режима с надзорными государственными органами.

И так – для начала разберемся с основами параллельной работы разных источников питания.

Основными условиями параллельной работы являются абсолютно одинаковые выходные электрические параметры источников питания, такие, как частота и напряжение.

Настройка частоты, или другими словами фазного угла (угол должен стремится к 0), влияет на распределение мощности между источниками. При большой разнице в частоте (> 1гц) один источник энергии относительно другого становится потребителем. Если говорить про ДГУ, то одна установка является генератором, а другая становится электромотором\потребителем. Такой режим естественно снижает эффективность и общее КПД системы, и даже может привести к выходу из строя генерирующего оборудования.

Частота напряжения ДГУ – это параметр, напрямую зависящий от оборотов двигателя. Обычно 50Гц соответствует 1500 оборотом\мин коленчатого вала двигателя. Чаще всего на ДГУ применяются двигатели с оборотами 750об\мин, 1500 об\мин, 3000 обо\мин.

За частоту в ДГУ отвечает топливная аппаратура или иными словами педаль газа. Сильнее нажимаем педаль, больше топлива подается в двигатель, быстрее двигаемся, т.е. увеличиваем обороты двигателя. Естественно на современных двигателях за подачу топлива отвечают электронные системы управления оборотами двигателя. Корректировка оборотов\частоты происходит в постоянном on-line режиме, чтобы вся мощность, вырабатываемая источниками, шла на потребителей. Это достигается путем организации физического информационного канала связи между электронными системами управления.

Теперь переходим к параметру напряжения. По ГОСТу у нас считается напряжение 380-415В для трех фазных и 210-230В для однофазных систем. Если напряжение различных источников будет разным, то между этими источниками потечет ток. Появляется обратная реактивная мощность. Это так называемый паразитный ток, который нагревает нам кабельные линии и обмотки генератора и тем самым негативно влияет на оборудование. За параметром напряжения и величиной обратной реактивной мощностью также отвечает электронные системы управления.

Таким образом современные электронные системы управления позволяют полностью в автоматическом режиме без участия человека проводить запуск\останов и управление системой из параллельно работающих ДГУ.

Соответственно при установке параллельного комплекса из 2-х и более ДГУ (от 4-х до 32шт) очень важным является условие, чтобы панели управления на всех ДГУ были одинаковые со встроенным синхронизатором, рассчитанные на параллельную работу, т.к. они постоянно обмениваются друг с другом информацией о состоянии и должны «разговаривать» между собой на одном цифровом языке.

Также для таких ДГУ обязательным условием является наличие на каждой установке защитного автомата-выключателя нагрузки с функцией удаленного управления (включение\выключение и информация о его состоянии)

При монтаже параллельных комплексов следует учитывать следующее:

1. Общая силовая шина должна быть рассчитана на полную суммарную мощность всех параллельно работающих ДГУ при режиме увеличения мощности или за минусом мощности ДГУ, которая устанавливается в качестве резервной (избыточной);
2. Рекомендуется общую шину организовывать максимально близко к ДГУ, в противном случае придется устанавливать на каждой линии ДГУ-шина еще дополнительные автоматы защиты (см. требования ПУЭ);
3. К панели управления каждой ДГУ должны быть подключены контрольно-измерительные кабели для измерения собственного напряжения и частоты, и таких же параметров общей шины. Это нужно для того, чтобы панель сравнивала параметры и подстраивала параметры своей ДГУ под общую шину;
4. Все панели должны быть объединены общей информационной шиной для обмена информацией о текущей загрузки и состоянии.

Далее поговорим о том, как проходит процесс синхронизации и параллельная работа дизельных генераторов в автоматическом режиме.

Процессы синхронизации разделяют на 2 типа:

1. Мастер\ведущий и ведомый;
2. Синхронизация на «мертвую» шину с отключенным возбуждение генератора.

Выбор того или другого типа должен быть определен на этапе проектирования и заказа оборудования, т.к. одновременно они работать не могут. Обусловлено это исключительно выбранными контроллерами и возможностями ДГУ.

Чаще применяется 1 тип синхронизации. Разберем по шагам как же происходит процесс в автоматическом режиме:

1. Запуск всех ДГУ происходит одновременно по сигналу от АВР;
2. При запуске защитные автоматические выключатели находятся в состоянии «выключено»;
3. Далее каждая ДГУ проводит измерение напряжения на общей шине;
4. При условии, что на общей шине нет напряжения, любая ДГУ, у которой в настойках установлен параметр, разрешающий подключение на пустую обесточенную шину, подает команду на включение своего защитного автомата. После получения обратной связи от автомата, что он замкнулся\включился ДГУ входит в режим ожидания подключения всех оставшихся генераторов. Если на всех ДГУ установлен разрешающий сигнал, то первой может быть абсолютно любая ДГУ (это уже определяется внутренними программами установленных на ДГУ панелей управления);
5. После того, как первая ДГУ замкнула свой автомат, на общей шине появится напряжение. Остальные ДГУ увидят это напряжение и начнут процесс подстройки своих параметров (частоты и напряжения) под параметры общей шины, управляя топливной системой и регулятором напряжения. Когда параметры ДГУ сравниваются с общей шиной и какое-то время удерживаются в заданном окне (обычно это 3-5 сек), то подается команда на включение автоматов. В среднем процесс синхронизации занимает от 30 до 60сек. Максимальное время, отпущенное на синхронизацию ДГУ к общей шине 240сек. По окончанию этого времени ДГУ прекращает попытку синхронизироваться под параметры общей шины и выдается авария с соответствующим сообщением;
6. В среднем на сбор всех генераторов на общей шине уходит те же 30-60сек, т.к. процесс идет у каждой ДГУ независимо, все синхронизируются к одному напряжению общей шины;
7. После того, как панель ДГУ получила информацию от своего выключателя о замыкании на шину, синхронизатор выключается и сцепление генераторов происходит уже на электромагнитном уровне с небольшой корректировкой частоты и напряжения;
8. Далее, после того, как все ДГУ подключились к общей шине, формируется сигнал разрешения в АВР на подключение нагрузки на ДГУ. Этот сигнал можно по-разному формировать, но самое надежное собрать информацию со всех автоматов о их состоянии «включен»;
9. После подачи нагрузки на общую шину происходит ее автоматическое распределение в равных долях на все ДГУ. В зависимости от настроек системы после оценки общей нагрузки может происходить останов\запуск необходимого количества ДГУ для питания нагрузки. В случае сложности оценки динамики нагрузки, можно оставить принудительно в работе все ДГУ;
10. После возврата сети, АВР формирует сигнал останова ДГУ. Все автоматы отключаются от общей шины, ДГУ встает в режим охлаждения, а АВР переключает нагрузку на питание от сети.

Еще важным и иногда необходимым является возможность включать в параллельный комплекс ДГУ разной мощности. При этом нагрузка будет также равными долями распределятся между ДГУ относительно их мощности.

Не рекомендуется включать в параллельный комплекс ДГУ разных производителей\брендов и с разными производителями альтернаторов, т.к. они имеют отличающиеся электрические характеристики.

Поршни Perkins