Санкт-Петербург, 13-ая линия В.О. д.6-8, офис 54
+7 (812) 643-42-11

Функционирование газопоршневых электростанций (ГПЭС) в параллельном режиме

11.08.2022

Газопоршневые системы электроснабжения (ГПУ) могут проектироваться и работать в двух базовых режимах.

Параллельный режим — работа ГПУ параллельно с аналогичными агрегатами, или с электроснабжающей сетью, в качестве генерирующего оборудования.

Работа ГПУ в параллельном режиме актуальна в связи с неравномерной подачей электричества в энергосети и частыми проблемами качества электроэнергии. Параллельный режим обеспечивает стабильную работу предприятия, защищает оборудование от поломок, которые возникают из-за скачков напряжения.

Светлана Антонова. Работает в энергетике с 2018 года.

При автономной работе, газопоршневая электростанция (ГПЭС) полностью обеспечивает электроснабжением все подключенное оборудование объекта. Параллельная работа газопоршневых электростанций с сетью электроснабжения актуальна при нестабильных поставках электроэнергии от сети или при пиковых нагрузках.

Особенности эксплуатации газопоршневых электростанций в параллельном режиме

Работа ГПУ в параллельном режиме актуальна в связи с неравномерной подачей электричества в энергосети и частыми проблемами качества электроэнергии. Параллельный режим обеспечивает стабильную работу предприятия, защищает оборудование от поломок, которые возникают из-за скачков напряжения. 

В зависимости от потребностей объекта, оператор может настроить генератор на два режима работы:

  • ГПУ обеспечивает основное питание, а недостаток мощности и перегрузки компенсируются из внешней сети;

  • ГПУ покрывает пиковые нагрузки, которые не покрывает электросеть энергосбытовой организации.

  •  Настройка ГПУ на передачу излишка энергии в основные сети или запрет

Корректная эксплуатация оборудования в такой конфигурации зависит от важного аспекта — синхронизация электрических параметров сети и электростанции. Частота, ассиметрия, сдвиг фаз и напряжение в энергии, генерируемой ГПУ, должны совпадать с основной сетью. Автоматическую синхронность помогает обеспечить контроллер, который подключается между силовым выключателем генератора и сетью. В современных ГПУ такой контроллер входит в стандартную комплектацию.

Процесс синхронизации стандартный, независимо от того, происходит ли синхронизация с внешней сетью или с другой ГПУ, важно, что подключение происходит на общую сборную шину под напряжением. Напряжение, частота и фазы синхронизируются с внешней сетью и после совпадения фаз, ГПЭС включается с учетом быстродействия выключателя. 

Тип синхронизации зависит от объекта, а также мощности ГПУ. На малых установках используется динамическая синхронизация, но в зависимости от объекта, может потребоваться статическая. Динамическая синхронизация быстрее, но статическая обеспечивает безударное включение

  • Динамическая синхронизация — при включении генератор броском берет на себя часть нагрузки. Сила броска тока зависит от разности частот — чем она больше, тем больше бросок. Этот метод позволяет значительно сократить продолжительность подготовительных процедур и имеет единственное условие включения: разница частоты должна быть не более 2-3 Гц. Точная подгонка остальных величин не производится.

  • Статическая синхронизация — фазы, частота и напряжение генератора и внешней сети плавно подгоняются друг под друга. После согласования вектора напряжения генератора и внешней сети (в течение 2-5 секунд), дается команда на включение. При этом частоты строго равны и момент включения происходит незаметно как для ГПУ, так и для потребителя. 

Параллельная работа газопоршневых электростанций возможна в двух режимах работы:

  • Фиксированная мощность. ГПУ работает на определенной нагрузке, например, 1 МВт, и генератор всегда будет нагружен на эту мощность. При увеличении фактической мощности больше заданного 1 МВт, требуемый недостаток будет потребляться из внешней сети. При сокращении потребительской нагрузки меньше заданной величины, образовавшийся избыток мощности, который сгенерировала ГПУ, будет экспортироваться во внешнюю сеть. При этом, если по ТУ экспорт избытка электричества в энергосистему запрещен, объект будет отключен на вышестоящем технологическом присоединении, поэтому важно выполнить защиту от экспорта направленной токовой защитой (РЗА). При этом защита обеспечивает выдержку времени, согласованную с быстродействием автоматики. Дополнительно факт отключения может определяться дискретными сигналами.

  • Фиксированный экспорт/импорт мощности из внешней сети. Задается величина мощности, которая должна потребляться от внешней сети (или поступать во внешнюю сеть). Измеряется фактическое потребление электричества от основного электроснабжения, чтобы ГПУ автоматически поддерживала заданную величину импорта. Например, при заданном импорте 2 МВт и фактической нагрузке 3 МВт, ГПУ будет нагружена на 1 МВт. При превышении фактической нагрузки, ГПУ останется подключенной к магистрали, работая вхолостую или отключившись от сети, а основное потребление будет осуществляться от внешней сети. Такой режим возможен также если на объекте устанавливается две и более ГПУ — групповое регулирование обеспечивается автоматикой.

Выбор режима параллельной работы ГПЭС зависит от объекта.

Управление мощностью обеспечивается частотой вращения и возбуждения ГПУ посредством каналов управления:

  • при изменении частоты вращения меняется активная мощность — чем выше частота вращения, тем больше осуществляется нагрузка на ГПУ;

  • при изменении возбуждения генератора производится управление реактивной мощностью — чем больше задание возбуждения, тем больше реактивная мощность.

При необходимости автоматике задается фиксированная мощность и требуемый косинус. Рассинхронизация в пределах регулирования мощности от нуля до номинала исключена, поскольку ГПУ подключена к сети бесконечной мощности. Также исключены пуски мощных потребителей, которые по мощности соизмеримы с ГПУ — внешние сети обеспечат нехватку. Следует учитывать, что в режиме одиночной работы на ГПУ ложится вся нагрузка, поэтому такие моменты должны быть тщательно просчитаны. Можно делать пуски мощных потребителей с запросом резерва мощности или вовсе их запретить. Для удержания ГПЭС также можно аварийно отключать часть потребителей.

Подключение электростанции газопоршневого типа (ГПЭС) в параллельном режиме - порядок действий

Большинство газопоршневых электростанций, поставляемых на рынок, полностью или частично автоматизированы. Технология запуска оборудования в работу не требует больших временных затрат. Порядок действий при активации электроустановки следующий:

  • оператор производит запуск генераторной установки. Обязательно выполняются необходимые подготовительные мероприятия, прогревается двигатель;

  • автоматическая синхронизация электрических характеристик с сетевыми параметрами выполняется встроенным в ГПУ контроллером и занимает несколько секунд;

  • силовой выключатель переводится в рабочее положение. Генератор выдает нагрузку подключенным потребителям;

  • мощность постепенно возрастает в соответствии с текущими требованиями по потреблению электроэнергии. Увеличение мощности происходит плавно в течение 10-20 секунд;

В зависимости от марки и модели электрогенераторной установки, максимальное время выхода в полностью рабочий режим занимает от 1 до 2 минут.

При многоагрегатном исполнении разновидностью параллельного режима является  каскадный режим работы газопоршневой установки. Данный режим предполагает каскадное подключение или отключение газопоршневых электростанций в зависимости от изменения нагрузки. Если нагрузка потребителей возрастает, то при её достижении, например, 69% от номинальной мощности одного агрегата ГПУ от него, как от ведущего устройства, следует команда на запуск и принятие нагрузки для следующего агрегата, т.е. ведомого устройства, и т.д. То же самое относится и к снижению нагрузки.

Как осуществляется полное замещение подачи питания газопоршневой установкой

Современные электрогенераторы газопоршневого типа могут автоматически переходить из параллельного режима эксплуатации в автономный. При таком варианте потребители получают 100% энергии от установки.

Если контроллер получает сигнал о полном отсутствии напряжения в электросети, сетевой выключатель размыкается в автоматическом режиме. Система начинает функционировать как автономный источник электропитания. Переход на данный режим работы осуществляется разными способами, в зависимости от марки и модели установки. Первый вариант – остановка и перезапуск оборудования, второй способ – постепенный рост потребляемой мощности до необходимых параметров. 

При этом варианте важно заранее рассчитать необходимую мощность ГПЭС, чтобы она покрывала полную требуемую мощность всего предприятия.

Для получения консультации по газопоршневым электростанциям напишите нашим специалистам по форме обратно связи ниже или пришлите запрос на sale@abespb.ru

Интересует ГПЭС и предварительный расчёт по тарифам и окупаемости - заполните опросный лист>>>>

Скачать опросный лист

Остались вопросы?

Заполните форму или позвоните
по телефону +7 (812) 643-42-76