Как с помощью газопоршневой установки обеспечить автономный режим электроснабжения предприятия

Газопоршневые установки экологичны и выполняют функцию основного источника электроснабжения. Оборудование марки MTU, Caterpillar, JENBACHER, MWM и других производителей могут эксплуатироваться в островном, полностью автономном режиме.

КПД ГПУ с когенерацией двигателя ГПУ MTU 16V4000L33 составляет 88,2%

Такой вариант использования предполагает подключение к электростанции исключительно нагрузки объекта. Выбор комплекса осуществляется с привлечением квалифицированных специалистов, способных дать грамотные рекомендации. Соблюдение данного условия обязательно, так как основное питание способны обеспечить далеко не все газовые генераторы.

Как правило, выпускаемое ведущими производителями генерирующее оборудование, предназначенное для распределенной генерации электроэнергии (дизель-генераторы, микротурбинные или газопоршневые установки) имеет возможность работы в двух различных режимах:

• в «островном» (автономном) режиме – без присоединения к сетям
• параллельно с сетями

Отличие состоит в способе управления генерацией электрической энергии для каждой единицы оборудования. 

Более подробно описано про параллельный режим в нашей статье >>>>.

Как работает островная электростанция

Островная электростанция, предназначенная для первичного источника питания какого-либо изолированного объекта («первичный источник»). 

При автономном (островном) режиме к выходным клеммам оборудования подключена только электрическая нагрузка объекта.

Нагрузка может изменяться от 0 до 100%, при этом оборудование генерирует электрическую энергию, обеспечивая постоянный уровень напряжения независимо от нагрузки (0,4; 6,3; 10,5 кВ). В этом режиме выходное напряжение - главный параметр, который поддерживается автоматикой генерирующего оборудования. 

Для обеспечения объекта требуемой мощностью электроэнергии поставляется несколько ГПУ. ГПУ могут быть соединены между собой в процессе синхронизации - параллельное включение. Синхронизация предполагает соответствие напряжения, частоты и фазы до подключения.

Вопрос синхронизации ДГУ и ГПУ сейчас даже между разными производителями стоит не так остро как раньше, все решается быстро.

Стандартная схема работы газопоршневой электростанции

Функционирование автономной газовой электростанции в островном режиме стандартизировано. Большинство комплексов работает по следующей схеме:

• в первую очередь активируется дизельный генератор резервного типа, запитывающий вспомогательные приводы;
• производится запуск основной электростанции, работа которого позволяет подать электроэнергию основным потребителям;
• после выхода установки в рабочий режим дизель-генератор останавливается;
• имеющиеся модули электростанции последовательно запускаются и принимают нагрузку.

Отключение оборудования производится в обратной последовательности. Блоки газовой установки останавливаются поочередно, за исключением последнего модуля. Производится охлаждение остановленных генераторов. Следующий этап – остановка и охлаждение последнего блока. Последними перестают функционировать вспомогательные устройства.

Варианты системы управления газопоршневых установок: 

Автономный генератор — самое простое из применений генераторных установок.

• Ручной (с пульта управления) или дистанционный (из диспетчерской) запуск генераторной установки с двигателем с электронным управлением.
• АСУ установки осуществляет пуск/останов, контроль, мониторинг и защиту генераторной установки, измерение параметров и управление выходным контактором генератора для подачи питания потребителям.
• Может осуществляется удаленный мониторинг установки через GPRS-канал или Internet по согласованию сторон.
• Поддерживается отправка сервисных SMS и сообщений электронной почты.
• Генератор имеет встроенную защиту по понижению/превышению частоты и напряжения и защиту от перегрузки и превышения тока.
• Контроллер поддерживает связь с электронным блоком управления двигателя через шину CAN J1939. Рабочие параметры двигателя и диагностические сообщения отображаются на экране в удобочитаемом виде: нет необходимости заучивать числовые сервисные коды или пользоваться справочником.

Автономный генератор с дистанционным запуском от отдельной схемы АВР.

• Схема управления АВР постоянно контролирует сеть на наличие пониженного или повышенного напряжения, пониженной/повышенной частоты и перекоса фаз.
• В случае отказа сети резервному генератору посылается команда на запуск.
• Схема управления АВР ожидает сигнала "Готов" или определенного уровня напряжения от генератора и переключает питание нагрузки на генератор.
• После возобновления питания от сети, схема управления АВР переключает потребителей обратно на сеть и посылает генератору команду на останов.
• Для разных этапов работы задается конфигурируемое время задержки.
• Переключение источника может осуществляться принудительно.

Автономный генератор со встроенной функцией АВР.

• Контроллер генератора постоянно контролирует состояние сети и в случае отказа сети автоматически запускает двигатель и переключает питание нагрузки.
• Обслуживающая или эксплуатирующая организация может следить за работой генератор удаленно с помощью GSM-модема или Internet.
• Генератор имеет встроенную защиту по перегрузке/превышению тока и по понижению/превышению напряжения.
• Контроллер обменивается информацией с блоком управления двигателем по шине CAN/J1939.
• Параметры двигателя и сервисные сообщения отображаются на экране самого контроллера в удобочитаемом виде: не нужно запоминать числовые коды и иметь под рукой справочник.

Автономный генератор в системе с секционированными потребителями:

• Система резервного питания выборочно переключается с одной ветки потребителей на другую с помощью главного переключателя (ГП, Master Selector Switch, MSS): для переключения ГП используется логический выход MSS.
• Линии измерения напряжения сети, тока генератора, обратные связи от контакторов генератора и сети, сигналы управления генераторными и сетевыми контакторами и сигналы сбоя сети от реле также коммутируются с помощью ГП. Таким образом, генератор в данный момент времени доступен для одной ветки потребителей.
• Реле защиты сети контролируют сеть по трем веткам. При сбое в одной из сетей запускается генератор.
• В случае сбоя сети в одной из веток соответствующее реле размыкает контактор сети, ГП переключается на соответствующую ветку и замыкает контактор генератора.
• Если в это же время возникает сбой на другой ветке, контроллер завершает действия с первым контактором генератора, ГП переключается на другую ветку и замыкает контактор генератора на ней.
• При возобновлении сети на какой-либо ветке ГП переключается на эту ветку, контроллер ГПУ производит обратную синхронизацию с сетью, замыкает сетевой контактор и размыкает контактор генератора. Допускается кратковременная параллельная работа с сетью на выбранной ветке.
• ГП блокируется от отключения ветки потребителей в случае если:
• активен параллельный режим работы;
• активны сигналы включения/выключения контактора генератора или сигнал включения контактора сети;
• задействован сигнал аварии сети и контактор генератора разомкнут.

• Когда все сбои сети устранены и все контакторы генератора выключены, генератор останавливается.

Что нужно учитывать при автономном режиме эксплуатации ГПУ

Технология эксплуатации газовой электростанции в автономном режиме имеет особенности:

• Учёт пиковых нагрузок 

При выборе генераторной установки необходимо учитывать пиковые нагрузки. Электростанция должна иметь мощность, способную перекрыть потребности потребителей в любое время. При расчете параметров станции требуется предусмотреть рост потребления электроэнергии в несколько раз при подключении нескольких потребителей одновременно.

• Автоматическое регулирование распределительной системы для управления нагрузкой

В процессе работы газопоршневой электростанции распределение нагрузки возложено на систему с функцией автоматической регулировки. Подобная технология дает возможность избежать перегрузок и преждевременного выхода оборудования из строя. Оптимальный вариант – эксплуатация нескольких газовых установок с автоматической регулировкой нагрузки.

• Резервирование вспомогательных приводов для запуска ГПЭС из обесточенного состояния

Использование системы резервирования вспомогательных приводов обязательно, если имеется необходимость запуска оборудования из обесточенного состояния. При установке генератора для обеспечения энергией крупных объектов, желательно включать в цепь источник бесперебойного питания или дизельную станцию.

Особенности запуска электроустановки из обесточенного состояния (Black-out)

Отдельные модели электростанций предполагают возможность запуска в аварийном режиме. Островной способ функционирования предполагает запуск в работу не чаще 3-х раз в год. Запуск установки осуществляется напрямую, без предварительной смазки и подготовки силовых агрегатов.

При переходе с режима работы параллель с сетью на островной режим работы ГПУ обратите внимание:

• Дизельгенератор отключается от сети собственных нужд после синхронизации генератораГПУ Набор нагрузки на генераторах, необходимо производить в соответствии с регламентированной процедурой, в том числе с использованием специальных средств (контроллеров). Происходит кратковременная просадка напряжения. Работа с поддержанием нулевого экспорта в сеть.

• Насосы охлаждения включаются в работу после запуска вспомогательных механизмов.

• Запуск из режима Black-out является экстремальным для узлов и агрегатов установки, поэтому данный режим поддерживается не всеми моделями газопоршневых электростанций, ниже приведен список некоторых из них::
  

• MTU 4000L32  12V4000L32, 16V4000L32, 20V4000L32

• MTU 4000L33: 12V4000L33FN, 16V4000L33FN, 20V4000L33FN

• MTU 4000L64:  8V4000L64FNER, 16V4000L64FNER, 20V4000L64FNER

• JENBACHER J 312 GS -D05 , J 316 GS-D05, J 320 GS-D05, 

• JENBACHER J 412 GS-B05, J 416 GS-B05, J 420 GS-B05, 

• JENBACHER J 612 GS-J01, J 616 GS-J01, J 620 GS-J01, J 624 GS-K01

• MWM TCG 2016V08C, MWM TCG 2016V12C, MWM TCG 2016V16C

• MWM TCG 2020V12C, MWM TCG 2020V16C, MWM TCG 2020V20C

• MWM TCG 2020V12K, MWM TCG 2020V16K 

Более подробно рассказать о технических параметрах и возможностях электроустановок помогут наши специалисты. 

Для получения консультации  по газопоршневым электростанциям заполните форму обратной связи ниже.