Гарантированное электропитание определение. Гарантированное электропитание

Проектная документация в pdf

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Главная схема

Главная схема электростанции обеспечивает выдачу 100% расчетной рабочей мощности во всех режимах работы рыбоперерабатывающего комплекса и может иметь в наличии резервную генераторную мощность.

Согласно данных потребляемых электрических нагрузок, максимальная рабочая потребляемая мощность составляет 2019 кВт. Установленная генераторная мощность 3-х ДГУ составляет 2,44 МВт, что обеспечивает резерв мощности. Группа ДГУ всегда имеет возможность включения в работу дизельной станции SDMO X1250 мощностью 1000 кВт или SDMO V550 C2 440 кВт.

Распредустройство системы гарантированного электроснабжения (СГЭ) выполнено в виде 3-х шкафов, подключенных к 3-м секциям ВРУ. Шкафы с выключателями в нормальном режиме отключены. При пропадании напряжения на определенной секции ВРУ и отсутствии его в течении определенного времени, соответствующий генератор запускается и подключается к шинам секции с одновременным отключением основного ввода данной секции.

Распредустройства, шинопроводы и силовые кабели выбраны в соответствии с максимальными токами короткого замыкания по термической и электродинамической стойкости.

Коммутационная аппаратура соответствует токам КЗ по отключающей способности.

Управление генераторами и выключателями СГЭ местное на панелях управления генераторов. С главного щита управления завода в диспетчерской обеспечен контроль состояния выключателей и нормального или аварийного состояния генераторов.

1.2. Система электроснабжения.

Группа ДГУ, установленной мощностью 2,44 МВт, предназначена для работы в аварийном режиме (отсутствием напряжения на основном вводе ВРУ) и проектируется на базе 2-х дизельных генераторов по 1250 кВА типа X1250 и 1-го генератора 550 кВА типа V550 C2 фирмы SDMO.

3 генератора G-1, G-2 и G-3 подключаются на 3 секционные шины распределительного устройства ВРУ завода.

Автоматическое включение генераторов G-1, G-2 и G-3 обеспечивается при помощи панели управления типа MICS Kerys фирмы SDMO. Генераторы оборудованы штатными наборами защит.

Распределительные устройства ввода проектируются на основе шкафов, аппаратов и шинопроводов фирмы Schneider Electric, устанавливаемых в резервном помещении (29) см. «План расположения оборудования и кабельных трасс». Все электротехническое оборудование, которое может оказаться под напряжением при нарушении изоляции, присоединяется к заземлению системы ГЭ, соединенного в свою очередь с заземляющим устройством ВРУ завода.

1.3. Оборудование электростанции

В состав системы гарантированного электроснабжения (СГЭ) входят:

2 дизельные генераторные установки X1250 фирмы SDMO мощностью 1000 кВт каждая в контейнерном исполнении;

Дизельная установка V550 фирмы SDMO мощностью 440 кВт в защитном кожухе;

Систему ввода (подключения) гарантированного электроснабжения;

Система снабжения СГЭ дизтопливом;

Собственных нужд СГЭ (шкаф СНГП).

Режим работы дизельных станций - пиковый.

Система ГЭ представляет собой функциональный комплекс, включающий кроме дизельных агрегатов, необходимые системы ввода ГЭ, автоматики, контроля и управления.

Суммарная электрическая мощность системы СГЭ -3050 кВА. Род тока - переменный, 3-х фазный, частота 50 Гц. Номинальное напряжение - 0,4 кВ. Распределительные устройства ввода резерва рассчитаны на коммутацию и передачу трехфазного переменного тока напряжением 0,4 кВ и 4800 А суммарного тока.

Группа из 3-х ДГУ предназначена для работы в автономном режиме. В комплекс каждой ДГУ входит собственное распределительное устройство 0,4 кВ для ввода (подключения) генераторов G-1 ÷ G-3 к секциям ВРУ.

На каждой дизельной станции установлены пульты управления MICS Kerys. Автоматизированная система управления (пульт управления MICS Kerys) обеспечивает режим работы с выработкой электроэнергии по нагрузке (в пределах номинальной мощности генераторов).

На выходе генераторов установлен блок коммутации типа AIPR, (для дизельных станций X1250 в комплекте с ДГУ для (существующей) ДГУ V550 C2 отдельно заказывается блок AIPR 1250 А.

1.4. Электроснабжение собственных нужд СГЭ.

Питание потребителей собственных нужд СГЭ - от ВРУ предусматривается по I категории надежности. Шкаф собственных нужд СГЭ СНГП имеет два независимых ввода с разных секций ВРУ завода и автоматический ввод резерва на вводе.

На отходящих фидерах СНГП предусматривается установка автоматических выключателей для защиты от токов КЗ и токов перегрузки. Кабельные трассы от СНГП предполагается выполнить открыто в стальном лотке на кабельных полках и в стальных трубах при вводе в ДГУ и проходе в стенах.

1.5. Заземление системы гарантированного электроснабжения.

В качестве заземлителя СГЭ проектируется создание заземляющего устройства, состоящего из вертикальных электродов стального уголка l=3м, соединенных между собой стальной полосой 50х5 мм, присоединяемого к заземляющему устройству ВРУ завода.

Сопротивление совмещенного заземляющего устройства - не более 4 Ом. Проектом предусматривается система заземления TN-C-S.

В резервном помещении шкафов ввода гарантированного питания сооружается внутренний контур заземления, который соединяется с заземляющим устройством и с металлическими корпусами шкафов ввода ГЭ. В этом помещении происходит разделение проводника PEN на PE и N. Соединение шкафов ввода ГЭ с ВРУ завода осуществляется 5-ти проводными шинопроводами с разделенными PE и N.

АВТОМАТИЗАЦИЯ

В настоящем комплекте проектной документации разработаны следующие системы автоматики и управления:

Система контроля напряжения на основных вводах секций ВРУ и автоматического запуска и подключения ДГУ к соответствующим секциям;

Система автоматической подачи топлива из резервной емкости в баки генераторов в зависимости от их наполнения.

Систем автоматического запуска и подключения ДГУ выполнена на базе пульта управления MICS Kerys, входящего в комплект поставки (для существующего G-3 заказывается отдельно).

Система автоматической подачи топлива управляется специальным контроллером для групп насосов типа САУ-МП в зависимости от положения датчиков уровня в топливных баках ДГУ.

Контроль работы SDMO V550 C2 и SDMO X1250 осуществляется путем подключения штатных панелей управления агрегатов к кабельной сети и передачи основных «состояний» систем в диспетчерскую.

Рабочее место оператора размещено в диспетчерской завода пом.29 см. «План расположения оборудования и кабельных трасс».

При выходе значений контролируемых параметров дизельных станций за пределы заданных уставок, автоматика станции (MICS Kerys) формирует событие «Авария» и передает его в диспетчерскую по кабельному каналу.

Питание контроллеров (панелей MICS Kerys) выполняется от собственных нужд дизельной станции, а выше от шкафа СНГП.

Национальная особенность отечественных электросетей - неожиданное исчезновение напряжения. В результате плоды труда испаряются, от горечи произошедшего опускаются руки, и приходится переделывать всю работу заново.

Ситуация неприятная даже в домашних условиях, а если подобное происходит на предприятии, если потерянные данные - годовой отчет бухгалтерии, информация о существующих и потенциальных клиентах, база данных, наработанная не за один год? Ущерб от простоя компьютерной сети, потери данных, выхода из строя различных устройств может быть очень велик.

Чтобы минимизировать его, как в финансовом плане так и в плане репутации, необходимо в процессе проектирования информационной системы (ИС ) предусмотреть обеспечение оборудования гарантированным электроснабжением (ГЭ ). Система ГЭ является подсистемой ИС предприятия.

Она состоит из следующих основных элементов: вводно-распределительное устройство (ВРУ ), источники бесперебойного питания (ИБП ), проводная сеть, коммутационное оборудование.

Используются различные схемы построения системы - распределенная, централизованная и комбинированная.

Начинать проектирование системы нужно с определения потребностей предприятия. (см. информационная система и администратор). Основные параметры с которыми надо определиться: время автономной работы ИС и оценочная мощность используемого оборудования. Если оценочную мощность можно рассчитать однозначно, то время автономной работы зависит от поставленных задач. Для одного предприятия это сохранение данных и нормальное завершение работы - достаточно 15 минут. Для другого это поддержка основной функциональности ИС до восстановления нормального электроснабжения - несколько суток.

Для небольшой компании с малым количеством сотрудников и оборудования, наиболее приемлемым решением будет распределенная топология . То есть, для каждой единицы защищаемого оборудования ставится локальный ИБП. Положительные стороны такого подхода заключаются в том, что при выходе из строя одного источника все остальные сохраняют свою работоспособность, система легко масштабируема (для нового оборудования докупается дополнительный ИБП). Немаловажным преимуществом такой системы будет ее дешевизна - отсутствует необходимость в монтаже дополнительной проводной сети. Недостатками такого решения можно назвать сложность управления, своевременной диагностики и замены батарей, доступ пользователей к оборудованию.

Для компании, в которой количество сотрудников исчисляется десятками, приемлемым решением становится использование централизованной топологии . В этой схеме используется центральный мощный ИБП, от которого подается напряжение на все защищаемое оборудование. Основным недостатком такого подхода является необходимость в разделении проводных сетей общего и гарантированного электроснабжения. Ну а дальше только преимущества - высокая надежность, высокий класс помехоустойчивости, удаленное администрирование, автоматическое информирование о состоянии ИБП и параметрах электросети. Значительно увеличивается время автономной работы для высокоприоритетных потребителей (ВП ): сервера, сетевые маршрутизаторы, офисные АТС и т.п.

С целью повышения надежности используют комбинированную схему включение ИБП: вместе с центральным ставят ИБП для защиты отдельных групп. В этом случае, даже при выходе из строя одного из элементов, система вцелом остается работоспособной. При таком варианте, потребители с высоким приоритетом, должны иметь возможность параллельного питания от двух источников. Один вход запитывается от центрального ИБП, второй от ИБП группы. Низкоприоритетные потребители (НП ) запитываются от одного источника, в зависимости от конкретного проекта.

При любой организации ГЭ необходимо предусмотреть возможность быстрой замены ИБП, а также организацию временной работы без любого или всех ИБП системы. Дешивизна локальных ИБП, при распределенной топологии, позволяет всегда иметь резерв для замены. Иметь запас центральных или групповых ИБП не всегда оправданно, по причине их высокой стоимости. Поэтому, в обязательном порядке, необходимо предусмотреть возможность коммутации (К1, К2 ), для исключения ИБП из системы и подачи питания напрямую.

Еще один уровень обеспечения ГЭ - использование двух внешних вводов (В1, В2 ) электроснабжения с разных подстанций и автономного генератора (ГЕН ). Автоматическое переключение между вводами и генератором осуществляется ВРУ. При пропадании одного из вводов происходит переключение на другой, при пропадании обоих - на генератор.

Процесс сопровождения системы ГЭ включает в себя:

• замену вышедших из строя ИБП
• очистку оборудования от пыли
• диагностику и замену аккумуляторов
• доведение до пользователей правил использования системой ГЭ и контроль их соблюдения
• оперативное информирование ответственных о перебоях в электроснабжении
• тестовые отключения внешних источников электроснабжения
• обслуживание генератора

Одна из подсистем ИС - система гарантированного электроснабжения построенная на источниках бесперебойного питания. Возможны распределенная, централизованная и комбинированная топологии. Наиболее важные параметры системы ГЭ: время автономной работы ИС и мощность потребляемая ее оборудованием. Определение данных параметры производится на основе потребностей предприятия и его финансовых возможностей.

Гарантированное электропитание — это надежная защита от обесточивания помещений, потери важных данных, сбоя оборудования жизнеобеспечения. Оно актуально в быту и для решения бизнес-задач, ограждает от неприятных последствий отключения электроэнергии. С его помощью вы сохраните все важные данные, обеспечите нормальный режим работы бытовой техники и электронного оборудования. Гарантированное электроснабжение позволит установить оптимальную систему жизнеобеспечения, независимую от внешних обстоятельств.

Компания «Вега» реализует современные инверторно-аккумуляторные системы с силовыми инверторами OutBack Power и Victron Energy. Они подходят для объектов различных масштабов: от загородных домов до медицинских и офисных центров, банков, кинотеатров. С их помощью вы обеспечите гарантированное электропитание как отдельных электроприборов, так и всего объекта.

Что дает установка систем OutBack Power и Victron Energy?

Профессиональные силовые инверторы OutBack Power и Victron Energy обеспечат на подконтрольном вам объекте систему гарантированного электропитания. Таким образом, ваша электросеть и серверные установки не будут зависеть от пропадания внешнего напряжения.

Гарантированное электроснабжение обеспечивает максимальную защиту, прежде всего, от отключения сетевого электроснабжения, а также от перепадов и скачков напряжения.

Все риски, связанные с внезапным прекращением электроснабжения центральной сети, сведены к минимуму.

Системы подходят для:

• коттеджей, загородных домов, отдельных жилых объектов;
• медицинских центров, клиник, частных кабинетов;
• детских садов, школ, спортивных клубов, учреждений социального обеспечения;
• деловых и торговых центров, офисов, промышленных и коммунальных объектов;
• развлекательных центров, заведений общественного питания и т. д.

Принцип работы гарантированного электропитания

Источник гарантированного электропитания — инвертор (преобразователь DC/AC), подключается к мощному блоку специальных аккумуляторов (AGM или GEL). Их подзарядка происходит от сети центрального электроснабжения c помощью встроенного в инвертор многостадийного зарядного устройства. В момент перебоя основной сети инвертор автоматически переключает аккумуляторы из режима накопления в режим расхода электроэнергии. Мгновенное переключение позволяет обеспечить питанием все активные системы без сбоя в их работе.

Система гарантированного электроснабжения допускает подключение к инвертору генераторов, солнечных батарей и других внешних источников энергии.

Время резервного электроснабжения зависит от количества аккумуляторов и мощности нагрузки.

Категории потребителей, которым необходимо гарантированное электроснабжение

Все потребители электроэнергии, которым требуется постоянное электроснабжение, при сбое или отключении его переходят на резервные системы питания. Потребители подразделяются на категории по важности.

• жизнь и здоровье людей;
• государственная безопасность;
• материальные ресурсы особой важности;
• промышленные и коммунальные структуры.

• жизнь и здоровье людей;
• контроль аварийных ситуаций и пожарной безопасности на стратегических объектах особой важности.

• сбой выпуска продукции и работы крупных промышленных и сельскохозяйственных объектов;
• простои оборудования, транспорта, рабочих ресурсов;

Работа большинства современных организаций строится на использовании техники, чувствительной к качеству энергии. Выход из строя компьютеров, банковской и медицинской аппаратуры, системы автоматики и других приборов влечет за собой серьезные последствия, которые порой могут быть непоправимы. Существующая система питания несовершенна, и процесс снабжения может внезапно прерваться. Чтобы этго не произошло, рекомендуется применение:

• систем бесперебойного электропитания (СБЭ), работа которых базируется на базе источников бесперебойного питания (ИБП, UPS);
• систем гарантированного электропитания (СГЭ), работа которых базируется на дизельгенераторных электростанций (ДЭС, ДГУ);
• систем бесперебойного и гарантированного электропитания, как сочетание двух вышеперечисленных систем.

Как правило, задача обеспечить бесперебойное питание возлагается на ИБП и дизельные генераторы, которые берут на себя питание ответственного потребителя на период отсутствия электричества в сети. Тем не менее, в данном случае играют роль и вспомогательные решения, среди которых может быть резервирование подвода силовых линий, системы тушения пожара и защиты от молнии. Важно понимать, что гарантированное электропитание должно быть обеспечено в условиях любых экстремальных ситуаций.

Ключевыми характеристика систем бесперебойного питания являются надежность, отказоустойчивость, энергоэффективность. Тем не менее, экономия электроэнергии, увеличение сроков эксплуатации аккумуляторов и увеличение КПД аппаратуры служат лишь частью решения задачи. К прочим значимым направлениям можно отнести разработку мощных аккумуляторных батарей и применение кинетических накопителей.

Экономия используемых ресурсов

Мир все больше внимания уделяет разработке и применению альтернативных источников электроэнергии, которые могли бы возобновляться сами по себе. Это особенно важно благодаря «зеленым тарифам», которые позволяют реализовывать излишек получаемой электроэнергии в сеть общественного использования, либо расходовать полученную энергию на личные нужды, понижая зависимость от внешних источников.

Дополнительной возможностью сэкономить энергоресурсы и увеличение эффективности бизнеса, служит подробный мониторинг затрат энергии и автоматизация процессов, связанных с этими расходами. Помочь в данном направлении могут особые технологии, именуемые «Интернет вещей» (IoT). Именно благодаря им оборудование стало работать на более «умной» автоматизации, да и сбор информации вышел на принципиально новый уровень.

Необходимость СГП в России

В России не только остро стоит вопрос электроснабжения, однако и наблюдаются проблемы с качеством электричества, которую поставляют потребителям по распределительным сетям общего назначения. Поэтому возникла необходимость в создании СГП - системы гарантированного питания. Она применяется в схеме релейной защиты, автоматики и технологической сигнализации электроустановок разного класса напряжения предприятий энергетики и других важных объектов.

СГП обеспечивает непрерывное питание ~ 220В:

• от централизованной сети переменного тока ~220В в штатном режиме,
• от резервной сети постоянного тока =220В при отключении напряжения в сети переменного тока, используя резерв аккумуляторов пользователя,
• от ресурса батарей источника бесперебойного питания в отсутствие напряжений, как в сети переменного тока, так и в сети постоянного тока.

Преимущества СГП:

• Стабильность параметров сети ~220В при подключении =220В с нулевым временем переключения в аварийный режим без возникновения переходного процесса на выходе устройства.
• Пользователь может самостоятельно подключить СГП, поскольку ее конструкция проста и понятна.
• При аварийных отключениях сохраняются регламентные требования.
• Напряжение сети постоянного тока =220В в СГП производится тремя однотипными каналами, обеспечивая трехкратный запас надежности, если при аварии отказывает один канал, СГП сохраняет свою работоспособность.
• Преобразователь напряжения работает в экономном режиме.
• Эксплуатация практичная и долговечная.

Конструкция СГП предполагает применение унифицированных элементов: источника бесперебойного питания, блока питания постоянного напряжения (преобразователь постоянного напряжения), реле переменного тока. Если что-либо выходит из строя, деталь легко можно заменить аналогичной. При необходимости можно обратиться в сервисную службу, однако устройство целиком предназначено для самостоятельной эксплуатации.

Современные системы электропитания необходимы для регулировки, преобразования и распределения электрической энергии, а также они способствуют бесперебойной подачи разных напряжений тока переменного и постоянного. Предназначены для нормальной работоспособности радиотехнической аппаратуры, вычислительных и персональных ЭВМ, устройств сигнализации и защиты.

Все системы электропитания делятся на 3 категории:

Система гарантированного электропитания;

Система бесперебойного электропитания;

Система резервного электропитания.

Системы гарантированного электропитания

Должны обеспечивать полную гарантию электропитания подключенных устройств, автоматический запуск, автоматическое переключение нагрузки с дизель-генератора на внешнюю сеть электропитания и обратно, выдачу сигнала тревоги, если сложилась аварийная ситуация с оборудованием.

С учетом требований, предъявленных к электропитанию, можно использовать различные способы построения схем. Рассмотрим схему гарантированного электропитания.

В случае, когда на объекте резервным источником электропитания выступает только дизель-генератор, то это и есть схема гарантированного электропитания. Потребители, которые получают электроэнергию от дизель-генераторной установки в случае отключения напряжения основной сети, называются потребителями гарантированного электропитания.

Целесообразнее всего использовать данную схему, когда происходят частые исчезновения напряжения в основной сети, а также отсутствуют потребители І категории, которые нуждаются в нормальном функционировании электропитания без разрыва синусоиды напряжения.

Для того, чтобы создать на объекте схему гарантированного электропитания, следует учитывать такие требования:

Дизель-генераторные установки должны быть оснащены показателем наработки на отказ более 40000 часов;

Не рекомендуется нагрузка дизель-генераторной установки с загрузкой длительное время, мощность которой менее 50 процентов. Нагрузка менее 30 процентов приводит к отказу поставщика от обязательств гарантии на оборудование;

Период приема нагрузки и старта экстренного из ожидающего режима должен быть менее 9 секунд;

Обеспечение возможности выполнения ремонтных работ и обслуживания установки без сбоев в работе системы электропитания;

Обеспечение дистанционного контроля дизель-генераторной установки;

Исключение возможности параллельной работы установки с внешними системами электроснабжения.

Системы бесперебойного электропитания н еобходимы для:

Бесперебойного электропитания потребителей (разрыва синусоиды не должны быть);

Создания выходного напряжения чистой синусоидальной формы;

Обеспечения высокого КПД;

Обеспечения совместимости с дизель-генераторами, коэффициент запаса мощности менее 1,3;

Обеспечения максимальной защиты от всплесков, перепадов, скачков напряжения;

Возможного параллельного подключения нескольких источников питания;

Обеспечения независимой поддержки нагрузки на протяжении 20 минут;

Бесперебойного переключения нагрузки;

Гальванической развязки выходных и входных цепей;

Дистанционного мониторинга и управления параметрами системы источников бесперебойного электропитания.

Схема бесперебойного электропитания – это схема, в которой применяется лишь источник бесперебойного питания в роли резервного источника. Потребители, которые получают электропитание от источников в том случае, когда напряжение основной сети исчезло, называются потребителями бесперебойного электропитания.

Использовать данную схему целесообразнее, когда исчезновения напряжения основной сети происходит нечасто и кратковременно.

Для создания этой схемы нужно учитывать требования:

Средний период эксплуатации более 10 лет;

Избегать перегрузки нейтральных кабелей сети и комплектации трансформаторной подстанции;

Ремонтные работы и обслуживание должны проводиться без нарушения работоспособности системы;

Создание дистанционного контроля работы;

Корректное завершение всех технологических процессов.

Также возможен вариант использования совмещенной схемы гарантированного и бесперебойного питания. Схема повышенной надежности с применением гарантированного и бесперебойного питания имеет и дизель-генераторную установку, и источник бесперебойного электропитания.

Когда происходит исчезновение напряжения основной сети, на дизель-генераторе появляется сигнал на его включение. Во время включения (5-15 секунд) получатели гарантированного электропитания на кратковременный период пребывают без напряжения. Восстановление электроснабжения потребителей гарантированного питания до нормальной частоты происходит на выходе дизель-генератора.

В период включения дизель-генераторной установки, источник бесперебойного питания переключается на аккумуляторную батарею, в результате чего питание потребителей бесперебойного питания выполняется от батарей источников такое количество времени, которое требуется для включения дизель-генератора. Следовательно, электропитание потребителей осуществляется без нарушения синусоиды напряжения.

Когда происходит восстановление напряжения внешней сети во время переключения потребителей от дизель-генератора к внешней сети, получатели гарантированного питания на кратковременный период оказываются без напряжения. Следовательно, питание потребителей происходит в нормальном режиме. После полной остановки дизель-генератор остается в дежурном режиме.

Питание от дизель-генератора возможно на протяжении некоторого промежутка времени, который определяется запасом топлива и его расходом, а также возможной дозаправкой дизель-генераторной установки в период работы. Данную совмещенную схему лучше всего применять на объектах, которые нуждаются в повышенном надежном электропитании.

Системы резервного электропитания д ают возможность избегать неприятностей, которые связаны с отключением электроэнергии. Основные положительные факторы системы современного резервного электропитания:

Отключение электроэнергии не страшно;

Есть возможность добавлять мощность в случае ее нехватки;

Экономия электричества.

В состав системы входят инвертор и блок аккумуляторных батарей.

Инвертор – несет ответственность за зарядку аккумуляторных батарей (возможно в том случае, если он имеет встроенное зарядное устройство), преобразовывает ток постоянный в переменный. Еще его называют блоком бесперебойного питания, настройками которого осуществляется контроль всех основных параметров системы.

Аккумуляторные батареи – это хранители электроэнергии. Когда происходит отключение электроснабжения от центральной сети, питание переходит в автономном режиме на эти батареи. Также есть возможность в любое время добавлять из них дополнительную мощность к потреблению.

В любое время можно добавить к системе резервного электропитания альтернативный источник энергии и в результате получить автономную систему электропитания, которая дает возможность не использовать центральное электроснабжение.