Curs Nr 9 Spt Surse de Rezerva

Curs nr 9 SPT

Surse de rezerva

Grupurile electrogene sunt surse care se instaleaz la consumatorii pentru alimentarea de baz (consumatori izola i, cabane, antiere în faz ini ial , etc.) sau ca surse de rezerv de inlocuire . Aceast ultim solu ie se aplic în cazul consumatorilor care au receptori de categoria zero sau 1, ce necesit un nivel de siguran ridicat în alimentare, care nu poate fi asigurat prin alimentarea din SE (sistemul extern). Din aceast categorie fac parte receptorii vitali.

Receptorii vitali, care trebuiesc prev zu i cu alimentare de rezerv local (sursa electric de înlocuire) se împart în dou categorii:

– receptori care nu admit întreruperi în alimentare mai mari de o secund ;

– receptori care admit întreruperi în alimentare cu durate de 1-5 minute.

Alimentarea, în caz de indisponibilitate a sistemului extern (alimentarea de baza), a primei categorii de receptori se asigur de la sistemul intern prev zut cu surse de energie electric neântreruptibile, iar receptorii din a dou categorie sunt alimenta i de la sistemul intern (sursa de înlocuire) prev zut cu grupuri electrogene.

Grupurile electrogene acoper gama de puteri 5-1400 kVA.

În fig.5.18. este prezentat o minicentral electric , ce cuprinde dou grupuri electrogene (astfel se asigur rezerva pentru alimentarea de înlocuire de baz pentru consumatori a c ror receptori admit întreruperi mai mici de 5 minute).

Primul, denumit grup electrogen "prioritar" va fi întotdeauna disponibil s intre în func iune, în timp ce al doilea constituie rezerva pentru perioada lucr rilor de revizie i de repara ie respectiv, indisponibilitatea celui dintâi.

Selectarea “grupului electrogen prioritar –grup electrogen de rezerv ” se face manual. La indisponibilitatea sistemului extern, pornirea grupului electrogen prioritar are loc automat.

În momentul în care sistemul extern redevine disponibil, grupul electrogen se opre te automat. Pornirea grupului electrogen se efectueaz în gol. Dup ce tensiunea i frecven a la bornele generatorului s-au stabilizat, conectarea receptorilor pe grup este automat . Tot acest proces se va încadra în intervalul de timp men ionat. Când o sarcin mare este conectat la grupul electrogen, se produce, pentru scurt timp, o sc dere de tensiune i de frecven . Echipamentul de automatizare aflat în panoul grupului electrogen le readuce la valorile normale.

RACORD RETEA GRUP ELECTROGEN 1 GRUP ELECTROGEN 2

3

Consumatori normali

3

F KS

U <

Gen.

termic

U <

Releu demaror

Gen.

3

3

Baterie

KS KP

KS – contactor selectare grup

3 KP – comutator principal

Un grup electrogen func ioneaz stabil numai dac înc rcarea este de cel pu in o treime din puterea nominal a generatorului, la un factor de putere de 0,8.

La alegerea grupului electrogen, respectiv la determinarea puterii sale aparente, va trebui s se in seama de urm torii factori : altitudinea locului unde este amplasat grupul, temperatura aerului din zona i umiditatea lui relativ , precum i de factorul de putere total al sarcinii, în cazul în care este mai mic de

0,8.

În afara celor men ionate mai trebuiesc avute în vedere urmatoarele :

a)-un grup electrogen poate fi supraânc rcat cu un curent I<1,1In timp de o or , dup o func ionare continu de 12 ore i o durat de func ionare mai mare de 500 ore / an;

b)-un grup electrogen admite o supraânc rcare cu un curent I<1,8 timp de 30 secunde, iar aceast

supraânc rcare este admis cel mult de dou ori, dac între acestea exist o pauz de cel pu in 10 minute.

În primul caz se acoper suprasarcinile accidentale, iar în al doilea caz se asigur pornirea unor motoare electrice cu rotor în scurtcircuit la care Ip=(5-7)In .

În cazul pornirii unor motoare electrice de putere mare care antreneaz utilaje cu pornire grea

(ventilatoare, pompe centrifuge, turbocompresoare) este necesar s se aib în vedere c ocurile produse la pornirea lor pot avea ca efect sc deri de tensiune i de frecven , pe care echipamentul electronic de protec ie din panoul de comand le va interpreta ca informa ii de avarie, deconectând astfel grupul. De aceea, toate motoarele electrice a c ror putere dep e te 10% din puterea generatorului, precum i cele care antreneaz utilaje cu pornire grea trebuiesc dotate cu demaroare electronice, astfel încât curentul de pornire al unui motor electric nu va dep i de dou ori curentul lui nominal.

Când puterea cerut de consumatorii vitali dep e te 600…700 kVA se recomand un studiu tehnico-economic privind utilizarea a trei grupuri de putere mare. Astfel, re eaua receptorilor vitali s-ar

diviza în dou coloane de puteri apropiate, fiecare fiind deservit de un grup electrogen cu o putere egal

cu jum tatea puterii cerute, iar al treilea grup, de aceea i m rime, constituie rezerva comun .

altitudine m/s.L.m

3000

0,70

0,60

altitudine m/s.L.m

3000

0,60

0,70

0,50

2000

1000

1,10

1,00

0,80

0,90

2000

1000

1,10

1,00

0,80

0,90

0 10 20 30 40 50 temperatura o C

0 10 20 30 40 50 temperatura o C

a) b)

a – umiditate relativa aer 80%

b – umiditate relativa aer 100%

k a k b

1,1

1,0

1,0

0,9

0,9

0,8

0 10 20 30 40 50

o

0 1000 2000 3000 4000 altitudine (m)

temperatura C

a) Functie de temperatura mediului

b) Functie de altitudinea fata de nivelul marii

c) Functie de factorul de putere al sarcinii

Din punct de vedere al motorului primar, sunt preferate motoarele diesel r cite cu ap i având o tura ie de 1500 rot/min.

Evident, minicentrala electric , sursa de înlocuire poate avea o configura ie mai simplificat , în func ie de valoare acceptat a investi iei.

Grupul electrogen este utilizat i ca surs de baz pentru alimentarea cu energie electric a cabanelor, a unor locuin e din zone izolate i chiar a utilajelor existente pe antiere.

Pentru alimentarea cu energie electric a unei locuin ei, se pot utiliza grupuri electrogene în varianta sta ionar sau mobil . În tabelul 5.5. sunt prezentate caracteristicile unor grupuri electrogene

mobile cu puteri cuprinse între 1,4 kVA i 5,5 kVA, care asigur o autonomie cuprins între 1,5 i 3 ore de func ionare.

Grupurile electrogene având puteri cuprinse între 2,5 kVA i câteva zeci de kVA, pot asigura, în condi ii optime, alimentarea cu energie electric a utilajelor existente pe antier.

Avantajele utiliz rii grupurilor electrogene în alimentarea cu energie electric a antierelor sunt urm toarele :

-deschiderea i organizarea antierelor nu este condi ionat de efectuarea unor lucr ri de racordare la re elele electrice din zon ;

-func ionarea instala iilor de pe antier nu este subordonat cerin elor specifice ale re elelor de distribu ie electric , precum i limitarii vârfului de sarcin în anumite perioade ale zilei i a realiz rii unui factor de putere cât mai aproape de unitate;

-libertate absolut de deplasare a echipelor de la un punct la altul;

-independen a total fa de întreruperile în alimentare, determinate de avariile din re eaua furnizorului.

În func ie de amplasarea i de structura antierului, se poate realiza o microcentral electric având un grup electrogen de baz i unul – dou grupuri mai mici pentru acoperirea vârfurilor de sarcin .

De asemenea, se poate recurge la grupurile electrogene portabile sau montate pe remorci. Este posibil i o combina ie între aceste solu ii.

Din punct de vedere constructiv, grupurile cu puteri sub 4kVA se pot executa fie în varianta portabil (manual), fie pe c rucioare pe ro i.

Grupurile mai mari se execut pe c rucioare, remorci auto, sau în varianta sta ionar . Grupurile portabile, datorit gabaritelor mici i a maselor reduse, se recomand a fi utilizate pentru alimentarea sculelor folosite în lucr ri de finisaje interioare sau în zone izolate.

Grupurile electrogene ac ionate de sistemul mecanic al tractorului (f r motor primar) sunt deosebit de utile pe antiere. Ele sunt concepute pentru tractoare cu o putere de minimum 15 CP. Grupurile ac ionate de tractoare i destinate sudurii, au mai multe tensiuni accesibile :

-o ie ire în c.c. pentru un curent de sudur de 150 –300 A, în func ie de electrozii folosi i

(3mm….6mm);

-o ie ire de 12/24 V c.c. pentru înc rcarea bateriilor de acumulatoare;

-o ie ire în c.c. monofazat (220 V) sau trifazat (380/220 V) pentru alte utiliz ri.

Echipamentul electric din tablourile de comand utilizate pentru grupurile ce se constituie în microcentrale, permite func ionarea generatoarelor independent, în paralel cu re eaua sau cu un alt grup electrogen. Func ionarea în paralel cu re eaua, asigur compensarea vârfurilor de sarcin peste limitele impuse de furnizorul de energie electric , precum i ameliorarea factorului de putere.

În cazul aliment rii antierelor de la re ele în care se produc frecvent întreruperi este recomandat existen a unui grup electrogen cu pornire automat la întreruperea aliment rii de la sistemul extern i cu revenire automat la reapari ia tensiunii la acesta.

Variantele de func ionare ale grupului sunt legate direct de tipul tabloului de comand solicitat. Printre acestea se num r i sistemele de protec ie la suprasarcin sau diferen iale, programatoarele electronice pentru porniri periodice – care pornesc i opresc grupurile conform unui program stabilit, precum i telecomenzile cu dou sau patru canale. Telecomenzile cu dou canale comand pornirea i oprirea grupurilor, iar cele cu patru canale comand în mod suplimentar i contactoarele din re eaua furnizorului extern i/sau ale grupului.

Tabelul 5.5.

În diverse situa ii este necesar asigurarea cu energie electric de la o surs care s nu produc întreruperi sau deform ri ale undei sinusoidale de tensiune. Aceasta este cazul echipamentelor de calcul, aparaturii electromedicale din s lile de opera ii i de terapie intensiv , al camerelor de comand , al instala iilor de avertizare i de stingere a incendiilor i mai ales al celor legate de siguran a na ional .

Pentru a sigura o alimentare neântrerupt sunt necesare trei elemente distincte :

a)-o surs de energie electric auxiliar , independent de re ea;

b)-un convertor al acestei energii în energie electric , având aceia i parametri (num r de faze, tensiune, frecven ) cu re eaua de la care sunt alimentate în mod curent echipamentele;

c)-un sistem de urm rire a tensiunii din re eaua furnizorului extern, care s fac comutarea pe sursa de siguran , neâtreruptibil , prevazut de consumator.

Ca surs de energie de siguran , este preferat bateria de acumulatori, aflat în regim de înc rcare permanent . Aceste acumulatoare trebuie s fie de tipul f r producere de gaze i f r între inere iar reânc rcarea lor se face automat prin intermediul unui redresor comandat.

Produc torii de UPS “Uninterruptible power Supply” (surs de alimentare neântrerupt ) – termen folosit în literatura de specialitate, utilizeaz elemente acumulatoare cu pl ci i acid sulfuric, având în structura lor elemente de absorb ie i de conversie a gazelor rezultate atât în procesul de înc rcare cât i în procesul de desc rcare. Acestea au o durat de via de 5-6 ani, dup care capacitatea lor scade sub 80% din cea ini ial . Unii constructori de acumulatoare nu mai folosesc acidul sulfuric, ci o past (gel) care permite func ionarea lor în orice pozi ie. Invertorul, care transform tensiunea continu a acumulatoarelor în tensiune alternativ cu aceea i valoare i frecven ca a re elei, este realizat cu tranzistoare MOS sau IGBT, comandate de un procesor specializat i acoper domeniul de la 300 VA la 700 kVA.

Când parametrii energiei electrice furnizate de sursa de baz (sistemul electroenergetic) nu se mai încadreaz în limitele admise (valoare tensiune, frecven , etc.) un comutator static (CS), inclus în U.P.S., comut receptorii (sarcina) de pe sursa de baz pe “invertor” care, alimentat fiind de la sursa de siguran , conserv parametrii tensiunii i frecven ei.

Acest mod de lucru este economic i m re te disponibilitatea echipamentului, deoarece alimentarea receptorilor se asigur , în regim normal de la sursa de baz , iar invertorul este folosit numai în cazul indisponibilit ii sursei de baz (Ub =0).

Un alt sistem este cel cu dubl conversie. În acest caz, receptorii sunt conecta i permanent la

invertor, iar acesta, la rândul lui, este alimentat, fie de la sursa de baz , fie de la sursa de siguran , când cea dintâi nu mai este disponibil (pe seama comutatorului static CS, similar cu cel din fig.5.25.)

S u r s a d e

U b b a z a

C S 1 ( N o r m a l i n c h i s )

C S

R e d r e s o r

C S 3

( N o r m a l d e s c h i s )

B a t e r i e

a c u m u l a t o r

I n v e r t o r

C S 2 ( N o r m a l i n c h i s )

T e n s i u n e n e i n t r e r u p t i b i l a

R e c e p t o r i n e i n t r e r u p t i b i l i

Fig. 5.25.

U b

R e d r e s o r

S u r s a d e b a z a

C S 1

C S

C S 3

B a t e r i e

a c u m u l a t o r

C S 2

1 C S 2

I n v e r t o r

1 C S

1 C S 1

T e n s i u n e

n e i n t r e r u p t i b i l a

Invertorul func ioneaz neîntrerupt, iar la defectarea lui accidental se trece automat pe sursa de baz (ICS). Acest mod de lucru are dezavantajul unui randament energetic mai mic, datorit dublei conversii, îns receptorii sunt permanent alimenta i de la o surs de energie electric cu parametrii de calitate corespunz tori.

S-au realizat i convertoare cu tripl conversie, care fa de cele precedente dispun de un circuit specializat pentru corec ia factorului de putere.

Normativele europene impun func ionarea la cos φ ≈ 1.

Dac se estimeaz c întreruperile în alimentare pot fi de durat mare i frecvente (de ex.câteva ore), utilizarea acumulatoarelor drept surs de siguran nu este recomandabil , deoarece costul lor este ridicat i necesit spa ii mari de instalare. În acest caz este preferabil s se utilizeze grupuri electrogene cu pornire rapid , automat , a c ror intrare în regim, în plin sarcin , se face în mai pu in de 1 minut. Ca urmare, bateria de acumulatoare, se va dimensiona pentru asigurarea aliment rii pentru o durat de câteva minute, necesara pornirii grupului electrogen.

Bateria de pornire a grupului este men inut permanent înc rcat .