Notstromaggregat – Konstruktion, Installation, Wartung und Verkabelung

Eine Übersicht über Notstromaggregate

(Manuel Bolotinha)

Einführung zum Notstromaggregat

Krankenhäuser, Flughäfen, Einkaufszentren und Bürogebäude, um nur einige Beispiele zu nennen, sind sehr sensibel , in Bezug auf die Sicherheit von Personen und Gütern , zu Stromausfällen verursacht durch Fehler in mittel (MV ) und Niederspannung (LV ) Vertriebsnetze und sogar in Hochspannung (HV ^[1] ) Übertragungsnetze .

Bei einem Stromausfall auftritt, ist es erforderlich, dass Kommunikationssysteme, Notbeleuchtung, Rauchabzugsventilatoren, Löschwasserpumpstationen, Sicherheit, Beleuchtung in Gebäuden und andere kritische elektrische Systeme und Ausrüstungen als wesentliche Verbraucher bezeichnet werden (oder kritisch ), fortfahren Laufen .

Um solche Probleme zu lösen allgemeine Lösung ist die Installation von LV Diesel-Notstromaggregate , deren Anwendungen, Eigenschaften und Installationsverfahren muss IEC entsprechen ^[2] Standard 60034.

Nennleistung und neutrale Erdung des Notstromaggregats

Nennleistung von Niederspannungs-Diesel-Notstromaggregaten ^[3] hängt vom Betriebsregime ab :Standby , Prime und kontinuierlich , wie in ISO definiert ^[4] Standard 8528.

Im Standby-Regime die verfügbare gelieferte Leistung durch das Stromaggregat variiert mit dem Wert der Last während des Mangels an normaler Stromversorgung und durchschnittliche Leistung beträgt 70 % der Not-Standby-Nennleistung . Typischer Betrieb dieses Regimes beträgt 200 Stunden pro Jahr mit einem Maximum von 500 Stunden pro Jahr .

Im Prime-Regime die verfügbare gelieferte Leistung durch das Stromaggregat variiert mit dem Wert der Last für einen unbegrenzten Zeitraum und durchschnittliche Leistung beträgt 70 % der Prime Power Rating . Typischer Spitzenbedarf von 100 % von erstklassigen ekW ^[5] mit 10 % der Überlastfähigkeit für den Notfall Verwenden Sie für ein maximal o f 1 Stunde alle 12 Stunden; Überlastfunktion darf 25 Stunden pro Jahr nicht überschreiten .

Im kontinuierlichen Regime Ausgabe ist verfügbar ohne Lastwechsel für unbegrenzte Zeit . Durchschnittliche Ausgangsleistung beträgt 70–100 % der Dauerleistung . Typischer Spitzenbedarf ist 100 % von dauerbewerteter ekW für 100 % von Betriebsstunden .

Anhand der oben genannten Definitionen ist leicht zu verstehen, dass der gleicheGeneratorsatz hat unterschiedliche Nennleistungen für jedes Betriebsregime . Nennleistung im Standby-Modus ist höher als Nennleistung im Prime-Regime , was höher ist als Nennleistung im kontinuierlichen Regime .

Nennleistung vonStromaggregaten hauptsächlich in kVA definiert werden oder kW für einen cos Φ (Leistungsfaktor) ^[6] =0,8 . Außerdem muss die Netzwerkfrequenz definiert werden (50 Hz oder 60 Hz ).

In Tabelle 1 sind beispielhaft die Werte der Nennleistung dargestellt (kVA ) einiger Stromaggregate des gleichen Herstellers und der gleichen Baureihe , je nach Betriebsregime (f =50 Hz ).

Tabelle 1 – Beispiele für Notstromaggregate mit Nennleistung nach Betriebsbedingungen

Als LV-Netzwerk dass das Stromaggregat wird isoliert und unsymmetrisch belastet , Neutralpunkt der Wicklungen der Lichtmaschine ^[7] ist direkt geerdet seit diesem neutralen Erdungssystem verbessert das Verhalten der Lichtmaschine bei solchen Belastungen .

Konstruktion und Komponenten des Notstromaggregats

Allgemeine Überlegungen

Hauptkomponenten eines Stromaggregats sind (siehe Abbildung 1):

• Motor
• Lichtmaschine
• Hauptbaugruppe/Rahmen.
• Startbatterie und Ladegerät.
• Schmiersystem.
• Kühl- und Abgassysteme, einschließlich des Kühlers .
• Kraftstoffsystem.
• Spannungsregler
• Auspuffrohre und Schalldämpfer.
• Steuerungs- und Überwachungspanel.

Abbildung 1 – Hauptkomponenten eines Stromaggregats

Engine

Die Engine das muss dem ISO-Standard 3046 entsprechen ist eine verbrennungsmotorische Viertaktmaschine, die normalerweise mit Diesel betrieben wird (dort auch gasbetriebene Modelle ). Die Kraft des Motors muss geeignet sein für die Nennleistung der Lichtmaschine .

Hauptkomponenten der Engine sind :

• Elektronischer Drehzahlregler , normalerweise mit einer Abweichung von ± 0,25
• Beschleunigungssteuerung und Start- und Stopphebel
• Standard-Stahlring um eine starre Verbindung zu gewährleisten zum Kupplungssystem des Generatorgehäuses
• Schwungrad und elastische Verbindung für Generatorkupplung

Die Engine muss starten und funktionieren mindestens 8 Stunden bei Volllast , gefolgt von 1 Stunde 10 % Überlastung unter den spezifizierten Temperaturbedingungen . Der Motor muss über einen elektrischen Start verfügen , zu welcher Uhrzeit darf nicht höher als 10 s sein .

Engine Kühlung kann durch Luft- oder Wasserzirkulation erfolgen , in einem geschlossenen Kreislauf mit einem Heizkörper . Um die Engine zu verbessern Start-up es muss Öl, Wasser oder Verbrennungsluft vorgesehen werden Vorwärmsystem (normalerweise Widerstände ), die mit der Temperaturerhöhung funktionieren muss von Carter Grease .

Alternator

Die Lichtmaschine ist vom synchronen Typ, ein- oder dreiphasig, selbsterregt, geregelt und belüftet; die Belüftung der Lichtmaschine soll durch eine Wellenkoaxialturbine erfolgen .

Hauptmerkmale von Lichtmaschinen sind:

• Nennspannung:230 V (Einphasengeneratoren ); 400/230 Volt (Drehstromgeneratoren ).
• Nennfrequenz:50 Hz oder 60 Hz .
• Nennleistung (abhängig vom Betriebsregime – siehe Abschnitt 2).
• Leistungsfaktor:normalerweise 0,8 .
• Isolationsklasse:normalerweise H .

Isolierklasse von Generatoren werden gemäß IEC-Norm 60085 unter Berücksichtigung der maximalen Temperatur, der Wicklungen standhalten festgelegt , da Temperatur ist häufig Hauptfaktor die zur Dämmstoffalterung beiträgt . In Tabelle 2 sind die Isolationsklassen der Lichtmaschinen aufgeführt.

Tabelle 2 – Isolierung von Lichtmaschinen

Weitere Eigenschaften von Lichtmaschinen, die berücksichtigt werden müssen, sind:

• Funkentstörung.
• Harmonische Verzerrung:≤ 2 % ausladen; ≤ 3,5 % mit ausgeglichener Last .
• Spannungsregulierung:±1,5 % für Off-Load- und Full-Load-Variationen , Leistungsfaktor zwischen 8 und 1 und Geschwindigkeitsvariationen von ± 4,5 % .
• Fähigkeit zur Wiederherstellung der Spannung bis zu 3 % Nennspannung innerhalb von 3 s , bei Volllast wird plötzlich angewendet mit cos Φ =0,8 .
• Fähigkeit, Kurzschlussströmen von bis zu 300 % standzuhalten des Nennstroms während 5 s vor der Betätigung interner Schutzeinrichtungen .

Andere Komponenten und Systeme

Der Montagerahmen des Motors und der Lichtmaschine (und sogar vom täglichen Dieseltank ) wird in der Regel mit Standard-Stahlprofilen konstruiert , elektrisch geschweißt und Vibrationsdämpfer installiert werden; diese Profile müssen berechnet werden damit die selbstvertikale Schwingung sollte bei 7 Hz liegen .

Die Starterbatterie ist Bleisäure Typ und an ein Batterieladegerät angeschlossen das sichert die Unterhaltsgebühr der Batterie und wird normalerweise im Steuer- und Überwachungspanel installiert .

Auspuffrohre muss einen Schalldämpfer enthalten (siehe Abbildung 2) und eine flexible Verbindung vom Abgasauslass des Motors zum Ausgangsrohr . Sowohl der Schalldämpfer als auch die Rohrleitungen müssen mit Glaswolle, die mit Aluminiumblech bedeckt ist, wärmeisoliert werden .

Abbildung 2 – Abgasleitungen eines Stromaggregats

Kraftstoffsystem beinhaltet den Tagestank (mit Füllstandsanzeige und Schaltern für maximalen und minimalen Füllstand ) und muss eine solche Kapazität haben das sichert den Stromaggregat während eines definierten Zeitraums gearbeitet , bei Volllast-Nennleistung für das etablierte Betriebsregime.

Dieses System kann auch eine eventuelle Dieselzisterne, Transferpumpen des Tagestanks ( manuell und elektrisch ) und die erforderliche Verrohrung .

Steuer- und Überwachungsbereich

ImSteuerungs- und Überwachungsbereich Es werden folgende Geräte installiert:

• Messgeräte (Amperemeter; Voltmeter; Frequenzmesser ).
• Steuer- und Überwachungsgeräte:Start- und Stopp-Taster; Ölverteiler; Wasserthermometer.
• Steuerschalter mit 4 Positionen:Automatisch/Manuell/Test/Außer Betrieb .
• Automatisches System des Stromaggregats starten und stoppen.
• Leistungsschalter zum Schutz der Lichtmaschine.
• Überwachungslampen.
• Notabschaltung System des Motors.
• Akkuladegerät (siehe Abschnitt 3.4).
• Steuer- und Überwachungsgeräte für alle Hilfskomponenten des Stromaggregats.

Installationsverfahren für Notstromaggregate

Generatorsätze werden normalerweise innen installiert , in einem eigenen Raum , die mit Eintritts- und Austrittsgittern versehen sein müssen , berechnet, um den erforderlichen Luftstrom für die Gerätekühlung zu gewährleisten .

Abluftgitter wird gegenüber dem Kühler montiert und soll eine leichte Demontage ermöglichen zum Entfernen des Stromaggregats . In Situationen, in denen es nicht möglich ist, den erforderlichen Luftstrom für die Kühlung des Stromaggregats sicherzustellen es ist notwendig, Kühler getrennt zu installieren von der Engine .

In diesen Situationen Kühlung des Generators erfolgt durch Frischwasserzirkulation in einem geschlossenen Kreislauf , mit einer Zentrifugalpumpe . Temperatur ist thermostatisch kontrolliert und Wärmeableitung wird durch Heizkörper erreicht , am Primärkreis installiert , und ein Fan . Der Heizkörper muss einen niedrigen Geräuschpegel haben und müssen auf Vibrationsdämpfern montiert werden .

Abbildung 3 zeigt ein Beispiel dafür, was oben erklärt wurde.

Abbildung 3 – Installationsschema eines Stromaggregats mit separatem Kühler

Wenn der Geräuschpegel des Stromaggregats ist laut Lärmschutzverordnung zu hoch , nämlich in Fällen, in denen das Gerät im Freien installiert ist , muss das Stromaggregat in einem Gehäuse installiert werden , wie in Abbildung 4 gezeigt.

Abbildung 4 – Stromaggregat in einem Gehäuse

Wartung des Notstromaggregats

Wie in Abschnitt 1 Generatorsätze erwähnt spielen eine entscheidende Rolle in der Sicherheit von Personen und Gütern von bestimmte elektrische Installationen und aus diesem Grund ist es wichtig, ein genaues Wartungsprogramm aufzustellen das muss enthalten:

• Laufen Sie monatlich oder zweimal im Monat unter lastfreien Bedingungen für einen Zeitraum von 4 Stunden (um sicherzustellen, dass es bei Bedarf ausgeführt wird ).
• Manuelle Ausführung.
• Start des Generatorsatzes bei fehlender Netzspannung und Überprüfung der Funktion der automatischen Wechselrichterumschaltung.
• Sichtprüfung.
• Überprüfung der Erdverbindung des Neutralleiters und aller metallischen Teile.
• Überprüfung des Ölstands und
• Batteriestatus (Sichtkontrolle; Spannungsmessung der Elemente; Zustand des Elektrolyten).

Start des Generators. Automatisches Transfersystem

Generatorsatz Start-up soll mich automatisch , wenn Unterspannung oder Gegensystemspannung anliegt im Netzteil Netzwerk und dies geschieht durch ein automatisches System installiert in der Steuer- und Überwachungstafel des Stromaggregats . Dieses automatische System wird auch die Trennung und den Stopp bereitstellen des Stromaggregats wenn sich die Netzspannung wieder normalisiert .

Das oben genannte automatisierte System steuert das automatische Transfersystem , im Folgenden als automatischer Wechselrichterschalter bezeichnet , und muss eine Reihe von aufeinanderfolgenden Anlaufversuchen sicherstellen (nie weniger als 3 ) mit einer Zeit zwischen den Versuchen das ist die erforderliche Zeit zur Akku-Regeneration .

Automatischer Wechselrichterwechsel , die vorzugsweise soll in der Haupteingangsschalttafel installiert werden , muss Übertragung bereitstellen von wesentlichen Lasten zum Stromaggregat Stromversorgung bei einer Störung der Netzspannung auftritt und für die Rückübertragung dieser Lasten sorgen zur Netzstromversorgung wenn sich die Situation wieder normalisiert .

Der automatische Wechselrichterschalter kann mit 2 gebaut werden der folgenden Ausrüstungen:

• Leistungsschalter.
• Lastschalter.
• Schütze.

Diese Geräte müssen eine mechanische und elektrische Verriegelung haben um die Parallelverbindung zwischen dem Netz und dem Stromaggregat zu vermeiden .

Alle Schalttafeln muss eine Trennvorrichtung haben (Leistungsschalter; Lastschalter; Schütz ), um die Lasten aufzuteilen zwischen wesentlich und nicht wesentlich , um diese Lasten zu vermeiden angetrieben werden durch das Stromaggregat .

Abbildung 5 zeigt ein Beispiel für ein schematisches Diagramm eines Transfersystems.

Abbildung 5 – Schematische Darstellung des Transfersystems

Verkabelung und Anschluss des tragbaren Generators

Sie können einen tragbaren Generator verkabeln und an das Hausversorgungssystem anschließen durch drei Methoden hier .

^[1] HV :U_s ≥ 60 kV; MV :1 kV s ≤ 49,5 kV; LV :U_s ≤ 1 kV . U_s ist die Nennspannung des Netzes.

^[2] IEC :Internationale Elektrotechnische Kommission.

^[3] Im Folgenden verwenden wir den Ausdruck Stromaggregate bezieht sich auf Niederspannungs-Diesel-Notstromaggregate .

^[4] ISO :Internationale Organisation für Normung.

^[5] ekW :Elektrische Wirkleistung.

^[6] cosΦ :Leistungsfaktor.

^[7] Siehe Abschnitt 3.3.

Über den Autor:Manuel Bolotinha

-Lizenziat in Elektrotechnik – Energie- und Energiesysteme (1974 – Instituto Superior Técnico/Universität Lissabon)
– Master in Elektrotechnik und Computertechnik (2017 – Faculdade de Ciências e Tecnologia/Nova Universität Lissabon)
– Leitender Berater für Umspannwerke und Energiesysteme; Professioneller Ausbilder