Что такое параллельная работа?

Параллельная работа
генераторных установок
Что такое параллельная работа?
 Параллельная
работа станций - это
тогда, когда две и более ДГУ
работают вместе как одна большая
установка.
2X
X Watts of Power
-
-
Evercharge +
Evercharge +
Для чего необходима параллельная
работа станций?
 Надежность
В
ситуациях, когда общую нагрузку
можно разделить, выход из строя одной
установки ДГУ позволяет системе
снабжать электроэнергией наиболее
важные устройства.
 Высокая надежность электроснабжения
особо важных потребителей.
 Невысокая надежность
электроснабжения других потребителей.
Для чего необходима параллельная
работа станций?
 Характеристики
 Небольшие,
оборудования
высокоскоростные
(1500/1800 об/мин) установки
запускаются быстрее, чем громоздкие
низкоскоростные машины.
 Высокоскоростные машины имеют
лучшие переходные характеристики,
чем низкоскоростные машины.
Для чего необходима параллельная
работа станций?

Экономическая эффективность

В некоторых случаях дешевле установить несколько
небольших станций, чем одну большую


Особенно для энергосистем, мощностью более 2000кВт
Снижение затрат на монтаж
Удобство обслуживания
 Использование в качестве основного источника
питания: уменьшается общий расход топлива,
лучший коэффициент мощности
 Interruptible Service Contract without Interruption in
Power Supply

Параллельная работа не
осуществляется при:
 Отсутствует
экономическая
целесообразность

небольшая мощность генераторных
установок (менее 300кВт)
 Технические
затруднения
 Существующие
установки не
совместимы с новыми.
 Возможности разделения нагрузки нет
(режим резервного источника)
Равные значения напряжения, частоты
тока, совпадение фаз
G1
G2
G1
G2
Потребители

При пуске обеих ДГУ и закрытии обоих
автоматических выключателей напряжение и
частота тока должны быть одинаковыми между
двумя любыми точками шины.
 Если
генератор подключен к рабочей
шине, это значит, что он “магнитно
соединен” к энергосистеме.
 Установка не выходит из синхронизма, в
случае нормальной работы.
 Выход из синхронизма происходит при
потере возбуждения генератора.
Синхронизация


Совпадение по фазе между напряжениями генераторных
установок означает, что графики напряжений пересекаются в О
точке.
Несовпадение фаз означает, что точки пересечения с нулевой
линией для напряжений генераторных установок не совпадают.
Функции параллельной работы

Обычная конструкция для
автономной работы станции

EC: Управление работой двигателя




GOV
AVR
Генератор
GOV: Регулятор оборотов двигателя


Защита двигателя
Пуск/Останов
Интерфейс оператора (Сигналы
предупреждения/Измерение
параметров)
EC
ДВИГАТЕЛЬ
REMOTE
Измерение оборотов/контроль впрыска
топлива
AVR: Автоматический регулятор
напряжения

Изменение напряжения/Контроль
возбуждения
Авт. выключатель
Электроэнергия
Для потребителей
kVAR
Разделение нагрузки для
осуществления параллельной
работы
kW
kW для потребителей
kVA для потребителей


Двигатель производит механическую энергию в кВт – Управление
двигателем осуществляется за счет подачи топлива
Генератор производит электроэнергию в кВа– управление
генератором осуществляется через контроль возбуждения
Данные о
распределении
нагрузки
Дистанц. мониторинг
EC
GOV
ДВИГАТЕЛЬ
Разделение нагрузки
ILS
AVR
• Добавляется управление разделением нагрузки kW: ILS
• Добавляется разделение нагрузки kVar : уравнительный ток
GEN
CB
Электроэнергия для
потребителей
Синхронизация
Удаленный
мониторинг
Данные о
разделении
нагрузки
ILS
GOV
ENGINE
SYNC
EC
AVR
Генер
CB
Электроэнергия
для
потребителей
Защита ДГУ
EC
Данные о разделении
нагрузки
GOV
PROT
SYNC
ILS
AVR
Двигатель
REMOTE
Генерат
CB
Минимальная защита
генераторных установок:
• Потеря возбуждения (40)
• Обратная мощность
Электроэнергия для
потребителей
Обычное управление
параллельной работой
REMOTE
ALARM
EC
LOAD SHARE
DATA
GOV
METER
PROT
SYNC
ILS
AVR
ДВИГАТЕЛЬ
Измерение/Ручное управление/HMI
Генерат
PARALLEL BREAKER
CB
Электроэнергия для
потребителей
Функция регулировки нагрузки
REMOTE
EC
Данные о разделении
нагрузки
GOV
I/E
VAR/PF
METER
PROT
SYNC
ILS
AVR
UTILITY CB
CLOSED SIGNAL
Эти функции требуются для обеспечения
работы параллельно с сетью
Двигатель
Сигнал
оповещения о
неисправностях
• Контроль Import/Export
• Var/Контроль коэф. мощности
Генерат
CB
Электроэнергия для
потребителей
Преимущества цифровых систем
управления
POWERCOMMAND
CONTROL
ДВИГАТЕЛЬ
REMOTE
Генерат
Меньше количество
компонентов
 Меньшие габариты
 Выше надежность
 Ниже стоимость

CB
Электроэнергия
Функции ANSI PowerCommand
SW
KW
VM
VM
KWH
SW
SW
PF
HZ
HZ
40
27
47
32
81U
SYNC
POWERCOMMAND CONTROL
Коммутационная аппаратура
65
90
SURGE SUPPRESSORS
AM
ДГУ
51V
59
86
25
SS
TRIP
CLOSE
Цифровые системы управления


Цифровое управление
Параллельной работой
REMOTE
Данные о
разделении
нагрузки
Интегрированное
управление
Параллельной
работой
Двигатель

Регулятор оборотов
двигателя только от
производителя
Интегрированное
управление работой
двигателя
Шины передачи
данных об оборотах
и напряжении
Управление
параллельной
работой при помощи
других устройств
EC GOV

SPEED
BIAS
AVR
GEN
VOLTAGE
BIAS
CB
PARALLEL BREAKER
Электроэнергия для
потребителей
Стандартное оборудование для
параллельной работы
Как это может быть надежным?
Большое количество компонентов– в основном
аналоговые
 Сотни соединительных проводов
 Сложное управление
 Доступность при обслуживании

Оборудование для параллельной
работы для каждой ДГУ

Разделение нагрузки


Синхронизация


Автоматический или ручной режим?
Защита генератора


Статизм “Droop” или Изохронное?
Обратная мощность, Проверка синхронизации
Мониторинг и управление в ручном режиме

Измерение параметров


AM, VM, FM, kWM, Синхроноскоп
Контроль выключателей
G
Оборудование для параллельной
работы
Управление
Мастер
контроллер
1 на систему
Параллельной
работой
1 на ДГУ
Распределительные
устройства
управление
Предохранители
Распределительные
устройства
Оборудование для параллельной
работы: Мастер Контроллеры
 Интерфейс
взаимодействия ДГУ -
Сеть
 Станция
наблюдения оператора
 Измерение

Амперметр, Вольтметр, Частота тока, KW
 Дисплей


состояния
Возможность подключения источников питания,
статус нагрузки
 Ручное

выходных параметров AC
управление
Ручное переключение нагрузки
Тест
Параллельная работа
Параллельная работа улучшает
надежность системы в беспрерывном
снабжении электроэнергией
“ответственных” потребителей.
 Для работы в режиме параллельной
работы требуются дополнительные
функции управления для разделения
нагрузки, синхронизации и др.
 Цифровые системы управления вместо
аналоговых

Конструкция систем
параллельной работы
Количество и размер установок
Уменьшение количества станций для
снижения общей стоимости системы.
 Самая меньшая ДГУ должно принимать
“приоритетную” нагрузку.

Выбор напряжения

Низковольтное оборудование дешевле и
проще в обслуживании


Низкое напряжение используется для
резервного питания.
Высокое напряжение используется в
случае:
Сила тока ДГУ(на текущий момент или в
будущем) превышает 8000 А.
 При использовании сети >5000A
 ДГУ может использоваться с трансформатором

DMC II - Дерево окон меню
One-Line Diagram
Genset Summary Screen
Genset Control Screen
Pop-Up Menu
System Control Screen
Trending Screen
Current Alarm Screen
Historical Alarm Screen
Security Screen
Genset Summary Screen
Real-Time Trend Screen
Analog Meter Screen
Параллельная работа разных
машин
 Генераторные
установки, для работы
в параллельном режиме должны
иметь следующие характеристики:
 Одинаковое
напряжение и частоту тока
 Совместимые двигатели
 Совместимые генераторы
 Совместимые системы управления
В случае, если не совпадает шаг
обмотки генератора

Устраняется при:
3-х проводной системе
 Дроссель (резистор) на
нейтрали
 Замене генератора
 Снижении мощности
генератора

A
B
C
N
G
НЕЙТРАЛЬ
Совместимость генераторов:
одинаковый шаг обмотки

Обмотка статора представляет
собой замкнутую систему
проводников, определенным
образом уложенных в пазы статора.
Элементом обмотки статора
является секция, которая содержит
один или несколько витков. Секция
состоит из активных сторон,
заложенных в пазы статора , и
лобовых частей, соединяющих эти
стороны. При вращении ротора в
каждой из активных сторон
индуктируется э. д. с.
Совместимость двигателей:
Переходные характеристики



kW Разделение нагрузки происходит в зависимости от
оборотов двигателя
Обороты двигателя определяются впрыском топлива
Различия в переходных характеристиках двигателей
объясняется различиями оборотов в переходном
режиме.
Добавление установок к существующей
системе
Genset
Onan
EC
Genset
AVR
AVRwith
with
Droop
Droop
Paralleling
Control
Master
Control
Paralleling
Control
Alarms
Alarms
Alarms
Metering
Metering
Metering
Protection
Relays
Protection
Sync
PLC
Sync
ILS
Governor
Governor
Actuator
Actuator
GOV
Exciter
Exciter
Paralleling
Breaker
Onan
Genset
EC
AVR with
Droop
ILS
Brand X
Switchgear
Paralleling
Breaker
Governor
Actuator
Exciter
GOV
Электроэнергия для потребителей
Принимается во внимание характеристики
существующей энергосистемы
 Необходимо принять во внимание пункты о
совместимости оборудования

Соединение цифровых и
аналоговых систем
PARALLEL
CONTROL
PARALLEL
CONTROL
PARALLEL
CONTROL
MASTER
CONTROL
PARALLEL
CONTROL
LOAD SHARING LINES
ILS
ILS
ILS
ILSI
CONTROL
ENGINE
CONTROL
ALARMS
START/STOP
PowerCommand
ENGINE
ENGINE
ENGINE
ACT
ACT
ALT
CONTROL
GOV
GOV
ACT
ALT
ILS
CB Control
GOV
ACT
ILS
ALARMS
START/STOP
CONTROL
GOV
PARALLEL
CONTROL
LOAD SHARING LINES
ALARMS
START/STOP
SPEED
BIAS
SIGNAL
PARALLEL
CONTROL
ALT
GOV
ENGINE
ACT
ALT
CONTROL
ENGINE
ACT
ALT
ALT
MASTER
CONTROL
Миф №1 о параллельной работе
Панель PCC не может работать вместе с другими
панелями


Существуют некоторые различия в управлении
(распределении нагрузки).
При параллельной работе должны соблюдаться
следующие условия:
 Одинаковый тип приводного устройства
(например дизель и дизель)
 Одинаковые характеристики регулятора
оборотов двигателя (rвремя отклика)
 Одинаковый шаг обмотки генераторов (ток
нейтрали)
 одинаковые характеристики регуляторов
напряжения (время отклика)
38
Миф №1 о параллельной работе
Панель PCC не может работать вместе с
другими панелями

Генераторные установки с панелями PCC могут
работать параллельно с установками с другими
панелями при следующих условиях;



Режим статизма “droop”
Режим работы параллельно с сетью (например
параллельно с паровой турбиной)
Электронные регуляторы оборотов двигателя (Barber
Colman, Woodwards, GAC)
39
Миф о параллельной работе №1 (продолжение)
Панели PCC не могут работать а параллель с другими
панелями
Изохронный интерфейс разделения нагрузки 300-5347
40
Миф о параллельной работе №1 (продолжение)
Панели PCC не могут работать а параллель с другими
панелями
Дополнительные компоненты
ALARM
ALARM
ALARM
ALARM
METER
METER
METER
METER
PLC
PLC
PLC
PLC
PROTECT
PROTECT
PROTECT
PROTECT
ILSI
KW SHARE LINE
SECTION
SECTION
CB
CB
LOAD SHARE
LINES
PCC
Новая ДГУ с
PCC
KW SHARE LINE
ILS
CB
PCC
Новая ДГУ с
PCC
Сигнал
регулятора
оборотов
SYNC
NEW SWGR NEW SWGR
EC
AVR
GOV
ДГУ
без PCC
41
Миф о параллельной работе №1 (продолжение)
Панели PCC не могут работать а параллель с другими
панелями
Существующие установки
Новые установки
20 KV
N/C Coupler
Защитные
выключатели
Выключатели для
параллельной работы
Cummins ILSI
D1
D2
D3
D4
D5
C1
C2
C3
C4
C5
Heinzmann LMG-IF-02 LSIU
Heinzmann LMG 03 Load Share
Units & Load Sharing Lines
Шины разделения
42
нагрузки
Миф о параллельной работе №1 (продолжение)
Панели PCC не могут работать а параллель с другими
панелями
Параллельная работа по статизму с
генераторными установками Caterpillar
43
Миф о параллельной работе №1 (продолжение)
Панели PCC не могут работать а параллель с другими
панелями
ДГУ с панелями PCC работают в параллель с
сетью и другими генераторными установками.
44