Skip to navigation
Skip to content
Выбирая между однофазным и трёхфазным источником резервного питания, потребитель руководствуется желанием приобрести наиболее мощный источник энергии. Выбирая трехфазную электростанцию, он не учитывает массу нюансов.
Однофазные станции рассчитаны на питание электроприборов с одной фазой, к ним относятся большинство бытовых электроприборов, например, чайник, пылесос, фен, микроволновка, кофеварка и прочие. С расчетом общей мощности для таких генераторов не возникает особых трудностей – это сумма всех потребителей.
Трёхфазный чаще всего используется для оборудования, которому необходимо напряжение в 380 В. Это электрическая плита, насос, отопительный котел и другие. Принцип работы трехфазного источника резервного питания заключается в следующем: вся его номинальная мощность делится на три провода или фазы. Таким образом, на одну фазу приходится треть от номинальной мощности генератора.
Отличие трех фаз от одной фазы
Чтобы в дом поступало электричество необходимо использовать два провода, по одному из них оно поступает и такой провод под напряжением называется фазой, по другому напряжение уходит, такой провод называется нулевым. Напряжение на трёхфазном генераторе поступает на три провода и через один провод – нулевой – электричество уходит. Такой генератор выдает мощное напряжение для энергоемких приборов.
В жилом помещении таких приборов мало. К ним относятся электроплиты, насос, котел отопления, производственный станок, сауна. У всех приборов помимо фазы и ноля есть еще и провод заземления. У однофазных генераторов это стандартная схема: один провод под напряжением, другой – нулевой. В итоге генератор выдает 220 В. Планировать приобретение трёхфазного источника электроэнергии в дом, где питаться от него будут только бытовые приборы, по меньшей мере нерационально.
Возьмем гипотетический генератор номинальной мощностью 9 кВт. Разведем все три фазы гипотетического генератора на разные этажи и получим нагрузку на каждую фазу 3 кВт. Насосная станция мощностью 3 кВт полностью выберет всю мощность с одной фазы и подсоединить на ту же фазу что-то еще уже не получится. При увеличении нагрузки обмотка генератора сгорит.
Важные правила функционирования трехфазного генератора:
- Каждая из фаз генератора способна выдать треть от номинальной мощности генератора, то есть где-то около 30%.
- Соседние фазы должны быть загружены не менее, чем на 30 процентов от нагрузки на одну фазу и не более, чем на 30% от нагрузки на одну фазу. В примере с гипотетическим генератором мощностью в 9 кВт на каждую фазу приходится 3 кВт. Нагрузка на соседние должна быть не менее чем на 2,1 кВт (3кВт – 30%) и не более чем на 3,9 кВт (3 кВт + 30%).
Нарушение вышеперечисленных правил неминуемо ведет к перекосу фаз генератора.
Перекос фаз – несимметричная нагрузка по фазам, проще говоря отсутствие равновесия. Это то состояние генератора, когда нагрузка на одну из фаз превышает допустимый максимум или не дотягивает до минимума. В результате в одной фазе напряжение зашкаливает, а в другой нагрузки практически нет. Равновесие при подключении приборов на всех фазах по отдельности не соблюдено.
Как проявляется перекос фаз
На той фазе, где напряжение высокое, оно стремительно падает, а там, где напряжение низкое, оно повышается до предела. Бытовые приборы работают с перебоями, лампочки мигают, холодильник сильно шумит. В итоге – генератор выключается и все приборы остаются без напряжения. И это лучший вариант. Самым худшим может быть выход приборов и генератора из строя или их возгорание.
Предотвращение перекоса фаз генератора
Самый простой способ – это расчет нагрузки на каждую фазу. Он производится путем инвентаризации всех потребителей электроэнергии и суммировании нагрузки от каждого из приборов на каждую из фаз. Задача – привести нагрузку на всех фазах в состояние равновесия.
Другой вариант – установка реле фаз контроля. Этот прибор позволяет:
- Постоянно отслеживать нагрузку в фоновом режиме. В случае ее превышения или перекоса происходит отключение генератора.
- Контролирует очерёдность в подключении каждой фазы. Если чередование неверное и нагрузка распределяется неправильно, реле блокирует дальнейшую работу источника бесперебойного питания.
- Мониторит наличие обрывов в отдельных фазах. Как только обрыв обнаруживается, генератор отключается.
- Следит за амплитудой тока. Если показатель выходит за допустимые рамки, то производится автоматическое отключение генератора.
Если полностью игнорировать даже элементарные подсчеты общей нагрузки на генератор и установить реле, то в случае возникновения угрозы перекоса фаз, генератор будет отключен автоматически и не испортится. А вот для электрических приборов это чревато поломкой. Поэтому подсчитать нагрузку все-таки придется.
Правильный подсчет нагрузки
- Вычислить общую мощность всех подключаемых электроприборов.
Все приборы, которые будут питаться от генератора в период временного отключения централизованного электроснабжения необходимо выписать и указать нагрузку каждого из них.
При расчёте не стоит включать тех потребителей, использование которых можно отложить на период временного отключения централизованного электроснабжения и которые потребляют большой объем электроэнергии.
Необходимо учесть при расчете нагрузки тот факт, что приборы могут работать не одновременно, а включаться по очереди, тогда нагрузка на сеть в единицу времени будет значительно меньше.
Источник резервного генератора можно взять с меньшей номинальной мощностью и сэкономить бюджет.
Информацию о потребляемой мощности можно найти в прилагаемой к электроприборам технической документации.
Расходы на питание всех потребителей нужно суммировать. - Учесть коэффициент пускового тока.
Это показатель, на которой увеличивается потребление электроприбора энергии в момент запуска. Информация о пусковом токе указана в технической документации к электроприбору.
Если прибор только нагревается, то коэффициент пускового тока составляет 1, если помимо этого процесса происходят еще какие-нибудь процессы, то коэффициент пускового тока будет больше единицы. - Запас мощности генератора.
Он не должен быть меньше 10 процентов от номинальной мощности, лучше если в запасе останется 20 процентов. Производители обычно указывают номинальную и максимальную мощность генератора.
Номинальная мощность – это рабочая мощность, на которой источник резервного питания способен работать длительный период времени. Максимальная мощность – это пиковое значение, работа на пределе. Период такого напряжения крайне ограничен и обычно не превышает 20-30 минут. После чего генератор отключается. В результате такой пиковой нагрузки он вообще может выйти из строя.
Частая работа на максимальной мощности гораздо быстрее изнашивает двигатель генератора. Если производителем номинальная мощность не указана, то надо принимать за номинальную ту мощность, которая указана в качестве максимальной.
Устранение перекоса
Если перекос уже возник, то он может быть полностью нивелирован при помощи стабилизатора. В случае, если перекос возник не по причине нарушения равновесия на трех фазах источника резервного электроснабжения, а ввиду наличия неполадок в распределительной сети, то правильный подсчет нагрузки не поможет. Такую ситуацию под силу исправить только стабилизатору. Он не только устранит перекос, но и предотвратит порчу электроприборов из-за случайно скачка напряжения в сети, уменьшит расходы на электроэнергию.
Стабилизатор позволит питать оборудование мощностью в одной фазе до 50%.
Еще одним способом решения проблемы с перекосом будет приобретение генератора с большим запасом мощности. Но это решение упирается в деньги, ведь чем мощнее генератор, тем выше его стоимость.
Может стоит вместо трехфазного генератора взять однофазный, тогда вопрос с перекосом фаз будет закрыт.
Однофазный подойдет, если:
- все потребители подключаются к розетке 220 В;
- не хочется тратить лишних денег, трёхфазный генератор дороже однофазного;
- важна простота в работе, длительный срок службы и удобство в подсчёте нагрузки;
- хочется сэкономить на расходе топлива.
При подключении трехфазового генератора слишком много нужно учесть, а цена ошибки может быть велика. Неверное подключение может привести к поломке генератора и электроприборов. Поэтому имеет смысл доверить эту работу профессионалу, который подсчитает общую мощность, учтет коэффициент пускового тока и запас мощности генератора, а также все правильно подключит.
Brands Carousel
-
Проверка совпадения фаз, синхронизация и набор нагрузки
После
окончания монтажа или работ в первичной
цепи генератора, которые могли нарушить
чередование фаз, необходимо
проверить, совпадают ли фазы генератора
и сети.
Для
проверки совпадения фаз к трансформатору
напряжения
резервной системы шин присоединяется
фазоуказа-тель.
Какой зажим фазоуказателя к какой фазе
трансформатора
напряжения будет подключен, существенного
значения
не имеет. Важно лишь сохранить порядок
подключения
неизменным до конца проверки. Затем на
резервную систему
шин подается поочередно напряжение от
рабочей системы
шин и от генератора. Если в обоих случаях
диск фазоуказателя
будет вращаться в одном и том же
направлении,
то порядок следования фаз генератора
и системы одинаков.
Если же направление вращения диска
изменяется, то включать генератор в
сеть, не поменяв местами две фазы
на ошиновке, соединяющей генератор с
сетью, недопустимо.
При
отсутствии резервной системы шин или
блочном соединении
генератора с трансформатором фазоуказатель
присоединяется
к трансформатору напряжения генератора.
От
выводов статора отсоединяются компенсаторы
и на шинный
мост, и трансформатор напряжения
генератора подается
напряжение от системы включением
выключателя силового трансформатора.
Фиксируется направление вращения
диска фазоуказателя. Затем, после
присоединения компенсаторов
к выводам статора и пуска генератора,
напряжение
на шинный мост подается от генератора.
При
совпадении
фаз направление вращения диска
фазоуказателя
должно сохраниться. Если между генератором
и его трансформатором имеются
разъединители, то отсоединять компенсаторы
от выводов статора не требуется. В этом
случае
перед подачей напряжения на шинный мост
от сети достаточно отключить разъединители.
По
окончании монтажа или работ в цепях
синхронизации
и связанных с ними трансформаторах
напряжения должны
быть проверены исправность и правильность
схемы синхронизации.
Для этого нужно после достижения
генератором частоты вращения, близкой
к номинальной, возбудить
генератор (т. е. включить его автомат
гашения поля АГП,
подать в ротор ток возбуждения и поднять
напряжение
на выводах статора до номинального).
Ток возбуждения
регулируют с помощью регулировочного
реостата, движок
которого вручную перемещается в положение
«холостого
хода», или с помощью установочного
автотрансформатора
УАТ, воздействующего на автоматический
регулятор
возбуждения АРВ генератора. Далее,
установив ключ
синхронизации на пульте управления
генератором в положение
«Включено», следует подать на колонку
синхронизации
заведомо несинхронные напряжения (от
генератора
и сети).
Проверить
вращение стрелки синхроноскопа и
подождать, пока она сделает один или
несколько полных оборотов.
Это укажет на исправность синхроноскопа
и наличие на
нем напряжения как от генератора, так
и от сети. Одновременно
нужно убедиться в работе вольтметров
и частотомеров
на колонке синхронизации. Пока стрелка
синхроноскопа
не совершит полного оборота, нельзя
считать синхроноскоп
и его цепи исправными. Колебания стрелки
в
одну и другую сторону от красной черты
могут быть вызваны
не только неудовлетворительной работой
регулирования турбины, но и обрывом
в одной из фаз напряжения, подводимого
к синхроноскопу или неисправностью
самого синхроноскопа;
возбужденный до номинального напряжения
генератор включается на резервную
систему шин, находящуюся
без напряжения. Включается колонка
синхронизации.
Поскольку на синхроноскоп при этом
будет подано
заведомо синхронное напряжение, стрелка
синхроноскопа
должна остановиться в вертикальном
положении, на
красной черте, если же она остановится
в другом положении,
то, значит, синхронизирующее устройство
работает
неправильно
и до устранения
дефекта включать
в
работу генератор
недопустимо.
При
отсутствии резервной системы шин или
при блочном
соединении генератора с трансформатором
правильность
работы схемы синхронизации проверяется
подачей напряжения на шинный мост
генератора от сети при отсоединенных
от выводов генератора компенсаторах.
Включение
генератора в сеть может быть выполнено
по способу
точной синхронизации или самосинхронизации.
Для
включения генератора по способу точной
синхронизации без броска тока в
статоре и без резкого изменения вращающего
момента ротора должны быть соблюдены
три условия:
равенство значений напряжения генератора
и сети;
совпадение этих напряжений по фазе;
равенство частот генератора
и сети.
Включение
генератора в сеть при значительном
неравенстве
напряжений по значению и при большом
угле расхождения
по фазе вызовет появление в генераторе
уравнительного
тока и связанных с ним последствий.
Особенно опасно включение генератора
при несовпадении напряжений
по фазе. В наиболее тяжелом случае, когда
напряжения генератора и сети сдвинуты
по фазе на 180°, а мощность системы
во много раз превышает мощность
генератора, уравнительный
ток в момент включения в 2 раза превысит
ток
трехфазного КЗ на выводах генератора.
От такого тока могут
разрушиться лобовые части обмотки
статора или обмотки
трансформатора. При значительной
разности частот трудно
безошибочно выбрать момент для включения
генератора.
Однако
точное соблюдение трех вышеуказанных
условий,
особенно двух последних, замедлило бы
процесс синхронизации. Поэтому
практически допускается возможность
появления
незначительных, неопасных толчков при
включении
генератора и синхронизация/с соблюдением
следующих,
несколько отличающихся от указанных
выше идеальных
условий:
напряжение
генератора должно быть выше напряжения
сети,
но не более чем на 5 %, с тем чтобы он после
включения
принял на себя реактивную нагрузку;
импульс
на включение выключателя должен
подаваться
до
подхода стрелки синхроноскопа к красной
черте на угол,
соответствующий времени
включения выключателя с рас
хождением
не более 8—12°; ‘
частота
вращения генератора должна быть близкой
к частоте
сети, чтобы стрелка синхроноскопа
вращалась с частотой
не более 2—3 об/мин.
Точная
синхронизация проводится при помощи
автоматического
синхронизатора, а там где его нет —
вручную. Схема
ручной синхронизации дополняется
блокировкой от несинхронного
включения, разрешающей включение
генератора
только при допустимых разности частот
вращения и
угле расхождения между фазами напряжений
генератора и
сети. Ручная синхронизация при отключенной
блокировке
от несинхронного включения запрещается.
По
способу самосинхронизации генератор
включается в сеть
без возбуждения при частоте вращения,
близкой к синхронной
(скольжение ±2%), после чего включается
АГП,
генератор возбуждается и в течение 1—2
с втягивается
в синхронизм. Регулировочный реостат
перед включением
генератора должен быть установлен в
положение XX.
Во избежание пробоя изоляции обмотки
ротора из-за появления
перенапряжений она должна быть замкнута
до включения
АГП на резистор самосинхронизации.
Если
при неудачной точной синхронизации
механические
усилия на вал ротора, обусловленные так
называемым синхронным
моментом, могут в несколько раз превысить
усилия от номинального момента, то при
самосинхронизации
синхронный момент отсутствует, так как
генератор включается
невозбужденным. Кроме того, достоинство
способа самосинхронизации состоит
в простоте, позволяющей полностью
автоматизировать включение генератора
в сеть, в
быстроте включения.
Включение
турбогенераторов, имеющих косвенное
охлаждение
обмоток и работающих на шины генераторного
напряжения,
а также генераторов с непосредственным
охлаждением
обмоток в нормальных условиях должно
осуществляться,
как правило, способом точной синхронизации.
Для
турбогенераторов, работающих на шины
генераторного
напряжения, это связано с нежелательностью
значительного
понижения напряжения у потребителей в
момент включения
генератора из-за броска тока, превышающего
3,5
номинального значения.
Для
турбогенераторов с непосредственным
охлаждением,
несмотря на то что симметричная
составляющая тока в
начальный момент их самосинхронизации
обычно не превышает
трехкратного номинального значения,
ограничения по
применению способа самосинхронизации
вызваны меньшей
стойкостью этих генераторов и блочных
трансформаторов
большой мощности к динамическим
воздействиям по сравнению
со стойкостью турбогенераторов с
косвенным охлаждением
и трансформаторов меньшей мощности.
В
аварийных условиях, когда напряжение
и частота в сети
могут сильно колебаться, операция по
включению генератора
способом точной синхронизации может
затянуться
на продолжительное время или сопровождаться
включением
с большим углом расхождения векторов
напряжения
генератора и сети. В этих условиях
турбогенераторы мощностью
до 200 МВт включительно и гидрогенераторы
мощностью
до 500 МВт включительно разрешается
включать
на параллельную работу способом
самосинхронизации.
Генераторы большей мощности разрешается
включать этим
способом при условии, что кратность
симметричной составляющей
тока самосинхронизации к номинальному
току
не превышает 3,0.
Скорость
подъема активной нагрузки после включения
турбогенератора
в сеть определяется допустимой скоростью
набора нагрузки на турбину и котлоагрегат.
Нарушение
этого требования недопустимо. Например,
чрезмерно быстрый набор нагрузки может
привести к большему удлинению
ротора турбины по сравнению с удлинением
корпуса
турбины и отключению ее защитой от
осевого сдвига, а
в худшем случае и к задеванию лопаток
ротора за диафрагмы. Поэтому скорость
подъема нагрузки должна быть указана
в местных инструкциях для каждого типа
турбогенератора.
Скорость
набора реактивной нагрузки генераторов
и синхронных
компенсаторов с косвенным охлаждением
обмоток,
а также гидрогенераторов с непосредственным
охлаждением
обмоток не ограничивается. У турбогенераторов
с
непосредственным охлаждением обмоток
скорость набора реактивной
нагрузки в нормальных условиях не
должна превышать
скорости набора активной нагрузки, а в
аварийных
условиях не ограничивается. Ограничение
скорости набора
реактивной нагрузки (скорости
повышения токов статора
и ротора) в турбогенераторах с
непосредственным охлаждением
вызвано тем, что обмотки в них достигают
установившейся
температуры в 10—15 раз быстрее, чем
сердечник.
Без ограничения скорости повышения
тока разность
температур в стали и меди обмотки ротора
может стать
весьма большой, что при значительной
длине активных
частей турбогенераторов приведет к
значительной разнице
в тепловом расширении обмоток и стальных
частей
и как следствие к перемещению обмоток
относительно сердечников,
к появлению механических напряжений в
меди
обмотки ротора, превышающих предел ее
текучести. Перемещения обмоток или
чрезмерные усилия в меди при частых
повторениях могут вызвать повреждение
изоляции или
деформацию меди.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Трехфазная сеть — это цепь для передачи переменного тока, осуществляется которая по 3-м проводам. Возвращается же он по нулевому проводу. При этом фаза сдвинута на 120 градусов относительно «соседнего».
Направление фаз же напрямую зависит от того, как вращается ротор. Это довольно важный фактор, собственно, как и последовательность.
Что подразумевается под последовательностью?
Это поочередное нарастание напряжения в фазах. Если говорить о трехфазных генераторах, то классифицируют 2 типа выработки напряжения — линейное или фазное. Первое измеряется между разными фазами, а второе — между «нулевым» проводом и фазой.
Если нагрузка равномерная, то наблюдается симметрия напряжений, но если нет, то это может привести к перекосу фаз, а это уже может вызвать ряд проблем.
Что такое перекос фаз и почему это опасно?
При эксплуатации или построении электроустановок, к примеру, включения трехфазного трансформатора может нарушаться последовательность фаз, что может сказаться на изменении направления движения вала. В целом, для привода это совсем не опасно, но вот, для технологического оборудования он совсем нежелателен, так как вызывает это негативные последствия.
Чтобы разобраться в том, как все же влияет направление фазы на работу электроустановки, нужно понимать последовательность, соответствует которая определенному сдвигу фаз. Существуют следующие обозначения — А, В, С. При этом специалисты на практике используют 2 типа чередования фаз:
- Прямая (А/В/С и вариациями);
- Обратная (C/B/A).
Эти последовательности могут изменяться и устанавливаться автоматикой оборудования, но чаще всего происходит это незапланированно.
Этому предшествуют следующие причины:
- Неграмотное подключение трансформаторов и кабелей.
- Путаница в клеммах, соединении обмоток.
При этом вращение имеет ключевую роль для обеспечения работоспособности технологического оборудования. Кроме того, из-за ошибок в фазах могут возникать различные аварийные ситуации, иногда это может привести и к травматизму персонала, что не только скажется на репутации компании, но и вызовет огромное количество проблем.
Обязательно стоит рассматривать электроустановку с параллельным включением устройств. Это может существенно повысить мощность установки и сделать оборудование более надежным.
В этом случае также можно допустить ряд ошибок, которые могут привести даже к коротким замыканиям.
При ошибочном подключении счетчика и несовпадении фаз происходить может ложное срабатывание системы, повлечь которое может за собой большие счета за электроэнергию.
Заключение
Соблюдение чередования фаз – важный критерий. Определять фазировку можно разными методами, но самый простой – фазоуказатель. При этом желательно также использовать и другие методы, чтобы быть уверенным в правильности действий наверняка.
Не лишним будет проконсультироваться у специалистов. Если есть сомнения, то всегда можно обратиться к специалистам нашей компании. Они ответят на все ваши вопросы и помогут разобраться с фазировкой.
Помните, что грамотный и профессиональный подход — это надежная и долговечная работа оборудования. Наши специалисты сделают все, чтобы ваше оборудование работало качественно и бесперебойно.
Автор статьи:
Инженер, стаж больше 12 лет.
Как предупредить перекос фаз на генераторе?
Генераторы могут быть однофазными и трехфазными. Обе этих модификации подходят для частных домов и коттеджей. Чтобы обеспечить правильную эксплуатацию однофазного электрогенератора, достаточно просчитать суммарную мощность, то есть учесть всех возможных потребителей, включенных одновременно, с учетом пусковых токов. Такой же расчет нужно делать и для трехфазных моделей, но здесь возможен перекос фаз на генераторе. Давайте разберем, почему он происходит и как этого можно избежать.
Особенности работы трехфазных генераторов
Трехфазные портативные электростанции выдают 380 Вт, и у них три провода под напряжением. К ним напрямую можно подключить мощных потребителей, которые нуждаются в 380 Вт. В быту такие приборы используются редко. Чаще всего к этому генератору будет подключаться однофазная техника. Соответственно, электростанция будет отдавать только 1/3 мощности.
Если однофазных приборов будет несколько, то нельзя допускать на соседних фазах разницу более 30%. Иначе возникнет перекос фаз, то есть несоблюдение равновесия. Причины перекоса фаз в трехфазной сети можно рассмотреть на примере и с цифрами:
- |например, общая мощность генератора составляет 6 кВт;
- |к нему можно подключить однофазный прибор мощностью не более 2 кВт (30% от заявленной мощности);
- |для выбора нагрузки на соседние фазы используем формулу расчета баланса: для одной фазы можно добавить 30% и подключить не более 2,6 кВт (суммарно от всех потребителей), а для второй — отнять 30%, то есть сюда можно подключить 1,4 кВт, не менее.
Можно даже не выполнять расчетов, а стараться подключать к каждой фазе потребителей примерно одинаковой мощности. Например, если от одной фазы будут работать бойлер, духовка, стиральная машина и теплый пол, а от другой — только компьютер и освещение, то перекос фаз непременно произойдет.
Как не допустить перекоса
Перекос фаз опасен тем, что при такой ситуации техника начнет «стабилизироваться» самостоятельно. Получается, что на перегруженной фазе напряжение упадет, на недогруженной — повысится, станет больше номинала. Из-за таких перепадов бытовые приборы начинают работать некорректно: лампочки мигают, реле перегорают, компьютерная техника сбоит.
Не допустить этого можно, если грамотно рассчитать мощность потребителей для каждой фазы. Также нужно учитывать, что трехфазные и однофазные приборы одновременно никогда не подключаются. Так что возможно, 3-фазный генератор вам вообще не нужен? Для консультаций, подбора и расчетов обратитесь в компанию Альтернатива.
Наши контакты в Санкт-Петербурге
(812) 677-66-89; (921) 961-66-89; (911) 924-66-89; info@altercompany.ru
Прайс-лист (цена): формируется в виде коммерческого
предложения на конкретную позицию.
Скидка: осуществить покупку со скидкой вы можете,
оформив заказ на сайте.
Главная » Статьи » Дизель генераторы
12896 0 Опубликовано 5 ноября 2017
Дизельные электростанции широко используются для обеспечения резервными мощностями крупных и средних потребителей.
Также они находят применение в электроснабжении предприятий, находящихся в удалении от централизованных сетей. Такие установки комплектуются как минимум двумя агрегатами. Следовательно, должна быть обеспечена безаварийная параллельная работа этих дизель генераторов.
Производители предлагают к продаже большой ассортимент различных электромашин. Возникает вопрос, почему нельзя выбрать один агрегат и ограничиться этим? Дело в том, что набор требуемой мощности с помощью нескольких ДГУ имеет существенные преимущества:
- Несколько небольших дизель-генераторов дешевле, чем одна крупная установка равной мощности.
- Нагрузка предприятий очень редко является постоянной величиной. Чаще всего, ее значение меняется в два-три раза, в зависимости от того, ночь это или день. Поэтому, нерационально вырабатывать ресурс крупного (и дорогого) дизель-генератора, используя его то на треть от номинальной нагрузки, то загружая его на полную мощность.
- Схема с несколькими агрегатами значительно надежнее, чем применение одного генератора. В случае выхода из строя одной из машин электростанции, потребители не останутся полностью без электроснабжения, чего нельзя сказать про одиночную ДГУ.
- Если в составе нагрузки есть один или несколько больших двигателей со значительными пусковыми токами, без нескольких генераторов тоже не обойтись. При пуске обычно работают они все, а затем ненужная мощность отключается.
Одним словом, дизель-генераторная электростанция — это дешевле, надежнее и удобнее, чем одиночный агрегат.
Прямое и обратное чередование фаз
Трехфазный переменный ток графически представляет собой три фазы в виде чередующихся синусоид на оси Х, сдвинутых по отношению друг к другу на 120°. Первую синусоиду можно представить как фазу А, следующую синусоиду как фазу B, сдвинутую на 120° относительно фазы А, и третью фазу C, также сдвинутую на 120° по отношению к фазе В.
Графическое отображение сдвига фаз на 120° трехфазной сети
Если фазы имеют порядок АВС, то такое следование фаз называется прямым чередованием. Следовательно, порядок фаз СВА будет означать обратное чередование. Всего возможно три прямых чередования фаз ABС, BCА, CАВ. Для обратного чередования фаз порядок будет выглядеть как CВА, BAC, ACB.
Проверить чередование фаз трехфазной сети можно фазоуказателем ФУ — 2. Он представляет собой небольшой корпус, на котором имеются три зажима для подключения трех фаз сети, алюминиевого диска с черной точкой на белом фоне и три обмотки. Принцип действия у него аналогичен работе асинхронного электродвигателя.
Если подключить фазоуказатель к трем фазам и нажать кнопку на корпусе, то диск начнёт вращаться в одну из сторон. Когда вращение диска совпадает со стрелкой на корпусе, тогда фазоуказатель показывает прямое чередование фаз, вращение диска в обратном направлении указывает на обратное чередование фаз.
Электрическая схема фазоуказателя ФУ-2
В каких случаях необходимо знать порядок чередования фаз. Во-первых, если дом подключен к трехфазной сети и установлен индукционный электросчётчик, тогда нужно соблюдать на нем прямое чередование фаз. При неправильном подключении такого электросчетчика возможен его самоход, что даст неправильные показания в сторону увеличения расхода электроэнергии.
Также, если в доме используются асинхронные электродвигатели, то направление вращения ротора будет зависеть от порядка чередования фаз. Меняя чередование фаз на асинхронном электродвигателе можно изменить направление вращения ротора в нужную сторону.
Что такое фазировка трехфазной сети
Фазировку трех фаз проводят в трансформаторных подстанциях при параллельном подключении трансформаторов. Подключение двух трансформаторов к одной трехфазной сети осуществляется межсекционными автоматическими выключателями. Проверить одноименные фазы фазоуказателем не представляется возможным.
Однако можно определить одноименные фазы мультиметром или любым вольтметром с пределом измерения 500 В. При проведении фазировки, нужно соблюдать все меры безопасности и заранее проверить на работоспособность мультиметр. Перед нахождением одноименных фаз важно определить наличие фазного напряжения относительно «земли» на всех шинах (на случай обрыва).
Проверка на обрыв и нахождение одноименных фаз в трехфазной сети
Далее, работая в резиновых перчатках, замеряют линейные напряжения на шинах разных трансформаторов. Если найдены шины, напряжение между которыми около нуля, то такие шины имеют одноименные фазы и их отмечают. Следом находят остальные две пары одноимённых шин и также отмечают.
Если напряжения между всеми шинами разных трансформаторов ниже линейного 380 В, но значительно отличаются от нуля, то фазировать такие трансформаторы нельзя, т. к. они имеют разные схемы соединения. Найденные одноимённые шины соединяют на разъединителях для параллельной работы.
Отличие фазного и линейного напряжения в трехфазной сети
Когда трансформатор имеет различные напряжения, при одинаковых схемах соединений, их подгоняют переключателем отводов обмоток трансформаторов до номинального значения. Фазировку высоковольтных линий проводят специальными высоковольтными индикаторами УВНФ.
Здравствуйте, уважаемые гости и постоянные читатели сайта «Заметки электрика».
Несколько дней назад мне позвонил знакомый с просьбой разобраться в ситуации.
У него на объекте работала бригада электромонтажников.
Они занимались установкой двух силовых масляных трансформаторов 10/0,4 (кВ) мощностью 400 (кВА). С каждого трансформатора питались сборные шины 1 и 2 секций 0,4 (кВ). Между сборными шинами 1 и 2 секций был предусмотрен межсекционный автоматический выключатель.
Что такое чередование фаз?
Под чередованием фаз следует понимать последовательность, в которой напряжение нарастает в каждой из них. Во всех трехфазных цепях напряжение представляет собой синусоидальную кривую. В каждой линии напряжение отличается на 120º от остальных.
Как видите, на рисунке 1, там где а) — показаны кривые напряжения во всех фазных проводах, смещенные на 120º. На соседнем рисунке б) изображена векторная диаграмма этих напряжений, На обоих рисунках показана разница между фазным и линейным напряжением.
Если взять за основу, что из нулевой точки на рисунке а) выходит UA, то эта фаза является первой, на диаграмме б) наглядно стрелками показано, что очередность нарастания напряжения переходит от UA к UB, а за ним к UC. Это означает, что фазы чередуются в порядке A, B, C. Такой порядок чередования считается прямым.
Прямое и обратное чередование фаз
В трехфазной сети порядок чередования фаз может отличаться в зависимости от способов подключения к силовым трансформаторам на подстанциях, от последовательности включения обмоток генератора, из-за несоответствия выводов кабеля и по прочим причинам.
Обратите внимание, цветовая маркировка определяет последовательность в соответствии их очередностью в алфавите по первым буквам цвета:
- Желтый – первый;
- Зеленый – второй;
- Красный – третий.
На рисунке 2 изображен классический вариант прямой последовательности A – B – C (где A имеет желтый цвет и является первой, B – зеленый и является второй, а C – красный и является третей) и классический вариант обратной последовательности C – B – A. Но, помимо них на практике могут встречаться и другие варианты, прямого: B – C – A, C – A – B, и обратного чередования: A – C – B, B – A – C. Соответственно, в каждом из приведенных примеров чередование фаз будет начинаться с первой.
2.7. ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ И ИСПЫТАНИЮ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ
2.7. Указатели напряжения для проверки совпадения фаз
Назначение, принцип действия и конструкция
2.7.1. Указатели предназначены для проверки совпадения фаз напряжения (фазировки) в электроустановках от 6 до 110 кВ.
2.7.2. Указатели представляют собой двухполюсные устройства, кратковременно включаемые на геометрическую (векторную) разность напряжений контролируемых фаз. При несовпадении фаз этих напряжений (расхождении на определенный угол) указатель подает соответствующий световой (и звуковой) сигнал.
2.7.3. Указатели состоят из двух электроизоляционных трубчатых корпусов, соединенных гибким высоковольтным проводом.
Корпуса могут быть разъемными и неразъемными. Корпуса состоят из рабочих, изолирующих частей и рукояток. Рабочие части содержат электроды-наконечники, узлы, реагирующие на значение напряжения между контролируемыми точками, и элементы индикации.
Рабочие части в месте установки электродов-наконечников не должны иметь резьбовых элементов.
2.7.4. Принцип действия иных конструкций, не содержащих гибкого высоковольтного провода, а также методика их испытаний и правила пользования приводятся в руководствах по эксплуатации.
Эксплуатационные испытания
2.7.5. В процессе эксплуатации механические испытания указателей не проводят.
2.7.6. При электрических испытаниях указателей проводится проверка электрической прочности изоляции рабочих, изолирующих частей и соединительного провода, а также их проверка по схемам согласного и встречного включения.
2.7.7. При испытании изоляции рабочей части напряжение прикладывается между электродом-наконечником и элементом резьбового разъема. Если указатель не имеет резьбового разъема, то вспомогательный электрод для присоединения провода испытательной установки устанавливается на границе рабочей части.
2.7.8. При испытании изолирующей части напряжение прикладывается между элементом ее сочленения с рабочей частью (резьбовым элементом, разъемом и т.п.) и временным электродом, наложенным у ограничительного кольца со стороны изолирующей части.
2.7.9. При испытаниях гибкого провода указателей на напряжение до 20 кВ его погружают в ванну с водой при температуре (25 +/- 15) °C так, чтобы расстояние между местом заделки провода и уровнем воды было в пределах 60 — 70 мм. Напряжение прикладывается между одним из электродов-наконечников и корпусом ванны.
Гибкий провод указателей напряжения 35 — 110 кВ испытывается по аналогичной методике отдельно от указателя. При этом расстояние между краем наконечника провода и уровнем воды должно быть 160 — 180 мм. Напряжение прикладывается между металлическими наконечниками провода и корпусом ванны.
2.7.10. При проверке указателя по схеме согласного включения оба электрода-наконечника подключаются к высоковольтному выводу испытательной установки (рис. 2.2а).
При проверке указателя по схеме встречного включения один из электродов-наконечников подключается к высоковольтному выводу испытательной установки, а другой — к ее заземленному выводу (рис. 2.2б).
При испытаниях напряжение плавно поднимается от нуля до появления четких сигналов. Нормируемые значения напряжения индикации для обеих схем испытаний в зависимости от номинального напряжения электроустановок приведены в табл. 2.6.
Таблица 2.6
НАПРЯЖЕНИЯ ИНДИКАЦИИ УКАЗАТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ПРОВЕРКИ СОВПАДЕНИЯ ФАЗ
┌────────────────────────┬───────────────────────────────────────┐ │ Номинальное напряжение │ Напряжение индикации, кВ │ │ электроустановки, кВ ├───────────────────┬───────────────────┤ │ │по схеме согласного│по схеме встречного│ │ │включения, не менее│включения, не более│ ├────────────────────────┼───────────────────┼───────────────────┤ │6 │ 7,6 │ 1,5 │ │10 │ 12,7 │ 2,5 │ │15 │ 20 │ 3,5 │ │20 │ 28 │ 5 │ │35 │ 40 │ 17 │ │110 │ 100 │ 50 │ └────────────────────────┴───────────────────┴───────────────────┘
2.7.11. Нормы и периодичность электрических испытаний указателей приведены в Приложении 7.
Правила пользования
2.7.12. При работе с указателями применение диэлектрических перчаток обязательно.
2.7.13. Исправность указателя перед применением проверяется на рабочем месте путем двухполюсного подключения к фазе и заземленной конструкции. При этом должны быть четкие световые (и звуковые) сигналы.
2.7.14. При совпадении фаз напряжения на контролируемых токоведущих частях указатель не подает сигналов.
Зачем нужно учитывать порядок фаз?
Последовательность чередования играет значительную роль в таких ситуациях:
- При параллельном включении в работу – ряд устройств (трансформаторы, генераторы и прочие электрические машины), могут соединяться в параллельную работу для повышения надежности системы или для обеспечения большего резерва мощности. Но, в случае неправильного подключения из-за соединения разноименных фаз произойдет короткое замыкание.
- При подключении трехфазного счетчика – так как его работа основана на совпадении фаз с соответствующими выводами прибора, то при нарушении правильности подключения может произойти сбой и самопроизвольное движение в отсутствии какой-либо нагрузки. Из-за чего такое подключение электросчетчика приведет к необходимости оплаты потребителем киловатт, которые он не расходовал.
- При включении двигателя – следование фаз в сети определяет для электрической машины и направление вращения двигателя. В случае отсутствия правильной фазировки изменится и направление движения элементов, механически соединенных с ротором. Из-за чего может произойти нарушение технологического процесса или возникнуть угроза жизни персонала.
С целью предотвращения негативных последствий от перекоса фаз и других несовпадений, на практике выполняют проверку чередования и устанавливают защиту.
Устройство автомобилей
Неисправности генераторной установки приводят к отказу потребителей электроэнергии, устанавливаемых в бортовой сети автомобиля. Наиболее проблемной может оказаться поломка генератора или отказ регулирующих приборов генераторной установки на автомобилях, использующих для воспламенения горючей смеси систему зажигания – двигатель после полного разряда аккумуляторной батареи заглохнет и автомобиль превратится в обычную телегу на колесах, только без лошади.
После полного разряда аккумуляторной батареи невозможно пользоваться электроприборами – звуковой и световой сигнализацией, освещением, обогревом салона или кабины и т. д. Отказ генераторной установки дизельного двигателя менее проблематичен, особенно, в светлое время суток – автомобиль сможет доехать до места ремонта, даже если придется проделать достаточно длинный путь.
Тем не менее, после разряда аккумуляторной батареи и в этом случае потребители электроэнергии работать не смогут, а если двигатель заглохнет, запустить его можно будет только с буксира.
Многие неисправности генераторной установки при определенных навыках можно определить по показаниям контрольных приборов и ламп на щитке. Некоторые отказы диагностируются только после разборки и оценки работоспособности отдельных приборов и элементов генераторной установки. Наиболее сложно выявить неисправности электротехнического характера, связанные с обрывом цепей, нарушением контактов или изоляции проводов, поскольку визуально такие неисправности не всегда определимы, в отличие от неисправностей, связанных с механическими поломками и повреждениями.
Ниже приведены наиболее характерные неисправности генератора, регулятора напряжения, блока предохранителей и других элементов конструкции генераторной установки автомобилей и рассмотрены методы их диагностирования.
***
Амперметр показывает разрядный ток при средней частоте вращения вала. Контрольная лампа заряда батареи не гаснет после запуска двигателя.
Этот признак указывает на неисправность приборов системы генератора, регулятора напряжения, цепи зарядного тока или цепи возбуждения. Исправность цепей проверяется наличием и величиной напряжения от аккумуляторной батареи при неработающем двигателе.
Для проверки цепи возбуждения генератора необходимо отсоединить провод от зажима «Ш» («61») генератора и вместо разрыва цепи присоединить вольтметр и включить зажигание. Отсутствие напряжения свидетельствует об обрыве в цепи обмотки возбуждения.
При исправном генераторе, если амперметр показывает зарядный ток, наиболее вероятной причиной неисправности является отказ регулятора напряжения.
Причиной отсутствия зарядного тока также может быть слабое натяжение ремня привода ротора генератора.
***
Амперметр постоянно регистрирует большую силу зарядного тока.
Причиной нарушения может быть неисправность регулятора напряжения, пробой силового транзистора, короткое замыкание проводов между зажимами «+» («30») и «Ш» («61») генератора, увеличение сопротивления выключателя зажигания. При обнаружении неисправности до выяснения причины необходимо отключить провод от зажима «Ш» («61») генератора. Состояние цепи возбуждения на увеличение сопротивления можно обнаружить по показанию вольтметра (10 В) между зажимами «+» («30») и «Ш» («61»).
***
Амперметр показывает малую силу зарядного тока при разряженной аккумуляторной батарее и средней частоте вращения вала.
Причиной может быть неисправность генератора или нарушение регулировки регулятора напряжения. Замыкают зажимы «+» («30») и «Ш» («61») при отключенном регуляторе напряжения и наблюдают за показаниями амперметра. Если амперметр покажет зарядный ток, то это указывает на неправильную работу реле регулятора, а отсутствие зарядного тока – на неисправность генератора.
***
Стрелка амперметра колеблется, контрольная лампа заряда батареи мигает при средней частоте вращения вала.
Подобное возможно при периодических нарушениях в цепи зарядного тока и возбуждении генератора, а так же при пробуксовке приводного ремня. Причиной периодических нарушений может быть плохой контакт между щетками и кольцами из-за загрязнения или повреждения сопрягаемых поверхностей, а также из-за ослабления пружин, прижимающих щетки к контактным кольцам.
***
Наиболее характерными неисправностями генераторов являются:
- плохой контакт между щетками и контактными кольцами ротора возникает при загрязнении и замасливании контактных колец;
- обрыв обмотки возбуждения чаще всего происходит в местах пайки концов обмотки с контактным кольцом;
- замыкание обмотки возбуждения на корпус ротора происходит при разрушении изоляции обмотки;
- межвитковое замыкание в катушке обмотки возбуждения;
- замыкание обмотки статора на корпус при механическом или тепловом повреждении изоляции;
- межвитковое замыкание или обрыв в цепях фазных обмоток статора;
- плохой контакт между щетками и контактными кольцами ротора в результате загрязнения и замасливания контактных колец;
- обрыв обмотки возбуждения чаще всего происходит в местах пайки концов обмотки с контактным кольцом;
- замыкание обмотки возбуждения на корпус ротора при этом происходит при разрушении изоляции обмотки. При этом генератор не развивает мощности.
***
Основные неисправности выпрямителя
Пробой диодов выпрямительного блока из-за перегрева внешними токами или повышения напряжения генератора, а также вследствие механических повреждений. В пробитом диоде сопротивление равно нулю и он проводит ток в обоих направлениях, что вызовет короткое замыкание фаз обмотки статора. Напряжение генератора снижается, и аккумуляторная батарея не будет заряжаться.
***
Проверка интегральных регуляторов напряжения
Для проверки исправности интегрального регулятора напряжения подключают регулятор на пониженное напряжения (зажим «В» и «масса») и контрольную лампу к зажимам «В» и «Ш». Если лампа горит полным накалом — регулятор исправен, при неисправном регуляторе лампа не горит или горит с неполным накалом.
Второй способ выявления неисправности заключается в подключении вместо напряжения величиной 12 В повышенного напряжения величиной 16 В. При исправном регуляторе напряжения контрольная лампа не будет гореть.
***
Контактные выводы и клеммы генератора
Как выполнить проверку?
Проверка может производиться несколькими способами. Целесообразность выбора того или другого варианта осуществляется в зависимости от параметров электрической сети и задач, которые необходимо решить. Так чередование можно узнать при помощи фазоуказателя, мегаомметра, мультиметра или по расцветке изоляции кабеля. Рассмотрите каждый из вариантов более подробно.
С помощью фазоуказателя
По принципу действия, фазоуказатель можно сравнить с обычным асинхронным двигателем. Рассмотрим в качестве примера наиболее распространенную модель фазоуказателя — ФУ-2 .
Распространенные схемы работы
Разумеется, каждая электростанция на основе ДГУ разрабатывается и комплектуется исходя из конкретных параметров нагрузки, которую нужно обеспечивать питанием:
- Максимальная мощность потребителей.
- Средняя мощность.
- Постоянная нагрузка или работа в резерве.
- Колебания нагрузки в течение суток.
- Величина пусковых токов оборудования.
Несмотря на это, существуют наиболее распространенные схемы построения станций, которые, в зависимости от типа требуемого электропитания делятся на следующие группы:
- ДГУ автоматического ввода резерва (АВР). Вводится в строй в случае, если пропадает напряжение в централизованной сети электроснабжения.
- Основной источник электроэнергии — мобильная установка или подстанция в удаленной местности.
- Станция с периодическим наращиванием мощности — агрегаты включаются в случае недостачи электроэнергии или для обеспечения пусков больших двигателей.
Защита от нарушения порядка чередования
Для защиты электрического оборудования от неправильного чередования на практике применяется реле контроля фаз. Это реле настроено на работу двигателя или другого устройства в его прямом включении. Если из-за каких-то неполадок или неправильного подключения чередование нарушается, то трехфазное реле сразу отключит устройство. Его работа основана на анализе трехфазных токов и напряжений и последующем контроле этих параметров.
Подключение может выполняться через трансформаторы тока или напрямую, в зависимости от модели и класса напряжения в сети. Такая защита нашла широкое применение при подключении счетчиков индукционного типа, электрических машин и другого высокоточного оборудования.
Обеспечение синхронизации дизель генераторов
В теории, для того, чтобы несколько агрегатов работали одновременно (параллельно) на одну и ту же нагрузку, нужно обеспечить следующие условия:
- Одинаковая частота.
- Равные напряжения.
- Совпадает порядок чередования фаз.
Таким образом, нужно на выходных клеммах каждого генератора получить идеально совпадающие параметры напряжения, и только после этого запускать их параллельную работу.
Задача выглядит достаточно сложной, особенно учитывая тот факт, что необходимость включать агрегат в общую сеть может возникать до десятка раз в день, в зависимости от нужд потребителей.
Синхронизация может быть осуществлена двумя способами:
- самосинхронизация;
- точная синхронизация.
Рассмотрим оба способа, так как они практически одинаково часто применяются в обеспечении работы электростанций.
Самосинхронизация
«Холодный» генератор раскручивается двигателем до достижения номинальной частоты вращения. После этого агрегат подключается к сети и на обмотку возбуждения подается напряжение. Сеть сама «втягивает» агрегат в синхронную работу. Бросок тока в статоре, конечно, возникнет, но он будет небольшим, так как до включения в сеть в магнитной системе существует лишь остаточный магнетизм, который нарастает относительно медленно.
Этот способ достаточно несложен и позволяет без проблем автоматизировать процесс синхронизации. Разработано большое количество схем и устройств, в которых реализован именно этот метод.
Таким способом можно включать в сеть даже генераторы, мощность которых больше, чем мощность всех уже работающих агрегатов. Провал напряжения в сети невелик и не влияет на снабжение потребителей.
Точная синхронизация
Этот способ максимально приближен к теоретическому «идеальному» : генератор синхронизируется без малейших провалов напряжения в сети и бросков тока в обмотках агрегата. Подключиться таким образом к сети вручную — сложный технологический процесс, требующих точного измерительного оборудования. Последовательность действий должна быть следующей:
- Фазировка. Обычно выполняется в процессе монтажа генератора с помощью фазоуказателя.
- Обеспечение нужной частоты вращения. Проверяется с помощью частотомера.
- Достижение агрегатом действующего значения напряжения, совпадающего с напряжением сети. Контролируется вольтметром.
- Обеспечение полного совпадения векторов фазных напряжений агрегата с сетью с помощью синхроноскопа
- Включение генератора в сеть.
На современной дизель-генераторной электростанции синхронизировать агрегат вручную, конечно, нерационально. Поэтому применяют специальные контроллеры, которые после достижения генератором параметров, точно совпадающих с параметрами сети, подают сигнал на включение.