"Новости Электротехники": "Энергетика и Электротехника

	< Предыдущая ] [ Следующая >	Журнал №6(18) 2002 - 1(19) 2003


	Системы автономного электроснабжения (САЭ): Как создать оптимальный энергоблок с ДЭС А.В. Орлов, д.т.н., профессор СПбГТУ, генеральный директор ООО «АРТЭС», заместитель генерального директора АО «Звезда» по энергетическим комплексам и системам Напомним, что в предыдущей публикации (см. № 5 (17)/2002, c. 48-49) мы обсудили с профессором Орловым, каким образом определяются параметры САЭ, как оценить стоимость автономной и аварийной системы, перешли к выбору оборудования и ознакомились с опросным листом заказчика ДЭС. Продолжаем беседу. — Мы перечислили основные параметры, важные при выборе дизельной электростанции (ДЭС). Как ими воспользоваться? Есть какой-то алгоритм действий, который позволяет создать оптимальный энергоблок с ДЭС для объекта любого назначения? — Начнем с трех типовых задач. Рассмотрим особенности выбора ДЭС для аварийно-резервного электроснабжения коттеджа, ДЭС для аварийно-резервного электроснабжения крупной больницы с хирургическим и реанимационным отделениями и ДЭС для электроснабжения площадки бурения нефтяной скважины. Каждый пример разберем в форме диалога «заказчик – эксперт поставщика». В роли заказчика ДЭС выступит редакция. Согласны? — Очень интересно, но боимся, что сможем изобразить только владельца коттеджа. Вряд ли нам удастся роль главного энергетика больницы или нефтепромысла. — Попробуем. Начнем с коттеджа, причем будем исходить из того, что владелец не хочет представлять проект коттеджа и его электрической системы, однако неплохо знает, чем и как начинен его коттедж. Беседа значительно упростится, если у заказчика есть фотография коттеджа. *— По фотографии коттеджа можно определить, какая ему нужна ДЭС?* — Конечно! Фотография дает представление о площади и количестве этажей коттеджа, о финансовом уровне хозяина, а следовательно, об электротехнической начинке коттеджа и потребляемой ею электроэнергии. Остается выяснить мощность полов с электроподогревом, мощность электропечи в сауне, мощность тепловой завесы в воротах гаража, способ отопления всего коттеджа, а также режимы пребывания хозяев в коттедже и пользования электроприборами во время этого пребывания. И еще один важный вопрос: как часто и на какое время пропадает электроснабжение? После этого уже можно назвать мощность и тип ДЭС и дать несколько советов. *— А если на последний вопрос четкого ответа нет?* — Тогда Вам придется раскрыть сведения о местонахождении коттеджа и мы сами наведем справки о надежности электроснабжения этого места в соответствующих электросетях. — А если клиент не хочет, чтобы его даже один раз оставили без электроэнергии, особенно в то время, когда он, например, в сауне с гостями встречает Рождество? — Тогда все просто: 10 кВт на каждый этаж коттеджа, включая технический и мансардный. Сауна у таких владельцев – отдельно стоящее сооружение, на которое нужно предусматривать минимум 15 кВт. К этому нужно еще добавить 10 кВт на скважину и систему водоснабжения. Пытаться для таких объектов определить коэффициент спроса – дело безнадежное. Проще объяснить хозяину, что разница в стоимости ДЭС 40 и 60 кВт в контейнерном модуле не покроет его материального и морального ущерба, если придется объяснять гостям, что бани не будет и электричество от ДЭС нужно экономить. ДЭС для коттеджа лучше переразмерить по мощности и оснастить пофазной балластной нагрузкой с автоматическим управлением. Это, во-первых, решит проблему неравномерности нагрузки по фазам, типичной для коттеджей и опасной для ДЭС, во-вторых, позволит хозяину не следить, что, где и когда включают его гости и домочадцы. *— Насколько это увеличивает стоимость ДЭС?* — Типичная мощность аварийно-резервной ДЭС для коттеджей (40 ё 60) кВт. Средняя удельная цена такой ДЭС в контейнерном модуле 230 $/кВт. Автоматическая система выравнивания нагрузки увеличивает ее стоимость не более чем на 5%. *— Вы ничего не сказали насчет запаса топлива.* — Расчет простой. Принимаем расход дизельного топлива 200 грамм на 1 кВт.ч и считаем, что ДЭС загружена в среднем на 70%. Получим часовой расход. Затем, зная расстояние до ближайшей заправки и настрой хозяина ездить туда с канистрами, определяем емкость расходного бака. Обычно бак рассчитывается на 10 часов непрерывной работы ДЭС при нагрузке 75%. Он встраивается в раму ДЭС и входит в стандартную поставку. *— Осталось услышать обещанные советы.* — Не стремитесь купить дорогую аварийно-резервную ДЭС с высоким ресурсом дизеля, т.к. она будет мало использовать свой ресурс. Аварийно-резервная ДЭС не должна требовать регулярного и частого обслуживания и должна быть в постоянной готовности к пуску. Это обеспечивается прежде всего системой собственных нужд всей станции, т.е. тем, что делает «пекеджер» (так сейчас принято называть фирмы, которые приобретают дизель-генератор (ДГ) в минимальной комплектации и делают из него модульную ДЭС, полностью готовую к употреблению). Требуйте представить расшифровку комплектации такого модуля. Пекеджер может из самого лучшего импортного ДГ сделать плохую, малонадежную станцию. *— Тогда расскажите подробней, на что нужно обратить особое внимание.* — Во-первых, в ДЭС постоянно в работе так называемый блок переключающих контакторов (БПК). Он контролирует сеть, формирует команду на пуск ДЭС и переключает фидер коттеджа с сети на ДЭС. Это должно быть надежное изделие и, что очень важно, просто диагностируемое, с быстро и легко заменяемыми предохранителями, которые обязательно должны быть в ЗИПе. Во-вторых, очень надежным должен быть блок контроля и подзаряда аккумуляторных батарей. В-третьих, должна быть надежной и малоэнергоемкой система термостабилизации контейнера. В-четвертых, должен четко реализовываться алгоритм пуска дизеля и приведения в рабочее положение систем воздухоснабжения энергоблока. И последнее, что остается добавить, — это важность высокого технического уровня систем пожарно-охранной сигнализации и автоматического пожаротушения. *— А для больницы ДЭС тоже будет выбираться по фотографии?* — Чтобы выбрать ДЭС для больницы, ее желательно обследовать, причем не только вводные распределительные устройства, а и распределение электроэнергии по этажам, отделениям, операционным блокам и другим «технологическим» участкам. Обязательно нужно побеседовать с руководителями отделений, разобраться в режимах использования потребителей электроэнергии, от которых зависит жизнь пациентов и успех их лечения. Надо учесть, что наши больницы строились в основном 20-30 лет тому назад и за это время в корне поменялись технология и аппаратура. Неплохо было бы проверить квалификацию некоторых главных энергетиков больниц, которые считают, что два ввода в больницу и АВР согласно ПУЭ гарантируют жизнь больным на операционном столе и в реанимации. В больнице для уменьшения мощности аварийно-резервной ДЭС и повышения эффективности ее использования необходимо сформировать отдельные фидеры для операционных, реанимационных и палат интенсивной терапии, чтобы медсестра не включала утюг от того же этажного щита, от которого запитано оборудование реанимаций. Такие фидеры должны быть выведены на отдельную секцию шин, запитываемую через АВР от двух сетевых вводов и через БПК от ДЭС, с соответствующей блокировкой сетевых вводов. Если электроснабжение всей крупной больницы резервировать от ДЭС, то такая ДЭС не решит проблемы надежного электроснабжения и будет иметь мощность не менее 600 кВт. Если, как мы сказали, выделить фидеры, то мощность ДЭС может быть снижена до 200 ё 300 кВт. А вот где расположить ДЭС и какой она должна быть, лучше, действительно, определить по плану и фотографии территории. Сейчас некоторые фирмы могут делать ДЭС в морских контейнерах с камерами шумоглушения и очисткой выхлопных газов. Такая ДЭС не нарушит экологии и не создаст неудобств для больных и персонала. *— Еще какие-то советы можно дать?* — Так как ДЭС для больницы из того же класса аварийно-резервных, что и для коттеджа, то остальные советы по ее выбору и комплектации будут те же. Одна особенность: система аварийно-резервного электроснабжения больницы не может обойтись без подсистем гарантированного питания с UPS для медицинской аппаратуры, а это нелинейная нагрузка. Суммарная мощность такой нагрузки не должна быть больше 50% мощности ДЭС. А если окажется больше, тогда необходимо использовать фильтросимметрирующие устройства. Кроме того, можно применить ДЭС с переразмеренным генератором или включить нагрузку через специальный разделительный трансформатор. Есть и другие решения. *—Теперь давайте бурить скважину. Ваши вопросы к заказчикам?* — Какие двигатели для привода насосов и лебедки используются на буровой, их мощность и напряжение? Как далеко эти потребители будут стоять от ДЭС? Какой режим пуска двигателей и какая цикличность их работы? Сколько других потребителей, на каком напряжении они работают и график их нагрузки на ДЭС? Какова будет система эксплуатации ДЭС? Какие климатические условия? Какие условия доставки ДЭС и предполагается ли их периодическое перемещение и как? Это основные вопросы, а есть еще и уточняющие. — С первым вопросом понятно. ДЭС должна обеспечить тяжелые режимы пуска насосов буровой и лебедки, и, очевидно, это скажется на единичной мощности и числе параллельно работающих дизель-генераторов. А на чем скажутся ответы на остальные вопросы? — Длинная и слабая линия потребует, скорее всего, на период пуска продольной компенсации, иначе двигатели насосов просто не разогнать даже при двойной мощности ДГ по сравнению с двигателями. Цикличность очень важна для определения количества и единичной мощности ДГ в ДЭС. Они не должны быть длительно загружены меньше чем на 30% и перегружены больше чем на 10% в течение часа. Нежелательно их запускать, синхронизировать, затем выводить из параллельной работы, останавливать и повторять эти операции чаще, чем один раз в течение часа. Другие потребители желательно использовать как потребители-регуляторы и выравнивать с их помощью нагрузку. Знание системы эксплуатации необходимо для определения уровня автоматизации ДЭС. Климатические условия нужны для определения конструкции строительной оболочки и системы термостабилизации внутренних объемов модулей. Условия доставки помогут в определении габаритов модуля, системы грузозахватывающих приспособлений и конструкции днища, которые, как правило, должны обеспечивать прочность при буксировке модуля. Еще несколько практических рекомендаций по мощности ДГ и всей ДЭС. От одного ДГ мощностью до 1500 кВт включительно не запустить нормально синхронный двигатель бурового насоса мощностью 600-700 кВт даже с устройствами токоограничения пуска. Строить ДЭС на нескольких ДГ 1500 кВт ни технически, ни экономически невыгодно, т.к. по условиям надежности работы и запуска их нужно будет все равно не меньше трех. Три ДГ по 1000 кВт при грамотно запроектированной ДЭС и системе электроснабжения буровой – это надежное и оптимальное технико-экономическое решение. — Вы быстро разобрались со всеми тремя примерами, но, однако, так и не раскрыли алгоритм анализа, которым пользуетесь. — Я с удовольствием сделаю это, но на примере конкретной задачи. Скажем той, которую, заинтересовавшись статьей, пришлют в журнал ваши читатели.

Системы автономного электроснабжения (САЭ): Как создать оптимальный энергоблок с ДЭС