Электростанции

Монтаж миниэлектростанции.

Монтаж электростанции включает в себя решение комплекса вопросов из разных сфер:

• Электромонтаж
• Строительный монтаж
• Монтаж системы вентиляции
• Монтаж системы отвода выхлопных газов

Очевидно, что спектр инженерных систем, участвующих в процессе работы электростанции и выработке электроэнергии обширен. Этим обусловлены высокие требования, предъявляемые к проектировщику и исполнителю такого монтажа. При этом необходимо помнить, что генераторная установка и все инженерные системы, ее обеспечивающие должны соответствовать нормам и правилам пожарной, технической и электробезопасности.

Давайте по порядку рассмотрим вопросы монтажа электростанции.

Электромонтаж

В первую очередь необходимо удостовериться в правильности выбора мощности и типа генератора, ибо в дальнейшем исправить ошибку будет уже сложно. С вопросом правильного выбора электростанции можно ознакомиться в соответствующей статье.
Тем, кто читал статью о выборе электростанции, нет нужды объяснять, что такое топология сети и схема работы электростанции в ней. На этапе выбора электростанции принимается решение о том, что же именно и как она будет питать, а по сути, и даже до этого. Далее проектируется схема электроснабжения с питанием от основной сети, от генератора либо иных источников. Схем может быть бесконечно много и разной степени сложности и автоматизации.
Специалисты нашей компании проведут консультирование, окажут любую помощь, при решении вопросов работы электростанции в составе сети, во взаимодействии с другим оборудованием и источниками электроснабжения – резервными линиями, стабилизаторами, источниками бесперебойного питания и прочим. При необходимости проведут анализ сети, выбор схемы электроснабжения на Вашем объекте.
Наиболее важно при электромонтаже исключить ошибки пользователя(оператора) электростанции чтобы неверные действия не могли никоим образом привести к катастрофическим последствиям, например одновременной подаче электропитания на нагрузку от основной сети и от электростанции. Такая ситуация приведет к однозначному выходу из строя генератора и возможному возгоранию. Правильно спроектированная и смонтированная система исключает такие ошибки.

Рассмотрим основные различия схем работы электростанции:

По масштабу потребления:

• Питание электростанцией всей сети потребления
• Питание электростанцией резервных(аварийных) линий потребления

По фазировке:

• Однофазная электростанция, питающая однофазную или трехфазную сеть
• Трехфазная электростанция, питающая однофазную или трехфазную сеть

По степени автоматизации:

• Автоматическое управление
• Полуавтоматическое управление
• Ручное управление

По масштабу потребления различие очевидное, вытекающее из экономических соображений: либо, при отсутствии основной сети питать электростанцией только самое необходимое, с целью экономии как на обслуживании и топливе (станция большей мощности при равной нагрузке потребляет больше), так и на стоимости оборудования в целом, либо питать весь объект без исключения со всеми вытекающими расходами.
По фазировке выбор схемы питания достаточно сложен. Не так очевиден ответ на этот вопрос, как может показаться на первый взгляд. Для более подробного рассмотрения этого вопроса рекомендуем почитать статью о выборе однофазной или трехфазной электростанции.
По степени автоматизации при выборе схемы работы электростанции многое упирается в простые бытовые удобства – оснащенная автоматикой электростанция самостоятельно, без присутствия человека, контролирует основную сеть, запускает по необходимости двигатель, производит переключение питания с основной сети на питание от генератора, так же автоматически при появлении основного питания переключает обратно питание объекта на основную сеть и останавливает двигатель. При этом еще контролирует состояние двигателя и альтернатора(генератора), может отправлять смс-сообщения о своем состоянии и происходящих событиях и может иметь еще массу других полезных и удобных функций.
Серьезным аргументом в пользу оснащения электростанции системой автоматического управления зачастую являются невысокая степень осведомленности персонала(пользователя) о работе с генератором(не все представляют, с какой стороны подойти к электростанции, тут ничего не поделаешь), невозможность постоянного присутствия людей на объекте(не всегда при исчезновении основной сети есть возможность в ручном режиме запускать электростанцию, переключать питание, следить за ее состоянием, в то время как жизненно важные инженерные системы, такие например как отопление, водоснабжение требуют непрерывного или хотя бы частично непрерывного электроснабжения) и другие аналогичные моменты.
Но очевидно, что даже с автоматической системой управления электростанция без человека не справится – необходима дозаправка топлива, масла и наконец, обслуживание. Если первое и второе можно доверить автоматике, то последнее, к сожалению никак.
Полуавтоматическое управление – это определенный компромисс между удобством и бюджетом. Возможность добавить, например автоматическое переключение станция/сеть, что избавляет от необходимости каждый раз переключать рубильник, функция автостопа, позволяющая не следить постоянно за тем, появилась ли основная сеть или еще нет, электростанция сама остановится после подачи основного питания, а автоматическое переключение станция/сеть самостоятельно переключит питание. Дистанционный запуск позволит не бегать к электростанции для ее запуска, а с брелка или проводной кнопки запустить электростанцию, откуда это удобнее, а также других возможных недорогих и приятных дополнений. При достижении более комфортного пользования электростанцией можно сэкономить на покупке достаточно дорогого пульта автоматического управления.
Ручное управление, экономически самый доступный способ пользования электростанцией, но лишенный преимуществ и удобств, даваемых автоматикой.

Вот в кратком изложении описаны основные различия в схемах работы электростанции, не касаясь вопросов взаимодействия с другим оборудованием и источниками электроснабжения

Строительный монтаж

Наименее сложный с точки зрения технических расчетов и проектирования этап. Суть его в том чтобы обустроить место работы электростанции, закрепить ее стационарно на месте работы. Здесь необходимо учесть ряд моментов, касающихся шумовых и вибрационных нагрузок, противопожарной безопасности и обустройства пространства, достаточного для проведения технического обслуживания.
Расположение электростанции может быть различно – отдельно стоящее здание или постройка, навес, установка в подвале, гараже или ином хозяйственном помещении. В соответствии с этим расположением и вытекающее необходимое оснащение для правильной и удобной работы на этом месте. В частности, в помещениях с ограниченным пространством возможно размещение электростанции на стене, стеллаже, обязательно с учетом всех норм и требований, что позволит значительно сэкономить пространство. Например, если напольная установка электростанции в гараже сильно затруднит или лишит Вас возможности парковать там машину. При размещении под навесом или в неотапливаемом помещении также необходимо учитывать весь спектр вопросов связанных с запуском в холодный период.

Монтаж системы вентиляции

Система вентиляции призвана обеспечить необходимое охлаждение двигателя и генератора электростанции, а также обеспечить приток свежего воздуха необходимого для нормального сжигания топлива. Конфигурация и расположение системы вентиляции должно способствовать наилучшему охлаждению. Вентиляция может быть как естественной, например через достаточные оконный и дверной проемы, так и принудительной, с подачей воздуха через систему вентиляционных каналов, решеток, автоматических жалюзи и воздухозаборников различными вентиляторами.
На рисунке обозначены воздушные потоки вокруг миниэлектростанции. Такое распределение потоков является стандартным для всех типов двигателей воздушного охлаждения. Наиболее важным является поток А свежего (приточного) воздуха идущего к двигателю электростанции. Его необходимо обеспечить в первую очередь. Объем подаваемого воздуха и площадь проема для его отвода указаны в таблице. Площадь проема для притока воздуха примерно в 2 раза больше.

К обеспечению достаточной вентиляции необходимо отнестись серьезно, иначе неправильно организованная вентиляция может привести к потерям мощности вследствие нарушения теплового режима работы двигателя или даже к критическому перегреву и выходу из строя двигателя или генератора.
Монтаж системы отвода выхлопных газов
Система отвода выхлопных газов в первую очередь должна быть пожаробезопасной, при необходимости иметь термоизоляцию, не давать излишнего противодавления, снижающего мощность двигателя и быть достаточно герметичной, чтобы избежать отравления продуктами горения.
Термоизоляция выхлопа в обязательном порядке обеспечивается вблизи горючих и легковоспламеняющихся предметов, при проходе через деревянные стены и перекрытия. Для защиты персонала в зоне доступа система выхлопа оснащается защитным кожухом.

Система выхлопа состоит из обязательного гибкого участка – термокомпенсатора и жесткого участка выпускного тракта. Поскольку при работе электростанции неизбежны вибрации, выпускной тракт, нагреваясь до высоких температур, имеет значительные расширения, между выхлопным патрубком глушителя и жесткой частью системы выхлопа устанавливается термокомпенсатор, призванный поглотить вибрации и скомпенсировать тепловые расширения.
Дальнейшая часть при значительной длине оснащается отстойником конденсата, оконечная часть системы выхлопа оснащается козырьком, либо делается скос трубы под углом 60 градусов для предотвращения попадания осадков, либо имеется наклонный участок, препятствующий попаданию осадков внутрь.
Диаметр выхлопной системы не может быть никак меньше диаметра выхлопного патрубка глушителя, при значительной длине и дополнительных изгибах трубы диаметр должен быть увеличен. Толщина стенок системы выхлопа не должна быть меньше 1,5 мм. Использование вентиляционных жестяных коробов или гофротруб может быть опасно. На последнем рисунке показан вальцованный рукав. Его использование ограничено открытыми проветриваемыми помещениями вследствие недостаточной герметичности
Необходимо еще раз отметить, что система выхлопа должна быть достаточно герметичной, во избежание задымления помещения и отравления продуктами горения, что крайне опасно для жизни.

Какую электростанцию выбрать для своего дома однофазную или трехфазную?

При однофазной сети электроснабжения ответ очевиден, но как быть если сеть трехфазная?
Монтаж трехфазных электростанций небольшой мощности (до 12-15 кВт) в трехфазную систему электроснабжения БЫТОВОГО назначения как правило не оправдан ни технически, ни экономически. Поскольку стоимость таких электростанций выше однофазных аналогов, а возможности обеспечения нагрузки питанием ограничены следующими условиями:

• разница мощностей нагрузок на разных фазах не должна превышать 25% от номинальной мощности фазы.
• нагрузка на одной фазе 3-х фазной электростанции не должна превышать 1/3 от номинальной мощности электростанции

Условия вытекают из Гостов и требований производителей оборудования: генераторы должны допускать длительную работу при несимметричной нагрузке фаз с коэффициентом небаланса тока до 25% номинального значения силы тока при условии, что ни в одной из фаз сила тока не превышает номинального значения.
Коэффициент небаланса напряжения (тока) - величина, равная отношению размаха небаланса напряжений (токов) к номинальному значению напряжения (тока)
Размах небаланса напряжения (тока) - величина, равная разности между наибольшим и наименьшим значениями линейных или фазных напряжений (токов) напряжений (токов) в многофазной системе электроснабжения.

Таким образом в случае 3-х фазной электростанции однофазные электроприборы необходимо равномерно подключать по всем 3-м фазам электростанции, чтобы избежать перекоса фаз. При мощности электростанции до 12-15 кВт выполнить эти условия крайне затруднительно.

Рассмотрим пример:
Возьмем средний дом с потреблением порядка 12 кВт и трехфазной системой электроснабжения. По второму условию суммарная нагрузка на каждой фазе не должна превышать 4 кВт. Допустим что на 1 фазе у нас горит несколько лампочек и телевизор, итого 500 Вт, на 2 фазе холодильник и несколько лампочек, итого 800 Вт, на третьей фазе уличное освещение и насос, итого 1000 Вт. И тут мы вдруг решили включить электрочайник на 2200 Вт. Хорошо если мы включим его на 1 фазе, а не дай бог на третьей. Тогда получается на 1 фазе 2700 Вт и перекос нагрузок (2700-800)/4000*100%=47,5%. А если мы вдруг решим включить обогреватель (1800 Вт) да еще и попылесосить (1200 Вт). Страшно подумать. И неизвестно на каких фазах все это включится, в лучшем случае на разных. Вообще-то даже при перекосе нагрузок свыше 25% в течение какого-то времени качественная электростанция будет работать и сразу не сломается, поскольку продукция производителей высокого уровня делается с высоким контролем качества и запасом прочности, но ресурс такого оборудования однозначно снизится.

Конечно, в каждом отдельном случае, в зависимости от состава нагрузок в сети, возможно что оба условия ограничения могут быть выполнены и при мощности электростанции 7 кВт и не выполнены при мощности электростанции 20 кВт, но в среднем, как показывает практика, минимальное приемлемое значение мощности, при котором в бытовом применении можно использовать трехфазную электростанцию составляет 12-15 кВт.

Но есть значительно более простое и вместе с тем менее дорогостоящее решение - это установка однофазной электростанции в трехфазную сеть. При включении такой электростанции выходная фаза с нее подается через систему коммутации станция/сеть на каждую фазу системы электроснабжения. В этом случае все описанные выше условия снимаются и можно нагружать фазы как заблагорассудится. Возможность установки однофазной электростанции в трехфазную сеть появляется как раз потому что сеть не промышленного назначения, а бытового и потребителей ИМЕННО ТРЕХФАЗНОГО питания в полном смысле этого слова в ней или нет совсем или от силы один-два.
Что означает фраза ИМЕННО ТРЕХФАЗНОГО? Рассмотрим трехфазных потребителей электропитания бытового или полупрофессионального назначения:

• электроплиты, мойки посуды, духовые шкафы и т.п.
• обогреватели, тепловые пушки, котлы, электросауны и т.п.
• различные насосы, станки, лифты, электроприводы с асинхронным реже синхронным двигателем и т.п.

Первые две категории устройств спроектированы таким образом, что используют каждую из фаз независимо, т.е. как будто бы это три отдельных прибора на каждую фазу подключенные каждый на свою фазу и помещенные в один корпус, с одной только особенностью - при отсутствии определенной одной фазы устройство не включится, на этой фазе блок управления всем устройством. При подключении таких устройств в ПСЕВДОТРЕХФАЗНУЮ сеть (трехфазная сеть, в которой по каждой фазе подана одна фаза без какого-либо угла сдвига между фазами) все эти устройства будут работать в АБСОЛЮТНО ШТАТНОМ режиме.
Совершенно иная картина в случае третьей группы устройств. Им требуется ИМЕННО ТРЕХФАЗНОЕ питание в полном смысле этого слова, т.е. между векторами напряжений фаз должен быть строго определенный угол сдвига и питание таких приборов от псевдотрехфазного питания НЕДОПУСТИМО. Электродвигатели этих устройств неизбежно сгорят.
Что делать если в бытовой сети все же имеются такие потребители. В первую очередь необходимо решить, требуется ли работа третьей группы устройств в случае питания от электростанции?

Первый вариант: не требуется
В этом случае необходима установка систем защиты 3-фазного питания для 3-фазных потребителей. При включении электростанции и подаче псевдотрехфазного питания, такая система отключит устройство и не позволит ему выйти из строя. Также эта система защитит это устройство при питании от основной сети, если качество электропитания не соответствует определенным требованиям, предъявляемым к питанию для трехфазных устройств. Причем количество требований по качеству трехфазного электропитания по просьбе заказчика или нормам завода изготовителя устройства можно как значительно расширить, увеличив степень защищенности оборудования, так и сократить до минимума.

Второй вариант: требуется
В этом случае возможен ряд решений:

• Установка трехфазной электростанции на всю систему электроснабжения
• Установка однофазной электростанции на всю систему электроснабжения, а на трехфазных потребителей отдельная установка трехфазной электростанции меньшей мощности
• Установка однофазной электростанции на всю систему электроснабжения и установка на каждое трехфазное устройство частотных преобразователей , которые обеспечат работу этих устройств от однофазной сети, преобразуя ее в трехфазную
• Установка догрузочных модулей
• Иное решение

Тема частотных преобразователей рассмотрена в соответствующей статье.

Исходя из вышеизложенного становится ясно, что ответ применять или не применять трехфазную электростанцию для обеспечения питания сети трехфазного электроснабжения бытового назначения в каждом отдельном случае должен решаться индивидуально и лучше всего специалистом по техническому заданию, сформулированному заказчиком или хотя бы при консультации со специалистом.