🥇Đặc điểm hệ thống cấp điện sử dụng DDIBP

Đặc điểm hệ thống cấp điện sử dụng Nguồn điện liên tục động Diesel (DDDIUPS)

Trong phần trình bày sau đây, tác giả sẽ cố gắng tránh những lời sáo rỗng về tiếp thị và sẽ chỉ dựa vào kinh nghiệm thực tế. DDIBP từ HITEC Power Protection sẽ được mô tả là đối tượng thử nghiệm.

Thiết bị cài đặt DDIBP

Thiết bị DDIBP, từ quan điểm cơ điện, trông khá đơn giản và có thể dự đoán được.
Nguồn năng lượng chính là Động cơ Diesel (DE), có đủ công suất, có tính đến hiệu quả lắp đặt, để cung cấp điện liên tục trong thời gian dài cho phụ tải. Theo đó, điều này đặt ra các yêu cầu khá nghiêm ngặt về độ tin cậy, khả năng sẵn sàng phóng và tính ổn định trong vận hành của nó. Vì vậy, việc sử dụng DD của tàu được nhà cung cấp sơn lại từ màu vàng sang màu riêng là hoàn toàn hợp lý.

Là một bộ chuyển đổi thuận nghịch từ năng lượng cơ học thành năng lượng điện và ngược lại, hệ thống lắp đặt bao gồm một máy phát điện có động cơ có công suất vượt quá công suất định mức của hệ thống lắp đặt để cải thiện, trước hết, các đặc tính động của nguồn điện trong các quá trình nhất thời.

Do nhà sản xuất tuyên bố cung cấp nguồn điện liên tục nên hệ thống lắp đặt có chứa một bộ phận duy trì nguồn điện cho tải trong quá trình chuyển đổi từ chế độ vận hành này sang chế độ vận hành khác. Bộ tích lũy quán tính hoặc khớp nối cảm ứng phục vụ mục đích này. Nó là một vật thể khổng lồ quay với tốc độ cao và tích lũy năng lượng cơ học. Nhà sản xuất mô tả thiết bị của mình là một động cơ không đồng bộ bên trong động cơ không đồng bộ. Những thứ kia. Có một stator, một rôto bên ngoài và một rôto bên trong. Hơn nữa, rôto bên ngoài được kết nối chắc chắn với trục chung của hệ thống lắp đặt và quay đồng bộ với trục của động cơ-máy phát điện. Rôto bên trong còn quay tương đối với rôto bên ngoài và thực chất là một thiết bị lưu trữ. Để cung cấp năng lượng và sự tương tác giữa các bộ phận riêng lẻ, bộ chổi than có vòng trượt được sử dụng.

Để đảm bảo truyền năng lượng cơ học từ động cơ đến các bộ phận còn lại của hệ thống lắp đặt, bộ ly hợp quá tốc độ được sử dụng.

Phần quan trọng nhất của quá trình cài đặt là hệ thống điều khiển tự động, bằng cách phân tích các thông số vận hành của từng bộ phận, sẽ ảnh hưởng đến việc điều khiển toàn bộ quá trình cài đặt.
Ngoài ra, yếu tố quan trọng nhất của hệ thống lắp đặt là lò phản ứng, cuộn cảm ba pha có đầu nối cuộn dây, được thiết kế để tích hợp hệ thống lắp đặt vào hệ thống cấp điện và cho phép chuyển đổi tương đối an toàn giữa các chế độ, hạn chế dòng điện cân bằng.
Và cuối cùng, các hệ thống con phụ trợ, nhưng không có nghĩa là thứ cấp - thông gió, cung cấp nhiên liệu, làm mát và xả khí.

Các chế độ hoạt động của cài đặt DDIBP

Tôi nghĩ sẽ hữu ích khi mô tả các trạng thái khác nhau của quá trình cài đặt DDIBP:

chế độ hoạt động TẮT

Phần cơ khí của quá trình cài đặt là bất động. Nguồn điện được cung cấp cho hệ thống điều khiển, hệ thống làm nóng sơ bộ của xe cơ giới, hệ thống sạc nổi cho ắc quy khởi động và bộ thông gió tuần hoàn. Sau khi làm nóng trước, quá trình cài đặt đã sẵn sàng để bắt đầu.

chế độ hoạt động BẮT ĐẦU

Khi lệnh BẮT ĐẦU được đưa ra, DD khởi động, quay rôto ngoài của bộ truyền động và máy phát động cơ thông qua ly hợp chạy quá mức. Khi động cơ nóng lên, hệ thống làm mát của nó sẽ được kích hoạt. Sau khi đạt tốc độ vận hành, rôto bên trong của bộ truyền động bắt đầu quay (sạc). Quá trình sạc thiết bị lưu trữ được đánh giá gián tiếp bởi dòng điện mà nó tiêu thụ. Quá trình này mất 5-7 phút.

Nếu có nguồn điện bên ngoài, phải mất một thời gian để đồng bộ hóa lần cuối với mạng bên ngoài và khi đạt được mức độ đồng pha đủ, hệ thống cài đặt sẽ được kết nối với mạng đó.

DD giảm tốc độ quay và chuyển sang chu trình làm mát, mất khoảng 10 phút, sau đó dừng lại. Bộ ly hợp chạy quá mức sẽ ngắt kết nối và việc lắp đặt tiếp tục quay được hỗ trợ bởi động cơ-máy phát điện đồng thời bù đắp tổn thất trong bộ tích lũy. Quá trình cài đặt đã sẵn sàng cấp nguồn cho tải và chuyển sang chế độ UPS.

Trong trường hợp không có nguồn điện bên ngoài, hệ thống lắp đặt sẵn sàng cấp nguồn cho tải và nhu cầu riêng của nó từ động cơ-máy phát điện và tiếp tục hoạt động ở chế độ DIESEL.

chế độ vận hành DIESEL

Ở chế độ này, nguồn năng lượng là DD. Động cơ-máy phát quay nhờ nó cung cấp năng lượng cho tải. Động cơ-máy phát điện như một nguồn điện áp có đáp ứng tần số rõ rệt và có quán tính đáng chú ý, phản ứng chậm trễ trước những thay đổi đột ngột về cường độ tải. Bởi vì Nhà sản xuất hoàn thiện việc lắp đặt với hoạt động DD hàng hải ở chế độ này chỉ bị giới hạn bởi lượng nhiên liệu dự trữ và khả năng duy trì chế độ nhiệt của quá trình lắp đặt. Ở chế độ vận hành này, mức áp suất âm thanh gần nơi lắp đặt vượt quá 105 dBA.

Chế độ hoạt động của UPS

Ở chế độ này, nguồn năng lượng là mạng bên ngoài. Động cơ-máy phát, được kết nối qua một cuộn kháng với cả mạng bên ngoài và tải, hoạt động ở chế độ bù đồng bộ, bù trong giới hạn nhất định thành phần phản kháng của công suất tải. Nói chung, theo định nghĩa, việc cài đặt DDIBP được kết nối nối tiếp với mạng bên ngoài sẽ làm xấu đi các đặc tính của nó như một nguồn điện áp, làm tăng trở kháng bên trong tương đương. Ở chế độ vận hành này, mức áp suất âm thanh gần nơi lắp đặt là khoảng 100 dBA.

Trong trường hợp có sự cố với mạng bên ngoài, thiết bị sẽ bị ngắt kết nối khỏi mạng, lệnh sẽ được đưa ra để khởi động động cơ diesel và thiết bị chuyển sang chế độ DIESEL. Cần lưu ý rằng việc khởi động động cơ được làm nóng liên tục xảy ra mà không tải cho đến khi tốc độ quay của trục động cơ vượt quá các phần còn lại của hệ thống lắp đặt khi đóng ly hợp quá tốc. Thời gian khởi động và đạt tốc độ hoạt động điển hình của DD là 3-5 giây.

Chế độ hoạt động BỎ QUA

Nếu cần thiết, chẳng hạn như trong quá trình bảo trì, công suất tải có thể được chuyển trực tiếp từ mạng bên ngoài sang đường dây bypass. Việc chuyển sang đường bypass và ngược lại xảy ra với sự chồng chéo về thời gian phản hồi của các thiết bị chuyển mạch, điều này cho phép bạn tránh được tình trạng mất điện trong thời gian ngắn đối với tải vì Hệ thống điều khiển cố gắng duy trì cùng pha giữa điện áp đầu ra của hệ thống lắp đặt DDIBP và mạng bên ngoài. Trong trường hợp này, chế độ vận hành của bản cài đặt không thay đổi, tức là. nếu DD đang hoạt động thì nó sẽ tiếp tục hoạt động hoặc bản thân quá trình cài đặt được cấp nguồn từ mạng bên ngoài thì nó sẽ tiếp tục.

chế độ hoạt động DỪNG

Khi lệnh STOP được đưa ra, nguồn điện tải sẽ được chuyển sang đường dây bypass và nguồn điện cung cấp cho máy phát động cơ và thiết bị lưu trữ bị gián đoạn. Quá trình cài đặt tiếp tục quay theo quán tính trong một thời gian và sau khi dừng, nó sẽ chuyển sang chế độ TẮT.

Sơ đồ kết nối DDIBP và tính năng của chúng

Cài đặt đơn

Đây là tùy chọn đơn giản nhất để sử dụng DDIBP độc lập. Quá trình cài đặt có thể có hai đầu ra - NB (không ngắt, nguồn điện liên tục) mà không làm gián đoạn nguồn điện và SB (ngắt ngắn, nguồn điện được đảm bảo) với sự gián đoạn nguồn điện trong thời gian ngắn. Mỗi đầu ra có thể có đường vòng riêng (xem Hình 1.).

Hình 1

Đầu ra NB thường được kết nối với một tải tới hạn (IT, bơm tuần hoàn làm lạnh, máy điều hòa không khí chính xác) và đầu ra SB là một tải mà việc gián đoạn nguồn điện trong thời gian ngắn là không nghiêm trọng (máy làm lạnh lạnh). Để tránh mất hoàn toàn nguồn điện cho tải tới hạn, việc chuyển đổi đầu ra lắp đặt và mạch rẽ nhánh được thực hiện với sự chồng chéo về thời gian và dòng điện trong mạch được giảm xuống giá trị an toàn do điện trở phức tạp của bộ phận. của cuộn dây lò phản ứng.

Cần đặc biệt chú ý đến việc cấp nguồn từ DDIBP tới tải phi tuyến, tức là tải, được đặc trưng bởi sự hiện diện của một lượng hài đáng chú ý trong thành phần quang phổ của dòng điện tiêu thụ. Do đặc thù hoạt động của máy phát đồng bộ và sơ đồ kết nối, điều này dẫn đến sự biến dạng của dạng sóng điện áp ở đầu ra của hệ thống lắp đặt, cũng như sự xuất hiện của các thành phần hài của dòng điện tiêu thụ khi hệ thống lắp đặt được cấp nguồn từ mạng điện áp xoay chiều bên ngoài.

Dưới đây là hình ảnh về hình dạng (xem Hình 2) và phân tích hài hòa của điện áp đầu ra (xem Hình 3) khi được cấp nguồn từ mạng bên ngoài. Hệ số méo hài vượt quá 10% với tải phi tuyến khiêm tốn ở dạng bộ biến tần. Đồng thời, quá trình cài đặt không chuyển sang chế độ diesel, điều này khẳng định rằng hệ thống điều khiển không giám sát một thông số quan trọng như hệ số méo hài của điện áp đầu ra. Theo quan sát, mức độ méo sóng hài không phụ thuộc vào công suất tải mà phụ thuộc vào tỷ số công suất của tải phi tuyến và tải tuyến tính, và khi thử nghiệm trên tải nhiệt hoạt động thuần túy, dạng điện áp ở đầu ra của cài đặt thực sự gần với hình sin. Nhưng tình huống này rất xa so với thực tế, đặc biệt là khi nói đến thiết bị kỹ thuật cấp nguồn bao gồm bộ biến tần và tải CNTT có bộ nguồn chuyển mạch không phải lúc nào cũng được trang bị bộ điều chỉnh hệ số công suất (PFC).

Hình 2

Hình 3

Trong sơ đồ này và các sơ đồ tiếp theo, có ba trường hợp đáng chú ý:

Kết nối điện giữa đầu vào và đầu ra của quá trình cài đặt.
Sự mất cân bằng tải pha từ đầu ra đến đầu vào.
Cần có các biện pháp bổ sung để giảm sóng hài dòng điện tải.
Các thành phần hài của dòng điện tải và độ méo gây ra bởi dòng quá độ từ đầu ra đến đầu vào.

Mạch song song

Để nâng cao hệ thống cung cấp điện, các khối DDIBP có thể được kết nối song song, kết nối các mạch đầu vào và đầu ra của từng khối riêng lẻ. Đồng thời, cần phải hiểu rằng việc lắp đặt mất đi tính độc lập và trở thành một phần của hệ thống khi đáp ứng các điều kiện đồng bộ và cùng pha; trong vật lý, điều này được gọi bằng một từ - mạch lạc. Từ quan điểm thực tế, điều này có nghĩa là tất cả các cài đặt có trong hệ thống phải hoạt động ở cùng một chế độ, tức là, ví dụ: tùy chọn có hoạt động một phần từ DD và hoạt động một phần từ mạng bên ngoài không được chấp nhận. Trong trường hợp này, đường bypass được tạo chung cho toàn bộ hệ thống (xem Hình 4).

Với sơ đồ kết nối này, có hai chế độ nguy hiểm tiềm ẩn:

Kết nối cài đặt thứ hai và các cài đặt tiếp theo với bus đầu ra của hệ thống trong khi vẫn duy trì các điều kiện gắn kết.
Ngắt kết nối một cài đặt duy nhất khỏi bus đầu ra trong khi vẫn duy trì các điều kiện kết hợp cho đến khi các công tắc đầu ra được mở.

Hình 4

Việc tắt khẩn cấp một cài đặt có thể dẫn đến tình trạng nó bắt đầu chạy chậm lại nhưng thiết bị chuyển mạch đầu ra vẫn chưa mở. Trong trường hợp này, trong một thời gian ngắn, độ lệch pha giữa hệ thống lắp đặt và phần còn lại của hệ thống có thể đạt đến giá trị khẩn cấp, gây ra đoản mạch.

Bạn cũng cần chú ý đến việc cân bằng tải giữa các lần cài đặt riêng lẻ. Trong thiết bị được xem xét ở đây, việc cân bằng được thực hiện do đặc tính tải rơi của máy phát. Do đặc điểm không lý tưởng và không giống nhau của các trường hợp cài đặt giữa các lần cài đặt nên sự phân bổ cũng không đồng đều. Ngoài ra, khi đạt đến giá trị tải tối đa, việc phân phối bắt đầu bị ảnh hưởng bởi các yếu tố dường như không đáng kể như chiều dài của đường dây được kết nối, điểm kết nối với mạng lưới phân phối của hệ thống lắp đặt và tải, cũng như chất lượng (điện trở chuyển tiếp). ) của chính các kết nối.

Chúng ta phải luôn nhớ rằng DDIBP và thiết bị chuyển mạch là các thiết bị cơ điện có mô men quán tính đáng kể và thời gian trễ đáng chú ý để đáp ứng với các hành động điều khiển từ hệ thống điều khiển tự động.

Mạch song song với kết nối điện áp “trung bình”

Trong trường hợp này, máy phát được nối với lò phản ứng thông qua máy biến áp có tỷ số biến đổi thích hợp. Do đó, lò phản ứng và máy chuyển mạch hoạt động ở mức điện áp “trung bình” và máy phát điện hoạt động ở mức 0.4 kV (xem Hình 5).

Hình 5

Với trường hợp sử dụng này, bạn cần chú ý đến bản chất của tải cuối cùng và sơ đồ kết nối của nó. Những thứ kia. nếu tải cuối cùng được kết nối thông qua máy biến áp giảm áp thì phải lưu ý rằng việc kết nối máy biến áp với mạng lưới cung cấp rất có thể đi kèm với quá trình đảo ngược từ hóa của lõi, từ đó gây ra sự gia tăng tiêu thụ dòng điện và, do đó, điện áp sụt giảm (xem Hình 6).

Thiết bị nhạy cảm có thể không hoạt động chính xác trong tình huống này.

Ít nhất đèn quán tính thấp sẽ nhấp nháy và bộ biến tần động cơ mặc định được khởi động lại.

Hình 6

Mạch có bus đầu ra “tách”

Để tối ưu hóa số lượng cài đặt trong hệ thống cung cấp điện, nhà sản xuất đề xuất sử dụng sơ đồ có bus đầu ra “tách rời”, trong đó các cài đặt song song cả ở đầu vào và đầu ra, trong đó mỗi cài đặt được kết nối riêng lẻ với nhiều hơn một xe buýt đầu ra. Trong trường hợp này, số lượng đường bypass phải bằng số lượng bus đầu ra (xem Hình 7).

Cần phải hiểu rằng các bus đầu ra không độc lập và được kết nối điện với nhau thông qua các thiết bị chuyển mạch của mỗi hệ thống lắp đặt.

Do đó, bất chấp sự đảm bảo của nhà sản xuất, mạch này đại diện cho một nguồn cung cấp điện có dự phòng bên trong, trong trường hợp mạch song song, có một số đầu ra được kết nối bằng điện.

Hình 7

Ở đây, cũng như trường hợp trước, cần chú ý không chỉ đến việc cân bằng tải giữa các cài đặt mà còn giữa các bus đầu ra.

Ngoài ra, một số khách hàng còn phản đối việc cung cấp thực phẩm “bẩn”, tức là. sử dụng đường vòng để tải ở bất kỳ chế độ vận hành nào. Với cách tiếp cận này, chẳng hạn như trong các trung tâm dữ liệu, một sự cố (quá tải) trên một trong các nan hoa sẽ dẫn đến sự cố hệ thống khiến tải trọng bị tắt hoàn toàn.

Vòng đời của DDIBP và tác động của nó đến toàn bộ hệ thống cung cấp điện

Chúng ta không được quên rằng việc lắp đặt DDIBP là các thiết bị cơ điện đòi hỏi sự chú ý, ít nhất phải nói là thái độ tôn kính và bảo trì định kỳ.

Lịch trình bảo trì bao gồm ngừng hoạt động, tắt máy, vệ sinh, bôi trơn (sáu tháng một lần), cũng như đưa máy phát điện vào tải thử nghiệm (mỗi năm một lần). Thông thường phải mất hai ngày làm việc để thực hiện một lần cài đặt. Và việc không có mạch được thiết kế đặc biệt để kết nối máy phát điện với tải thử nghiệm dẫn đến cần phải ngắt điện cho tải trọng.

Ví dụ: hãy lấy một hệ thống dự phòng gồm 15 DDDIUPS hoạt động song song được kết nối ở điện áp “trung bình” với một bus “chia đôi” trong trường hợp không có mạch chuyên dụng để kết nối tải thử nghiệm.

Với dữ liệu ban đầu như vậy, để bảo trì hệ thống trong 30(!) ngày theo lịch ở mọi chế độ cách ngày, cần phải ngắt điện một trong các bus đầu ra để kết nối tải thử nghiệm. Do đó, khả năng cung cấp điện cho tải trọng của một trong các bus đầu ra là - 0,959 và trên thực tế thậm chí là 0,92.

Ngoài ra, việc quay trở lại mạch cung cấp điện cho tải trọng tiêu chuẩn sẽ yêu cầu bật số lượng máy biến áp giảm áp cần thiết, do đó sẽ gây ra hiện tượng sụt giảm điện áp nhiều lần trong toàn bộ hệ thống (!) liên quan đến sự đảo ngược từ hóa của máy biến áp.

Khuyến nghị sử dụng DDIBP

Từ những điều trên, một kết luận không mấy dễ chịu đã tự gợi ra - ở đầu ra của hệ thống cấp điện sử dụng DDIBP, điện áp không gián đoạn chất lượng cao (!) Sẽ xuất hiện khi đáp ứng tất cả các điều kiện sau:

Nguồn điện bên ngoài không có nhược điểm đáng kể;
Tải hệ thống không đổi theo thời gian, có tính chất chủ động và tuyến tính (hai đặc điểm cuối không áp dụng cho thiết bị trung tâm dữ liệu);
Không có biến dạng nào trong hệ thống do chuyển đổi các phần tử phản ứng.

Tóm lại, có thể đưa ra các khuyến nghị sau:

Tách các hệ thống cung cấp điện của thiết bị kỹ thuật và CNTT, sau đó chia chúng thành các hệ thống con để giảm thiểu ảnh hưởng lẫn nhau.
Dành riêng một mạng riêng để đảm bảo khả năng phục vụ một hệ thống lắp đặt duy nhất với khả năng kết nối tải thử nghiệm ngoài trời với công suất tương đương với một hệ thống lắp đặt duy nhất. Chuẩn bị địa điểm và phương tiện cáp để kết nối cho những mục đích này.
Thường xuyên theo dõi sự cân bằng tải giữa các bus điện, các hệ thống lắp đặt và pha riêng lẻ.
Tránh sử dụng máy biến áp giảm áp được kết nối với đầu ra của DDIBP.
Kiểm tra và ghi lại cẩn thận hoạt động của các thiết bị tự động hóa và chuyển mạch điện để thu thập số liệu thống kê.
Để xác minh chất lượng cung cấp điện cho tải, hãy kiểm tra hệ thống lắp đặt và hệ thống sử dụng tải phi tuyến tính.
Khi bảo dưỡng, hãy tháo rời ắc quy khởi động và kiểm tra riêng chúng, vì... Mặc dù có sự hiện diện của cái gọi là bộ cân bằng và bảng khởi động dự phòng (RSP), do một pin bị lỗi, DD có thể không khởi động.
Thực hiện các biện pháp bổ sung để giảm thiểu sóng hài dòng tải.
Ghi lại các trường âm thanh và nhiệt của hệ thống lắp đặt, kết quả kiểm tra độ rung để phản ứng nhanh với những biểu hiện đầu tiên của các loại sự cố cơ học khác nhau.
Tránh thời gian lắp đặt ngừng hoạt động lâu dài, thực hiện các biện pháp phân bổ đồng đều tài nguyên động cơ.
Hoàn tất việc cài đặt với cảm biến rung để ngăn chặn các tình huống khẩn cấp.
Nếu trường âm thanh và nhiệt thay đổi, xuất hiện hiện tượng rung hoặc có mùi lạ, hãy ngừng sử dụng hệ thống ngay lập tức để chẩn đoán thêm.

PS Tác giả rất biết ơn những phản hồi về chủ đề của bài viết.

Nguồn: www.habr.com

Đặc điểm hệ thống cấp điện sử dụng DDIBP