Переключение питающей сети ЧП под нагрузкой

[Useful]

Здравствуйте, Уважаемые.
возник вопрос при проектировании алгоритмов управления насосом с 132 кВт двигателем. Двигатель управляется частотным преобразователем. Нагрузка на сеть ограничена, для ситуаций, когда нагрузка на сеть превышает 85% от номинальной должен запускаться дизель-генератор и после прогрева происходит перекоммутация двигателя с частотником на сеть от ДГУ. Подскажите, пожалуйста, переключение питающей сети необходимо делать через стоп двигателя или возможен вариант последовательного, но практически моментального переключения контакторов? Есть ли какие-то нормы по этому поводу и как поведет себя частотник при краткосрочном провале питания(генераторный режим и т.д.)?

- Вопрос даже поставлю по другому, насколько так делать не стоит?

[Ryzhij]

При кратковременной посадке питающего напряжения все известные мне частотники вываливаются в ошибку, и их надо перезапускать через кнопку/контакт сброса.
Т.е. движок на частотнике встанет.
Под нагрузкой я бы такое не проделывал, или применял бы схемы синхронизации сети от ДГУ с основной сетью.

[Useful]

Подскажите, пожалуйста, наш главный энергетик считает, что для синхронной работы от города и генератора необходимо разрешение энергокомпаний, а так же утверждения проекта и куча всякой лабуды, это так?

[Ryzhij]

Всё зависит от проекта. При решении "в лоб", которое будет допускать переток энергии от Вашего ДГУ в городскую сеть, это так.
Возможно, проще окажется отказаться от стандартного ЧП и осуществлять питание инвертора от двух параллельных по выходу выпрямителей - один с гор.сети, другой с ДГУ. Тут считать надоть, что почём.

[Useful]

Частотник на 132 кВт движок стоит не дешево, а движка два (по проекту). Во вторых, если я правильно понимаю, два частотника должны синхронизовать частоту между собой. Это стандартная функция в частотниках или потребуется какой-нибудь синхронизатор?

[Ryzhij]

Два частотника синхронизируются без проблем - это стандартная функция. Но используют её тогда, когда два двигателя приводят в движение один механизм. У вас так?

Если частотник(-ки) на 132 кВт будет(-ут) нестандартным(-ми), а с двумя выпрямителями, то в конечном итоге это может оказаться дешевле решения с синхронизацией питающих сетей.

[atamkosta]

Есть частотники так сказать наборные, т.е. сделаные не в корпусе, а в типовом шкафу. Вот такой частотник например от Данфосса (такой имею в сервисе) имеет между выпрямителем и инвертором обычные шины с вязанкой электролитов, вот в эту точку цепляется батарея (пучек аккумуляторов набранный на данное напряжение, шкаф-стойка с полками заставленными батареями) с точки зрения частотника это все те же электролиты. Далее, отключается контроль питания (его Вы переложите на АВР) и все работает. Так работают все большие бесперебойники: выпрямитель-инвертор, а вот в тире вклеяна батарея. У сименса по моему есть и готовое решение в сериях модульных частотников. Переключение же в голую под нагрузкой возможно, при отключении функции контроля питания, правда сократит жизнь частотника, да и всей поделки. Представляете какой фонтан искр будет при рекоммутации двух контакторов под мощностью около 100кВт. При этом образуется два броска экстратока которые в очень короткое время ликвидируют частотник или контакторы. По моему опыту отрыв 132кВт (защита компрессора выполнена на пускателях и токовых реле) требует ревизии каждые 5 выключений. На 560кВт в таком режиме контактные группы менять нужно после двух-трех остановок с нагрузкой. Переходное сопротивление со 120-140мкОм съехало на 4-6мОм. Что вызывает черезмерный нагрев контактных групп. Когда же аккумуляторы за выпрямителем то отрыв будет мягче намного.

[Никита]

Интересная затея:)
С мощностями и горсетью у Вас в любом случае будет веселуха, ибо если возникла необходимость в таком решении, то получается что установленная мощность превышает выделенную. Т.е. если с ними решение согласовывать - то история будет долгая и грустная.
Параллелить ДГУ с сетью - вариант, и даже управление потоком мощности решается не так сложно как кажется. TEB сможет готовые решения предложить, его хлеб :) Но все равно с горсетью придется долго воевать - очень они не любят чужих источников, начиная от финансовых проблем и заканчивая элементарной возможностью подать от вашего дизеля к ним встречного питания и необходимостью согласовать меры безопасности.
Вариант от Рыжего более приемлем. Два выпрямителя, один от сети, другой от ДГ. И общее звено постоянного тока. Тут, на первый взгляд, даже морочиться не придется с синхронизацией источников. При просадке сетевого питания конденсаторы сами возьмут от ДГ сколько им надо. Впрочем, это лишь необдуманная теория, на самом деле надо прикидывать и считать режимы.
И с учетом того, что у подавляющего большинства ПЧ на входе неуправляемые мосты - сами по себе шесть диодов не должно сильно увеличить цену. Но - это будет нетиповое решение, тут поставщики могут попытаться покрыть свои хлопоты.
А уж если частоников два... Тут можно вообще попробовать решить проблему "в лоб", подключив один к сети, другой к ДГ и соединив шинки пост. тока.
Это тоже не к действию, а к обдумыванию, тоже надо проверять... Потянет ли один выпрямитель, как будут работать защиты в голове, если в постоянке коротнет, что произойдет при пробое какого-нибудь диода.. Вечер просто, мысли вслух высказываю, а думать уже лень.. :)
Ну а самое правильное в данной ситуации - крутить насос валом дизеля без промежуточного электричества, но это вряд-ли реализуемо раз уж тема возникла..

[atamkosta]

Варум нихт? Последнее очень даже реализуемо. Как в подводной лодке :-) На вал дизеля следом за генератором одевается еще один синхронник и ура. Причем синхронник можно и 10кВ -вый и съекономить на трансе. Дизель в декомпрессию и он будет молотить как веялка без особого сопротивления, в случае же нужды подать топливо, опустить клапана, открыть воздухан и вывести синхронник из мощности дело вполне реализуемое. Экономия на тр-ре, частотнике и прочее прочее прочее. Т-ру дизеля можно поддерживать подогревая охлаждающую воду ТЭНом, во время холостого цикла, как греют картер в холодильных компрессорах в простой.

[Jackson]

Советую решать проблему в корне. А именно, перевод питания с ДГ на сеть и обратно - с синхронизацией и кратковременной параллелью. Для понимания порядка цен: контроллер который выполняет АВР сети ДГ без синхронизации - 14 т.р. (такой), тот что с синхронизацией - 50 т.р (такой). Тут Важный момент: ДГ должен быть готов к такой работе: должны быть управляемые регуляторы оборотов и напряжения, статизм по частоте и напряжению настроен (при нормальных регуляторах это процедура на 10 минут максимум).

В противном случае, моё мнение - через останов двигателя.

Варум нихт? Последнее очень даже реализуемо. Как в подводной лодке :-) На вал дизеля следом за генератором одевается еще один синхронник и ура. Причем синхронник можно и 10кВ -вый и съекономить на трансе. Дизель в декомпрессию и он будет молотить как веялка без особого сопротивления, в случае же нужды подать топливо, опустить клапана, открыть воздухан и вывести синхронник из мощности дело вполне реализуемое. Экономия на тр-ре, частотнике и прочее прочее прочее. Т-ру дизеля можно поддерживать подогревая охлаждающую воду ТЭНом, во время холостого цикла, как греют картер в холодильных компрессорах в простой.

А вот так точно делать не надо. После таких извращенных решений когда со временем что-то ломается, нам потом звонят (от безысходности) и людей становится искренне жалко.

Решение должно быть простым, а агрегаты - легкозаменяемыми и стандартными. А тут предлагают врезку в ГБЦ управляемых клапанов для декомпрессии и руление топливом - проданный с завода ДГ-агрегат при таких доработках однозначно теряет гарантию. И кто потом будет обслуживать всю эту кухню?

Пусть дизель стоит в постоянном горячем резерве (это тоже стандартная функция любой дизельной автоматики и на себя её брать не надо). А еще вариант, при любом пуске двигателя сначала пускать ДГ, переходить на него, и только потом пускать Ваш привод, останов в обратной последовательности. Персоналу это будет проще и понятнее. Тут и автоматизировать тогда нечего - простой дизельный контроллер всё сам сделает по внешней команде.

[Jackson]

Подскажите, пожалуйста, наш главный энергетик считает, что для синхронной работы от города и генератора необходимо разрешение энергокомпаний, а так же утверждения проекта и куча всякой лабуды, это так?

Для подключения в параллель с сетью - формально да. Однако всё облегчается тем что параллельная работа кратковременная, без экспорта мощности, и ДГ (как я понял) совершенно смешной мощности. Немало предприятий проделывают эту процедуру ничего не согласовывая или по каким-то договоренностям. Иные получают ТУ на подключение, сети конечно пытаются это всё раздуть до размеров строительства новых ТПшек и замены ЗРУ, но это всё притянуто за уши и реально при таких мощностях даже защиты не нужно перестраивать - и есть, как я уже сказал, предприятия которые получают такие ТУ и прекрасно себе работают.

Сети сознательно усложняют получение таких ТУ по очень простой причине: нет никаких нормативов и никакой теоретической и практической базы знаний по этому вопросу. По идее сети, давая такое разрешение, должны перенастроить свои защиты под новый источник, но как - они и сами не знают. Вот и сплавляют эти проблемы на того кто хочет подключиться. Процедура получения ТУ усложнена до такой степени чтобы автор идеи от неё отказался сам, и не создавал им головную боль.

Один нюанс. Должна быть обеспечена быстродействующая защита от исчезновения сети. При её отсутствии есть все шансы угробить агрегат и ГРЩ если вдруг в момент параллели отрубится сеть - агрегат улетит в космос, в буквальном смысле. Случаи были.

[Jackson]

Всё зависит от проекта. При решении "в лоб", которое будет допускать переток энергии от Вашего ДГУ в городскую сеть, это так.

Не согласен. Нормальная автоматика может хоть нулевой экспорт держать неограниченное время.

Возможно, проще окажется отказаться от стандартного ЧП и осуществлять питание инвертора от двух параллельных по выходу выпрямителей - один с гор.сети, другой с ДГУ. Тут считать надоть, что почём.

Да, это, пожалуй, решение. Дорогое только. Надо считать. Возможно рентабельнее окажется питать привод всегда только от ДГ, заблаговременно на него переходя, как я писал вышею

[atamkosta]

Ваш вариант разумеется более правильный. И похоже самый экономный.

ЗЫ: большие дизеля имеют механическую декомпрессию, те же челябинские и катерпилары, по крайней мере на бульдозерах. На счет же генераторых дизелей, увы не осведомлен, это Ваша епархия.

[Jackson]

Да, большие агрегаты имеют декомпрессию, но вручную. Речь о замене клапанов - потеря гарантии. И потом, например CAT (да пожалуй любой поставщик) тут же снимет гарантию если узнает что его машину вертели таким способом, и будет прав. Так что такая модернизация агрегата - на свой страх и риск. Плюс износ машины, которая вроде бы не работала, а износ идет, моторесурс расходуется. Не, извращение это редкостное - крутить агрегат без топлива.

[Никита]

Варум нихт? Последнее очень даже реализуемо. Как в подводной лодке :-)

Есть у меня и такая специальность :) Нет на лодках (ес-но рассматриваем старые, с частичным электродвижением) такой схемы. Стоит шинно-пневматическая муфта между дизелем и обратимой машиной постоянного тока. Крутятся вместе только когда дизель работает. Ну или при проворачивании, да и то это ненормальное явление. Ибо нефиг его постоянно обкатывать, TEB прав.
Вообще подробности нужны - описание технологии, доступная мощность, схемку неплохо б...

[Jackson]

Да, однолинейная схема не помешала бы, чтоб видеть где сеть, где ДГ, где наш ЧП и где остальные потребители.

[Jackson]

А можно еще проще. Питание частотника повесить прямо на ДГ. Нужен ПЧ - стартуй ДГ, и никаких коммутаций. Во!

Тогда, если пойти дальше: зачем нам промежуточное звено, то есть ПЧ? Есть же дизель-насосные агрегаты. Дизель крутит сразу насос, и всё. Управляйте частотой вращения Дизеля. Берёте дизель с широким диапазоном регулирования оборотов - и вперёд. Как раз такие делаются сейчас на Ярославском Турбомоторном, и ещё где-то есть. Знаю об этом постольку, поскольку один из наших заказчиков решал как раз обратную задачу - пытался заставить дизель с шибко переменными оборотами стабильно держать 1500 об/мин без замены регулятора, и это ему удалось. А если Дизель цифровой - это просто песня, шли ему по CAN задание частоты и следи как отрабатывает, и всё.

[Никита]

Есть же дизель-насосные агрегаты. ДГ крутит сразу насос, и всё.

Ну я это и имел в виду. Но тут надо баланс мощностей смотреть. А то может получиться что сети не хватает совсем чуть-чуть по производительности, а топливо жечь придется на всю мощь насоса.
Иначе затея действительно не имеет особого смысла - проще топливной рейкой регулировать чем ПЧ ставить...

[Jackson]

При эксплуатации дизелей ключевым является не столько топливо, сколько моторесурс. По моторесурсу закладываются деньги на ТО, на капиталку, на замену агрегата. Вопрос в том сколько агрегат будет работать. Топлива он сожрет столько насколько будет загружен, ну и естественно чем больше загрузка тем КПД выше (на холостом ходу крутить агрегат бестолково).

Что до идеи с дизель-насосом - тут уже автор должен думать и смотреть. Дизель-насос имеет некоторую инерционность, у связки ДГ-ПЧ-насос постоянная времени будет меньше.

Ну и деньги. Самое дешевое и простое решение - питать ПЧ только от ДГ. Посложнее в реализации (но ненамного) - переход на питание от ДГ перед стартом насоса. Дизель-насос - это уже сложнее, это серьезная модернизация или замена агрегата целиком.

[Никита]

Сожрать-то он сожрет. Только если топливо не краденое и речь не про НПЗ - электричество все равно дешевле будет. Если есть возможность 80% работы совершать электричеством а 20% дизелем - зачем отключать сеть и жечь дизтопливо на все сто? Про ресурс - да, согласен.
Инерционность обычно не сильно принципиальна, наоборот, трубы будут целее.
А с точки зрения экономии я бы все же задумался про второй выпрямитель и общее звено постоянного тока. Затраты тут сильно вырасти не должны, вообще в ПЧ примерно треть стоимости - это электролиты, вторая треть - IGBT и мозги, ну а остальное - входной мост, ТСН, корпус и добавленная стоимость. Только тут толковый схемотехник нужен, на него затраты будут большими:)

[Jackson]

Да, надо обсчитывать все решения. Хотелось бы чтоб автор потом рассказал какое решение все-таки выбрано.

[Jackson]

Сожрать-то он сожрет. Только если топливо не краденое и речь не про НПЗ - электричество все равно дешевле будет. Если есть возможность 80% работы совершать электричеством а 20% дизелем - зачем отключать сеть и жечь дизтопливо на все сто?

Во-1-х топливо на все 100 жечься не будет - оно будет жечься столько, сколько потребует нагрузка, плюс КПД. Но важен тут не расход топлива, а расход ресурса - с точки зрения эксплуатации. Вы же когда на машине ездите, заливку топлива в горловину воспринимаете как должное, а визитам на сервис не так рады как визитам на АЗС (потому что это простой).
Во-2-х, простота эксплуатации тоже играет немаловажную роль. Для экономии топлива можно запараллелить агрегат с сетью постоянно, можно еще ветряк запараллелить и солнечную батарею. Но какой это геморрой?! Когда можно просто нажать кнопку "пуск" для дизеля и дальше всё произойдет само (дизель пускается, выходит на обороты, питание переключается на дизель, выдается разрешение на запуск ПЧ) и остановить так же просто: нажали "стоп" на дизеле - ПЧ отключается, питание переключается на сеть, ДГ расхолаживается и останавливается. А если ПЧ питается только от дизеля - то и еще проще. Поймите, что это нам инженерам больше нравится красивое инженерное решение, а персоналу на всю эту красоту чхать - им надо попроще, чтобы приходить на смену с недосыпа и не напрягать мозг массой знаний и операций. И наличие сложного решения подразумевает наличие квалифицированного персонала под обслуживание всей нагороженной кухни. Чем проще решение - тем ниже квалификация персонала, тем проще его (персонал) найти и тем меньше ему можно платить зарплату. Тоже аргумент.

Пример простоты эксплуатации - наш парк аттракционов. Там 6 ДГ питающих аттракционы, работает обычно столько ДГ, сколько надо по фактической нагрузке. При запуске первого любого аттракциона парк тут же отключается от сети и садится на ДГ. При пуске следующего аттракциона - включается второй ДГ, далее третий и столько сколько нужно. Отсановка парка - в обратном порядке. От города парк питается только тогда, когда не работает - потребляет только офис, освещение, будки охраны. Так оно спокойнее и надёжнее, поверьте.

Чтобы не гонять агрегат вхолостую при сильно переменных нагрузках, ставят несколько ДГ, на малых нагрузках работает один, затем автоматически подключается второй если нагрузка растет. Но в данном случае это не вариант - рентабельнее иметь один агрегат на 100 кВт чем два по 50 кВт, хотя это надо считать. И потом, когда нагрузка растет и нужен второй ДГ, он не подключится мгновенно - ему нужно секунд 30-60 чтобы раскрутиться, синхронизироваться и распределить нагрузку, поэтому резерв надо стартовать заблаговременно. А один большой агрегат когда он уже запущен, всегда готов к приему полной нагрузки, если скажем насос качал почти вхолостую и вдруг понадобилась полная производительность - проблем не будет.

[Pashkevich]

Подскажите, пожалуйста, наш главный энергетик считает, что для синхронной работы от города и генератора необходимо разрешение энергокомпаний, а так же утверждения проекта и куча всякой лабуды, это так?

Если работать будете без выдачи мощности в сеть - проблем не будет. Не помню, правда, нужны ли разрешения на параллель,но могу узнать, если хотите.

[Jackson]

Подскажите, пожалуйста, наш главный энергетик считает, что для синхронной работы от города и генератора необходимо разрешение энергокомпаний, а так же утверждения проекта и куча всякой лабуды, это так?

Если работать будете без выдачи мощности в сеть - проблем не будет. Не помню, правда, нужны ли разрешения на параллель,но могу узнать, если хотите.

Мне интересны детали. Узнайте пожалуйста. Работа кратковременная, без экспорта в сеть.

Спасибо!

[Kenai]

Вроде бы у Vacon есть решение по синхронизации питающей сети.