Что такое дизельный генератор с черным пуском? Определение, принцип работы и руководство по выбору

Когда региональная сеть выходит из строя, электростанция теряет больше, чем просто мощность. Он теряет электричество, необходимое для работы собственных охлаждающих насосов, систем смазки, панелей управления и автоматических выключателей. Без этой вспомогательной энергии установка не сможет перезапуститься, даже если первичный двигатель и генератор не повреждены. Дизельный генератор с черным пуском — это часть оборудования, которая выходит из этого тупика: он запускается независимо, питает вспомогательные устройства станции и обеспечивает энергию запуска, необходимую для возврата в работу более крупных агрегатов. В этой статье объясняется, что означает черный старт, как работают эти генераторы, чем они отличаются от стандартных аварийных комплектов и какие технические критерии имеют наибольшее значение при их выборе.

Что такое черный старт в производстве электроэнергии?

В терминологии коммунальных предприятий «черный старт» — это процедура, используемая для восстановления генерирующей станции, изолированной сети или всей сети после полного отключения электроэнергии с использованием только оборудования, которое может начать работу без какого-либо внешнего электропитания. Фраза «черный старт» относится к условиям на момент начала процедуры: неработающая шина, темная диспетчерская и отсутствие напряжения где-либо в локальной сети.

Эта концепция напрямую связана с мощностью обслуживания станции. Каждой электростанции необходима вспомогательная мощность для насосов водяной рубашки рубашки, насосов смазочного масла, вентиляторов воздуха для горения, систем возбуждения, зарядных устройств аккумуляторов и средств управления распределительными устройствами. При нормальной работе эта мощность поступает от собственного генератора станции или из сети. В случае отключения электроэнергии оба источника отсутствуют. Таким образом, блок черного пуска является первым источником питания переменного тока в последовательности восстановления. После запуска он подает питание на вспомогательный трансформатор станции, который поддерживает оборудование, необходимое для запуска более крупных турбин или двигателей.

Дизельные генераторы являются наиболее практичной технологией черного запуска для большинства установок, поскольку они автономны и быстры. Дизель-генераторная установка с исправным аккумулятором, электронным регулятором и надежным автоматическим регулятором напряжения может перейти от состояния покоя к полному напряжению за считанные секунды без использования пара, газа под высоким давлением или внешнего источника запуска. Вот почему коммунальные предприятия и крупные промышленные операторы выбирают специальные дизель-генераторные установки, предназначенные для запуска в режиме «черного» режима вместо того, чтобы адаптировать обычные резервные машины.

OEM/ODM Diesel Gensets Manufacturers, Factory

OEM/ODM производители дизельных генераторных установок, завод Являясь китайским производителем дизельных генераторных установок и заводом OEM/ODM дизельных генераторных установок, компания Jiangsu Jianghao Generator Set Co., Ltd. производит дизельные генераторные установки... Посмотреть продукт →

Как работает дизельный генератор с черным пуском

Для каждой установки предусмотрена своя письменная процедура восстановления, но последовательность действий при полном запуске дизельного двигателя следует той же логике. Типичное восстановление с использованием одного генератора с черным стартом и одного более крупного блока без черного запуска выглядит следующим образом:

Команда пуска поступает из диспетчерской, от удаленной системы SCADA или от локального оператора. Система запуска генератора получает энергию от специального аккумулятора постоянного тока. На данном этапе электроснабжение не задействовано.
Дизельный двигатель проворачивается, зажигается и разгоняется до номинальной скорости. Электронный регулятор стабилизирует частоту вращения двигателя и поддерживает номинальную частоту, обычно 50 Гц или 60 Гц.
Автоматический регулятор напряжения создает напряжение на клеммах. Используя остаточный магнетизм плюс контролируемый ток возбуждения, генератор достигает номинального напряжения в течение нескольких секунд.
Выключатель генератора замыкается на обесточенную станционную шину. Блок черного пуска подает питание на вспомогательный трансформатор, системы управления, зарядные устройства аккумуляторов и нагрузки станции.
Когда вспомогательные устройства станции находятся под напряжением, можно запустить более крупный энергоблок. Черный пусковой комплект обеспечивает мощность запуска и возбуждения этого устройства, выступая в качестве источника восстановления, говоря языком утилит.
Каждая машина, подключаемая к сети, синхронизируется с работающей установкой, а нагрузка распределяется по растущему острову. Затем остров привязывается к соседним восстановленным участкам до тех пор, пока более широкая сеть не будет снова подключена.

Один из самых ответственных моментов – подбор холодной нагрузки. Когда трансформаторы, двигатели и системы управления получают питание от обесточенной системы, они потребляют пусковые токи, намного превышающие их нормальные рабочие значения. Генератор с черным пуском должен быть рассчитан и настроен так, чтобы справляться с такими скачками напряжения без чрезмерной частоты или падения напряжения, а также без отключения автоматического выключателя. На практике это обычно означает, что номинал устройства превышает расчетную установившуюся вспомогательную нагрузку, а настройки регулятора и АРН настроены на большие ступенчатые нагрузки.

Генератор черного старта против аварийного генератора

Термины «генератор с черным пуском» и «аварийный генератор» часто используются как синонимы, но это различие важно как для проектирования, так и для закупок. Аварийный генератор защищает конкретный объект, когда его нормальное питание выходит из строя. Генератор черного старта восстанавливает более широкую систему — завод, участок или участок сети — из полностью мертвого состояния.

Функциональные различия между черным пуском и стандартными аварийными генераторными установками.
Атрибут	Дизельный генератор с черным стартом	Стандартный аварийный генератор
Начальное состояние	Запускается с обесточенной шины без внешнего питания; полагается только на собственный аккумулятор постоянного тока	Обычно запускается при выходе из строя нормального источника питания; может зависеть от поддержки аккумулятора или ИБП
Основная цель	Восстановить вспомогательную мощность станции и запустить более крупные энергоблоки.	Поставка назначенных основных грузов в пределах одного объекта
Профиль нагрузки	Резкие и изменяющиеся: срабатывание холодной нагрузки, бросок двигателя, растущая островная нагрузка.	В значительной степени заранее определенные, устойчивые основные нагрузки
Система управления	Синхронизатор, распределение нагрузки, автоматическая регулировка частоты и напряжения для параллельной работы.	Обычно достаточно автоматического включения резерва и простого регулирования.
Типичные пользователи	Коммунальные предприятия, электростанции, промышленные комплексы, морские объекты	Больницы, центры обработки данных, коммерческие здания, заводы

Это не означает, что один тип машины лучше другого. Они выполняют разные работы. Но если вам требуется возможность запуска вхолостую, вам нужен блок двигатель-генератор, предназначенный для автономного запуска, синхронизации и приема тяжелых нагрузок, а не просто резервный комплект с автоматическим переключателем.

Основные технические требования для режима «черный старт»

Что отличает настоящий дизельный генератор с черным пуском от стандартного резервного комплекта, можно найти в технических характеристиках. Покупатели должны обсудить каждую из этих областей с производителем, прежде чем приступать к разработке дизайна.

Автономный запуск

Установка должна иметь возможность запускаться за счет собственной накопленной энергии. Это означает, что аккумуляторная батарея постоянного тока правильного размера, надежный пусковой двигатель и устройство зарядного устройства, которое невозможно вывести из строя из-за того же отключения электроэнергии, на которое оно должно реагировать. Двигатели большего размера часто предлагаются с двойной системой запуска — электрической и сжатым воздухом — в качестве дополнительного уровня уверенности.

Быстрый отклик и прием холодной нагрузки

Генератор может столкнуться с внезапным применением нагрузки трансформатора, пускового тока двигателя и бросков тока в системе управления. Комбинация регулятора двигателя, согласования турбокомпрессора и автоматического регулятора напряжения определяет, насколько быстро агрегат восстанавливается после ступенчатой нагрузки. Такие стандарты, как ISO 8528-5, определяют классы производительности для переходной частоты и поведения напряжения, а для комплекта черного запуска обычно требуется производительность как минимум класса G2.

Регулирование частоты и напряжения

Стационарное регулирование частоты должно быть лучше 1 процента при использовании электронного регулятора, а регулирование напряжения обычно находится в пределах ± 1 процента при использовании современного АРН. Огибающая переходного процесса имеет большее значение, чем показатели установившегося состояния: насколько сильно падает частота при попадании первой большой нагрузки и как быстро она возвращается.

Параллельная работа и синхронизация

Генератор с черным пуском редко работает самостоятельно в течение длительного времени. Он должен синхронизироваться с другими юнитами по мере роста острова. Пакет управления должен включать синхронизатор, автоматическое распределение нагрузки и защиту, позволяющую нескольким генераторным установкам работать параллельно. Предприятиям, планирующим расширить свои возможности по восстановлению, следует изучить многоблочные параллельные конфигурации внимательно, поскольку выбор выключателя, логика шинной связи и координация защиты должны с первого дня соответствовать схеме управления черным пуском.

Где используются дизельные генераторы Black Start

Возможность черного запуска устанавливается везде, где отключение приводит к многочасовому простою и серьезным финансовым последствиям или последствиям для безопасности. Наиболее распространенные сайты:

Электростанции и подстанции электропередачи. Специальный блок черного пуска обеспечивает питание станционного автобуса и запускает главные турбины. Эти приложения, как правило, большие; генераторные установки большой мощности от 1000 до 4000 кВА Изготовленные на заказ дизель-генераторные установки мощностью 1000-4000 кВА, поставщики Как китайские производители и поставщики дизель-генераторных установок мощностью 1000-4000 кВА, компания Jiangsu Jianghao Generator Set Co., Ltd. на заказ 1 МВА, 2 МВА, 4 МВА, ... Посмотреть продукт → обычно указываются, поскольку они могут нести полную вспомогательную нагрузку электростанции среднего размера с резервным запасом.
Промышленные объекты с непрерывными процессами. Нефтеперерабатывающие заводы, химические заводы и производители металлов используют комплекты аварийного пуска для поддержания работоспособности систем безопасности и критических технологических нагрузок во время восстановления сети.
Дата-центры и узлы связи. При выходе из строя сети собственная генерирующая инфраструктура предприятия должна быть перезапущена; черный стартовый блок закрепляет эту возможность.
Морские и морские установки. Суда и платформы работают как изолированные энергетические острова, поэтому возможность аварийного запуска гарантирует, что аварийное электроснабжение всегда может быть восстановлено на борту.

Для стационарных установок физическая конфигурация имеет такое же значение, как и электрические характеристики. Контейнерные генераторные установки все чаще используются для запуска с нуля, поскольку они объединяют двигатель, генератор, систему управления, систему охлаждения и топливные баки в защищенном от атмосферных воздействий кожухе, что упрощает подготовку площадки и сокращает время между заказом и вводом в эксплуатацию.