Резервный дизельный генератор для коммерческого здания

Надежное электроснабжение коммерческого здания — это не только вопрос комфорта, но и нормальной работы инженерных систем, безопасности людей и сохранности оборудования. При отключении внешней сети остановиться могут вентиляция, насосы, системы контроля доступа, серверное оборудование, холодильные установки, освещение и другие потребители. Для офиса короткий перерыв иногда ограничивается неудобствами, а для магазина, ресторана, склада или производственного помещения даже несколько минут без электричества способны привести к финансовым потерям.

Резервный дизельный генератор позволяет поддерживать работу наиболее важных потребителей при аварии во внешней сети. Однако установить генератор «с запасом» недостаточно. Необходимо определить перечень нагрузок, рассчитать требуемую мощность, организовать автоматический запуск и переключение питания, а затем регулярно проверять всю систему в условиях, максимально близких к реальной аварии.

Изучили модельный ряд оборудования от компании «Юг-Энерго», чья специализация - производство дизельных генераторов, и подготовили материал, в котором расскажем о том, как выбрать подходящий вариант.

 

 

Какие системы необходимо запитать при отключении сети

При проектировании резервного электроснабжения коммерческого здания сначала определяют не мощность генератора, а состав оборудования, которое должно продолжить работу после исчезновения напряжения в основной сети. Такой подход позволяет избежать двух противоположных ошибок: недостаточной мощности, при которой генератор не справляется с нагрузкой, и неоправданно большого агрегата, который большую часть времени работает с небольшой нагрузкой.

В небольшом офисном здании резерв может потребоваться для аварийного освещения, систем пожарной безопасности, контроля доступа, видеонаблюдения, сетевого оборудования и серверной. В торговом помещении к этому перечню могут добавляться кассовое оборудование, холодильники, системы автоматизации и часть вентиляции. В ресторане потребуется сохранить работу холодильного оборудования, кухонных систем, освещения, касс и, возможно, вентиляции.

Аварийные и инженерные системы

Приоритет обычно получают системы, отказ которых влияет на безопасность людей или способность здания функционировать в аварийном режиме. К ним относятся аварийное освещение, пожарная автоматика, системы оповещения, некоторые элементы дымоудаления, насосное оборудование и другие инженерные системы, предусмотренные проектом здания.

Здесь важно различать резервирование электропитания отдельных систем и полное резервирование здания. Генератор вовсе не обязательно должен обеспечивать работу всех кондиционеров, бытовых розеток и декоративного освещения. Гораздо рациональнее выделить отдельные линии критических потребителей и подключить их к резервному источнику.

Серверная и системы связи

Для офисов, банковских помещений, торговых компаний и других объектов существенную роль играет IT-инфраструктура. Серверы, сетевое оборудование, системы хранения данных, телефония, контроллеры доступа и оборудование видеонаблюдения могут продолжать работу при отключении внешней сети.

Однако дизельный генератор не всегда должен мгновенно подхватывать такую нагрузку. Для оборудования, которое не допускает даже короткого перерыва питания, обычно предусматривают ИБП. В таком случае схема работает последовательно: при исчезновении сети нагрузку мгновенно принимает аккумуляторная система, а генератор запускается и через некоторое время принимает питание на себя.

Это особенно удобно для серверной. ИБП компенсирует время запуска дизельного агрегата, а генератор обеспечивает длительную автономную работу, пока сохраняется необходимость в резервном питании.

Холодильное и технологическое оборудование

Для магазинов, ресторанов, складов и предприятий пищевой отрасли отключение электричества может привести к порче продукции. Поэтому холодильные камеры, морозильные установки и другое критически важное оборудование часто включают в перечень резервных потребителей.

При этом нельзя автоматически подключать к генератору все компрессоры и холодильные агрегаты. Их пусковые токи могут значительно превышать номинальную потребляемую мощность. Кроме того, несколько мощных установок, запускающихся одновременно, создают кратковременную нагрузку, которую необходимо учитывать при выборе генератора.

Для таких объектов полезно предусмотреть последовательный запуск отдельных групп оборудования. Это снижает вероятность резкого скачка нагрузки после восстановления резервного питания.

 

 

Расчёт мощности резервного источника

Правильный расчет мощности — один из главных этапов проектирования дизельной электростанции. Номинальная мощность всех подключаемых устройств не должна просто складываться без учета режима работы. Нужно определить одновременно работающие нагрузки, характер их запуска и допустимый запас.

Сначала составляют перечень оборудования, которое должно получать питание от генератора. Для каждого потребителя фиксируют номинальную мощность, количество единиц, режим работы и особенности запуска.

Например, в коммерческом здании могут одновременно работать освещение мощностью 8 кВт, серверное оборудование на 5 кВт, вентиляция на 12 кВт, насосы на 10 кВт и холодильное оборудование на 20 кВт. Простое сложение дает 55 кВт, но это еще не означает, что достаточно генератора ровно на 55 кВт.

Рабочая и пусковая мощность

Особое внимание уделяют электродвигателям. Насосы, вентиляторы, компрессоры, холодильные установки и некоторые другие механизмы в момент запуска могут потреблять значительно больший ток, чем во время штатной работы.

Если генератор рассчитан только по установившейся нагрузке, при запуске мощного двигателя может произойти существенное падение напряжения или частоты. Это способно привести к отключению автоматики, неудачному запуску двигателя и перегрузке электростанции.

Поэтому при проектировании нужно знать не только номинальную мощность двигателя, но и способ его запуска. Прямой пуск, устройство плавного пуска или частотный преобразователь создают разные требования к генераторной установке.

Например, двигатель вентилятора мощностью 15 кВт в установившемся режиме может выглядеть вполне приемлемой нагрузкой для генератора, но прямой запуск такого двигателя способен существенно увеличить кратковременную нагрузку. Если же двигатель запускается через частотный преобразователь, характер нагрузки будет другим.

 

 

Коэффициент мощности

Для генераторных установок имеет значение не только активная мощность в киловаттах, но и полная мощность в киловольт-амперах. Электрооборудование может иметь различный коэффициент мощности, а двигательные нагрузки обычно создают значительную реактивную составляющую.

Поэтому при подборе генератора необходимо учитывать оба параметра, указанных производителем. Условный расчет «сумма всех киловатт плюс 10 процентов» не заменяет полноценного анализа электрической нагрузки.

Запас мощности действительно нужен, но его величина зависит от конкретной системы. Слишком маленький запас повышает риск перегрузки, а чрезмерно большой генератор может работать с постоянно низкой нагрузкой. Для дизельного двигателя такой режим также нежелателен: длительная работа при слишком малой загрузке может ухудшать условия эксплуатации и повышать требования к обслуживанию.

Изучить ассортимент мощных дизельных генераторов можно в каталоге 1kwt.com.

Распределение нагрузки по приоритетам

Для коммерческого здания полезно разделить потребителей на несколько групп. В первую попадают системы, которые должны работать практически при любых обстоятельствах. Во вторую — оборудование, которое желательно сохранить, если мощности генератора достаточно. Некритичные нагрузки можно вообще не подключать к резервной системе.

Такой подход позволяет рационально использовать мощность. Например, при отключении сети офисному зданию не обязательно продолжать работу всех кондиционеров. Гораздо важнее сохранить серверную, освещение, связь, системы безопасности и необходимое инженерное оборудование.

При проектировании можно предусмотреть автоматическое отключение второстепенных нагрузок при превышении установленного порога. Это особенно полезно, если фактическое потребление меняется в течение дня.

 

 

Автоматический ввод резерва и запуск генератора

Сам дизельный генератор не решает задачу резервного питания, если его приходится запускать вручную после каждого отключения. Для коммерческого объекта обычно требуется автоматическая система, которая обнаруживает исчезновение основного напряжения, запускает генератор и переводит необходимые нагрузки на резервный источник.

Основным элементом такой схемы является устройство автоматического ввода резерва — АВР. Оно контролирует параметры основной сети и определяет, когда необходимо переключиться на резерв.

При исчезновении напряжения АВР передает команду на запуск генераторной установки. Двигатель запускается, система управления проверяет достижение необходимых параметров, после чего резервная линия подключается к нагрузке.

Почему нельзя переключать генератор мгновенно

Дизельному двигателю требуется некоторое время для запуска и выхода на стабильный режим. В первые секунды после команды двигатель должен запуститься, набрать рабочие обороты, а генератор — сформировать стабильные электрические параметры.

Поэтому между исчезновением внешней сети и появлением питания от генератора обычно существует технологическая пауза. Для освещения или части инженерных систем она может быть допустимой. Для серверов, телекоммуникационного оборудования и некоторых систем автоматики используются ИБП, которые закрывают этот промежуток.

Такая схема позволяет не пытаться заставить дизельную установку реагировать на отключение за доли секунды. Генератор выполняет задачу длительного резервирования, а ИБП обеспечивает бесперебойность критической электроники.

Логика работы АВР

Система автоматического ввода резерва должна учитывать не только факт исчезновения напряжения, но и его параметры. Если напряжение сети кратковременно просело или одна из фаз вышла за допустимые пределы, система должна действовать согласно заданным настройкам.

После запуска генератора необходимо дождаться его стабилизации. Только после этого АВР подключает резервную нагрузку. Когда основная сеть восстанавливается и некоторое время остается стабильной, система возвращает нагрузку на нее, а генератор переходит в режим охлаждения и затем останавливается.

Такая последовательность важна для ресурса оборудования. Если двигатель сразу заглушить после снятия нагрузки, ему может не хватить времени для нормального охлаждения.

Однофазные и трехфазные нагрузки

При проектировании коммерческого объекта нужно учитывать распределение потребителей между фазами. Если резервная система трехфазная, значительный перекос нагрузки может негативно влиять на работу генератора и подключенного оборудования.

Особенно внимательно следует относиться к большим однофазным потребителям. Нагрузка должна распределяться между фазами так, чтобы система сохраняла приемлемый баланс при работе в резервном режиме.

Здесь недостаточно просто установить мощный генератор. Необходимо проверить схему распределительного щита, автоматы, кабельные линии, защиту и сам принцип переключения между двумя источниками питания.

 

Тестирование системы резервного электроснабжения

Даже правильно спроектированная система может оказаться бесполезной, если ее годами не проверяют под нагрузкой. Генератор, который запускается после длительного простоя только в момент реальной аварии, — потенциальный источник проблем. Поэтому тестирование должно быть частью регулярной эксплуатации коммерческого здания.

Проверять нужно не только сам дизельный двигатель. В полноценном испытании участвуют генератор, система автоматического запуска, АВР, распределительные устройства, аккумуляторные батареи, системы управления и фактическая резервная нагрузка.

Проверка автоматического запуска

Периодически имитируют отключение основного питания и проверяют, как система проходит весь цикл. После исчезновения напряжения АВР должен определить аварию, передать команду на генератор, дождаться выхода на рабочий режим и переключить резервные потребители.

Во время такого испытания фиксируют фактическое время запуска и переключения, сообщения системы управления, наличие аварийных сигналов и поведение нагрузки.

Отдельно проверяют обратное переключение. После восстановления внешней сети оборудование должно вернуться на основной источник согласно заданной логике, а генератор — корректно завершить цикл работы.

Проверка под нагрузкой

Запуск генератора без подключенной нагрузки не показывает, как установка поведет себя в реальной аварии. Поэтому периодически требуется проверять работу с нагрузкой, причем желательно в условиях, максимально близких к обычному рабочему режиму здания.

Особенно полезно наблюдать за напряжением, частотой, температурными параметрами двигателя и уровнем нагрузки. Если генератор при работе с реальными потребителями регулярно подходит к предельным значениям, это повод пересмотреть расчет мощности или состав подключаемых нагрузок.

Для крупных объектов может использоваться нагрузочный стенд. Он позволяет создать контролируемую электрическую нагрузку и проверить генератор даже тогда, когда фактическое потребление здания в момент испытания невелико.

Топливо, аккумуляторы и техническое состояние

Надежность дизельной электростанции зависит не только от электрической части. Двигатель должен иметь возможность запуститься после длительного простоя, а аккумуляторная батарея — обеспечить необходимый ток стартера.

Проверяются состояние аккумуляторов, уровень и качество технических жидкостей, состояние топливной системы, фильтров и других элементов, предусмотренных регламентом производителя. Для объектов с высокой ответственностью также контролируют запас топлива и условия его хранения.

Особое внимание стоит уделять автоматике. Даже исправный двигатель не поможет, если контроллер не получает корректный сигнал от АВР или система управления блокирует запуск из-за неисправности датчика.

Документирование испытаний

Для коммерческого здания полезно вести журнал проверок. В нем фиксируют дату испытания, продолжительность работы, нагрузку, результаты запуска и переключения, выявленные неисправности и выполненные работы.

Такой журнал помогает видеть постепенное изменение состояния оборудования. Если время запуска увеличивается, аккумуляторы начинают хуже держать заряд или генератор работает нестабильно под определенной нагрузкой, проблему можно обнаружить до реального отключения сети.

***

Резервный дизельный генератор для коммерческого здания представляет собой не отдельный агрегат, а полноценную систему электроснабжения. Ее эффективность зависит от того, насколько правильно определены приоритетные потребители, рассчитана мощность, организовано автоматическое переключение и настроено взаимодействие генератора с ИБП и распределительными устройствами.

При расчете необходимо учитывать не только суммарную рабочую нагрузку, но и пусковые токи двигателей, коэффициент мощности, распределение нагрузки по фазам и предполагаемый запас. Для критического оборудования желательно заранее определить, какие системы должны работать постоянно, а какие могут отключаться при дефиците доступной мощности.

АВР и автоматический запуск делают резервную систему пригодной для эксплуатации без постоянного присутствия персонала. При этом регулярное тестирование остается обязательной частью обслуживания. Проверять необходимо весь цикл — от исчезновения напряжения основной сети до запуска дизельного двигателя, переключения нагрузки, возврата на внешнее питание и штатной остановки генератора.

Грамотно спроектированная система резервного электроснабжения позволяет коммерческому зданию сохранять работу ключевых инженерных и технологических систем даже при аварии внешней сети. Главное — рассматривать генератор, автоматику, распределение нагрузки и техническое обслуживание как единую систему, рассчитанную под реальные условия эксплуатации объекта.