50
Współpraca zespołów prądotwórczych z zasilaczami UPS
Przeważająca część użytkowanych obecnie odbiorników energii elek-
trycznej to urządzenia, które wymagają ciągłego zasilania energią elek-
tryczną o określonych parametrach. Każdy, nawet najmniejszy zapad,
zanik lub zakłócenie powstałe w sieci elektroenergetycznej może spo-
wodować straty związane z przestojami urządzeń, ich wadliwą pracą
lub uszkodzeniem. Dlatego tak istotny jest odpowiedni poziom nieza-
wodności i pewności zasilania, który można uzyskać m.in. przez stoso-
wanie rezerwowych źródeł zasilania (agregatów prądotwórczych, zasila-
czy UPS, zespołów agregat prądotwórczy-UPS). Przy czym efektywne
ekonomicznie rozwiązanie wymaga podziału układu zasilania takich
obiektów na sekcje o zróżnicowanych poziomach niezawodności: zasi-
lania podstawowego nierezerwowanego, zasilania podstawowego rezer-
wowanego i o bezprzerwowym, gwarantowanym zasilaniu [8]. Zale-
cenia dotyczące konieczności stosowania rezerwowych źródeł zasilania
zawarte są w polskich i europejskich normach [3, 5] oraz w rozporzą-
dzeniu [1], a w przypadku obiektów ochrony zdrowia w rozporządzeniu
[2]. Rozporządzenie [1] nakazuje, aby budynek, w którym zanik napię-
cia w sieci zasilającej może spowodować niebezpieczeństwo dla życia lub
zdrowia ludzi, poważne zagrożenie środowiska, a także znaczne straty
materialne, był zasilany co najmniej z dwóch niezależnych, automatycz-
nie uruchamiających się źródeł energii elektrycznej oraz aby był wypo-
sażony w samoczynnie załączające się oświetlenie awaryjne (zapasowe
lub ewakuacyjne). Ponadto określa, że w obiekcie wysokościowym jed-
nym ze źródeł zasilania powinien być zespół prądotwórczy. Przy czym
o sposobie realizacji tych wymagań decyduje projektant instalacji elek-
trycznej w budynku [17]. Natomiast rozporządzenie [2] nakazuje, aby
źródłem rezerwowym zaopatrzenia szpitala w energię elektryczną był
agregat prądotwórczy wyposażony w funkcję autostartu, gwarantujący
co najmniej 30% potrzeb mocy szczytowej obiektu. Ponadto obliguje
do zainstalowania urządzenia zapewniającego odpowiedni poziom bez-
przerwowego podtrzymania zasilania [9].
x x x
Agregaty prądotwórcze
Agregaty prądotwórcze to prądnice bądź generatory napędzane najczęś-
ciej silnikiem spalinowym wysokoprężnym, rzadziej turbiną gazową.
Stanowią źródło zasilania energią elektryczną z możliwym bardzo dłu-
gim czasem podtrzymania (nawet do kilku dni). Ponieważ rozruch agre-
gatu trwa zwykle od kilku do kilkunastu sekund, dlatego jego wyko-
rzystanie jako źródła zasilania awaryjnego może mieć miejsce jedynie
w przypadkach, w których taka przerwa w zasilaniu jest dopuszczalna.
Agregaty prądotwórcze mogą również stanowić główne źródło zasilania
obiektu zamiast sieci elektroenergetycznej.
Produkowane są w bardzo szerokim zakresie mocy znamionowych,
od kilku kW do kilku MW [11]. Przy czym na rynku dostępnych jest
wiele rozwiązań, które można podzielić uwzględniając różne kryteria,
np. rodzaj silnika napędowego (agregaty benzynowe – 12–15 kW
i wysokoprężne (diesla) – od kilku kW do kilku MW [11]), rodzaj prąd-
nic (agregaty jednofazowe – do 10 kW, w wykonaniu asynchronicznym,
i trójfazowe – od kilku kW do kilku MW, wyprodukowane jako syn-
chroniczne [14]), sposób zabudowy, rodzaj sterowania, czas rozruchu
(z długotrwałym/krótkotrwałym zanikiem lub bez niego). Najwyższą
jakością i trwałością cechują się agregaty prądotwórcze z prądnicami
synchronicznymi napędzanymi wysokoprężnymi silnikami diesla o zna-
mionowej prędkości obrotowej 1500 obr./min, chłodzone cieczą [14].
Dla agregatów prądotwórczych charakterystyczne są m.in. takie para-
metry, jak: moc znamionowa, napięcie wyjściowe, klasa wykonania.
Moc znamionowa obejmuje trzy rodzaje mocy: trwałą (ciągłą) COP,
określoną bez limitu godzin, którą agregat jest w stanie dostarczać
w sposób ciągły przez nieograniczony czas w roku, szczytową PRP –
największą możliwą do uzyskania przez agregat i awaryjną LTP, okre-
śloną dla limitu czasowego – 500 godzin w roku [14].
Klasa wykonania (G1, G2, G3 i G4 [6]) informuje, jak dokładne
napięcie wytwarza dany agregat (amplituda, kształt, częstotliwość –
precyzyjna wartość oraz stabilność tych parametrów) [6]. Jest ona rów-
noważna klasie wymagań i decyduje o tym, jaką grupę odbiorników
agregat może zasilać. Klasa G1 dotyczy odbiorników, które przy zasila-
niu wymagają spełnienia podstawowych parametrów w zakresie napię-
cia i częstotliwości (np. oświetlenie, ogrzewanie elektryczne). G2 doty-
czy zasilania odbiorników, dla których wymagania w zakresie jakości
dostarczanej energii elektrycznej są zbliżone do tych, jakie stawiane są
publicznym sieciom elektroenergetycznym (np. oświetlenie, pompy,
wentylatory, dźwigi). W przypadku zmian w obciążeniu dopuszczalne
są chwilowe odchylenia od znamionowych wartości napięcia i częstotli-
wości. Klasa wymagań G3 dotyczy zasilania odbiorników o zwiększo-
nych jakościowych wymaganiach w zakresie dostarczanej energii elek-
trycznej (np. zasilacze UPS, systemy telekomunikacyjne), natomiast G4
odbiorników o wysokich wymaganiach. Do zasilania urządzeń elektro-
nicznych powinno się stosować agregat klasy nie niższej niż G2 [11].
Głównymi elementami konstrukcyjnymi każdego agregatu są: silnik
spalinowy, generator (prądnica) wraz z układem automatycznego wzbu-
dzenia, regulator prędkości obrotowej oraz napięcia generatora, układ
sterowania, automatyki SZR (opcjonalnie) i rozruchu, analizator sieci,
system monitorujący pracę agregatu, rozdzielnica i aparatura łączeniowa.
Automatyka SZR umożliwia szybki i niezawodny rozruch z dostarcze-
niem napięcia na odbiorniki w czasie nawet od kilku do kilkunastu
sekund od momentu jego zaniku w sieci. Przy czym zazwyczaj czas, jaki
upływa od zaniku napięcia w sieci elektroenergetycznej do podania go ze
źródła awaryjnego, nie przekracza 1 minuty [16].
x x x
Dobór agregatów
Właściwy wybór i eksploatacja agregatu prądotwórczego ma najwięk-
sze znaczenie dla jego prawidłowej pracy. Najważniejszym elementem
jest dobór mocy agregatu, który zależy od zapotrzebowania zasila-
nych odbiorników [11]. Dlatego należy je określić, wyróżnić urządze-
nia jedno- i trójfazowe oraz ustalić zapotrzebowanie na moc każdego
z nich. Moc odbiorników można odczytać na tabliczce znamionowej
lub w instrukcji obsługi, jednak w celu dokładnej jej weryfikacji trzeba
dokonać pomiarów elektrycznych w momencie rozruchu określonego
urządzenia lub ich grupy, co pozwoli na ustalenie szczytowych war-
tości obciążeń. Następnie należy zsumować moce odbiorników, które
będą uruchamiane równocześnie i wybrać taki agregat prądotwórczy,
którego moc przewyższy ich łączne zapotrzebowanie o 20–30%.
Nadwyżkę tę stosuje się ze względów praktycznych na wypadek
Współpraca zespołów
prądotwórczych z zasilaczami UPS
dr hab. inż. Waldemar Dołęga
PolitechnikaWrocławska
ekspert
