ДБЖ і генератор: спільна робота

Коли ДБЖ і генератор використовуються разом, живлення від генератора має бути сумісним із ДБЖ. Якщо частота генератора коливається поза межами допуску ДБЖ, ДБЖ знову переходить на батареї; коли час роботи від батарей (наприклад, 5 хвилин) вичерпується, навантаження вимикаються, навіть якщо генератор працює.

Тому недостатньо, щоб ДБЖ і генератор були придатними кожен окремо. ДБЖ підхоплює відключення за нуль секунд, але час роботи від батарей обмежений. Генератор дає живлення годинами, але на його ввімкнення зазвичай потрібно 10–15 секунд. Якщо вони працюватимуть разом, генератор слід підбирати під ДБЖ, а налаштування — узгоджувати між собою.

Як працює система?

1. Мережа зникає. ДБЖ без затримки переходить на батареї.
2. Щит АВР виявляє відключення й запускає генератор.
3. Напруга й частота генератора стабілізуються. АВР передає навантаження на генератор.
4. Випрямляч ДБЖ поступово переходить на живлення від генератора. Починається заряджання батарей.
5. Коли мережа повертається, АВР передає навантаження на мережу. ДБЖ продовжує працювати без перерви.

Скільки часу мають працювати батареї?

Теоретично вистачить кількох секунд. На практиці — ні. Перша спроба пуску генератора може бути невдалою; панель керування зробить другу, третю спробу. Якщо з’явиться аварійний сигнал, хтось має втрутитися. Тому в проєктах зазвичай закладають час роботи від батарей від кількох хвилин до 10–15 хвилин. Для критичних об’єктів цільовий час прописано в технічному завданні проєкту.

Скільки кВА має бути генератор для ДБЖ?

Для генератора ДБЖ — не звичайне навантаження. У розрахунку враховують:

• Навантаження, яке живить ДБЖ.
• Втрати ДБЖ: ККД випрямляча та інвертора.
• Потужність заряджання батарей: коли розряджені після відключення батареї заряджаються, вхідна потужність ДБЖ помітно зростає. Цю статтю забувають найчастіше.
• Гармоніки: випрямляч споживає нелінійний струм. Імпеданс генератора змінного струму вищий, ніж у мережі. Той самий гармонічний струм спричиняє на генераторі більше спотворення напруги.

Загальноприйняті орієнтовні співвідношення залежно від типу випрямляча:

Тип випрямляча ДБЖ	Гармоніки вхідного струму (THDi, типово)	Потужність генератора / ДБЖ (приблизно)
IGBT (активний) випрямляч	< 5 %	1,25–1,5 ×
12-імпульсний тиристорний + фільтр	~10 %	~1,5 ×
6-імпульсний тиристорний, без фільтра	~25–35 %	2 × або більше

Приклад: для ДБЖ 200 кВА з IGBT-випрямлячем на етапі попереднього вибору розглядають генератор приблизно на 250–300 кВА. Для 6-імпульсного ДБЖ старого типу тієї самої потужності це значення може сягати 400 кВА і більше. Співвідношення призначені для попереднього вибору; остаточне рішення ухвалюють за даними виробників ДБЖ і генератора. Навантаження поза ДБЖ (кондиціонування, освітлення, насоси) додають окремо; див. скільки кВА потрібно генератору та розрахунок потужності.

Поширені проблеми на об’єкті

ДБЖ на генераторі «втікає» на батареї. Коли генератор різко набирає навантаження, частота короткочасно знижується. Якщо вхідний допуск ДБЖ налаштовано вузько, він вважає це «поганою мережею» і повертається на батареї. Рішення: розширити вхідний допуск частоти ДБЖ і вікно синхронізації байпаса відповідно до роботи від генератора, застосувати на генераторі електронний регулятор обертів. Це найпоширеніша причина сценарію, з якого ми почали.

Усе навантаження вмикається одночасно. Якщо випрямляч ДБЖ бере навантаження одним махом, на генераторі виникає різкий провал напруги й частоти. Рішення: поступове, за кілька секунд, прийняття навантаження випрямлячем (walk-in / soft start). Якщо ДБЖ кілька, їхнє ввімкнення слід розподілити з інтервалом у кілька секунд.

За малого навантаження «гуляє» напруга. Вхідні фільтри деяких ДБЖ за малого навантаження генерують ємнісну (випереджальну) реактивну потужність. Генератори змінного струму можуть працювати на ємнісне навантаження лише обмежено; AVR може втратити стабільність. Рішення: вмикати фільтри разом із навантаженням, перевірити діаграму потужності генератора змінного струму.

Спотворена форма кривої напруги. Для навантажень із великою часткою гармонік вибір генератора змінного струму важливий. Збудження від постійних магнітів (PMG) або допоміжна система збудження допомагає AVR стабільно працювати з такими навантаженнями.

Випробування: змоделюйте відключення

Систему ДБЖ–генератор перевіряє лише справжнє відключення. Недостатньо запустити генератор без навантаження або окремо провести тест батарей ДБЖ. Рекомендований шлях: у зручний час розімкнути мережевий вимикач і простежити весь ланцюжок від початку до кінця. ДБЖ перейшов на батареї? За скільки секунд АВР передав навантаження? ДБЖ прийняв живлення від генератора чи залишився на батареях? Що сталося з навантаженням генератора, коли почалося заряджання батарей? Чи пройшло зворотне перемикання без проблем після відновлення мережі? Якщо на будь-яке з цих питань відповідь «не знаємо», систему ще не випробувано. Під час випробування слід фіксувати напругу, частоту та журнали аварійних сигналів ДБЖ.

Де це трапляється?

• Центри обробки даних: ДБЖ для серверів, для тривалого живлення — зазвичай генератори з резервуванням.
• Лікарні: ДБЖ для медичних приладів та інформаційних систем, генератор — для всього об’єкта.
• Телеком, банківська сфера, промислові системи керування та системи безпеки.

Чек-лист

• Відомі тип випрямляча ДБЖ і вхідний THDi?
• Потужність заряджання батарей додано до розрахунку генератора?
• Час роботи від батарей із запасом перевищує час ввімкнення генератора?
• Вхідний допуск частоти ДБЖ і вікно байпаса налаштовано?
• Функцію walk-in випрямляча ввімкнено?
• Ввімкнення кількох ДБЖ розподілено в часі?
• Ємнісний коефіцієнт потужності за малого навантаження перевірено?
• Систему випробувано справжнім відключенням, розімкнувши мережевий вимикач?

Наступний крок

ДБЖ і генератор надійно поєднуються, коли дані обох сторін оцінюють разом. Поділіться з командою Terex Diesel моделлю вашого ДБЖ і даними про навантаження — разом визначимо відповідну потужність генератора: зв’яжіться з нами.