2.1 Rodzaje, budowa i zasada działania.
Zespół prądotwórczy jest to urządzenie elektroenergetyczne stanowiące samodzielne źródło prądu
składające się z prądnicy synchronicznej, silnika spalinowego, rozdzielnicy elektrycznej oraz urządzeń
kontrolno-pomiarowych i pomocniczych umieszczonych na wspólnej konstrukcji metalowej.
Zadaniem zespołów prądotwórczych, zwanych też agregatami, jest zasilanie energią elektryczną
urządzeń technologicznych i oświetlenia elektrycznego w przypadku:
- braku zasilania z lokalnej sieci energetycznej,
- zasilania rezerwowego przy przerwaniu dostawy energii elektrycznej, np. wskutek klęsk
żywiołowych, awari
- układów do automatycznego zasilania bezprzerwowego, tzw. UPS (Uninterruptable Power Supply),
stosowanych dla ważnych odbiorów energii elektrycznej, np. szpitali, pomp odwodniania i wentylacji,
urządzeń łączności itp.
Zespoły prądotwórcze mogą być zainstalowane na stałe lub mieć charakter przewoźny.
2.2 Zespoły stacjonarne, tzw. stacyjne są to zespoły o stosunkowo dużej mocy. Montowane są na
stałych fundamentach w pomieszczeniach i spełniają często rolę UPS-ów, zasilaczy rezerwowo-
awaryjnych dla ważnych obiektów. Zespoły prądotwórcze stacyjne są instalowane w szpitalach,
domach towarowych, kinach i salach widowiskowych, centralach telekomunikacyjnych, studiach
telewizyjnych, ośrodkach gromadzenia i przetwarzania danych, a także dla niektórych odbiorów
przemysłowych wymagających bezprzerwowego zasilania. Zespoły stacjonarne wyposażone są w
samoczynne urządzenia rozruchowe, powodujące uruchomienie zespołu natychmiast po zaniku
napięcia zasilania i zatrzymujące zespół po powrocie napięcia do stanu normalnego. Zespoły stacyjne
są wyposażone w odpowiednio duże zbiorniki paliwa i są przystosowane do długotrwałej pracy.
2.3 Zespoły przewoźne (ruchome) są przystosowane do przewożenia przy pomocy różnych środków
transportu. Zespoły te mogą być też zmontowane na stałe na przyczepie samochodowej.
Zespoły przewoźne znajdują zastosowanie na budowach, w wozach rentgenowskich, kinach
objazdowych oraz do zasilania różnych urządzeń polowych. Zespoły przewoźne są bardzo
rozpowszechnione w krajach o słabo rozwiniętej strukturze energetycznej i częstych przerwach w
dostawie energi . Służą wtedy do zasilania oświetlenia, klimatyzacji pomieszczeń i drobnych odbiorów
silnikowych w sklepach, magazynach, warsztatach rzemieślniczych, a także w domach mieszkalnych.
Wyposażenie w przewoźne zespoły prądotwórcze jest np. bardzo popularne w niektórych krajach
afrykańskich. Zespoły przewoźne muszą cechować się prostą konstrukcją o dużej wytrzymałości
mechanicznej, powinny też być przystosowane do obsługi przez osoby nie przeszkolone.
Z reguły zespoły prądotwórcze są zasilane silnikami spalinowymi wysokoprężnymi lub
benzynowymi. Generatory zespołów prądotwórczych są maszynami synchronicznymi trójfazowymi o
częstotliwości 50 Hz i napięciu znamionowym wynoszącym zazwyczaj 0,4 kV. Moc znamionowa
zespołu prądotwórczego zależy od potrzeb i zazwyczaj jest rzędu kilkudziesięciu kVA. Moc zespołów
stacjonarnych jest często większa i wynosi kilkaset kVA. Budowane są też zespoły prądotwórcze o
innych parametrach napięcia znamionowego i mocy, w tym zespoły jednofazowe i prądu stałego.
Zespoły prądotwórcze są dostarczane przez producentów jako urządzenia kompletne, stałe lub
ruchome, wyposażone w pełny zespół przyrządów pomiarowych, automatyki i sterowania. Małe
jednostki o mocy kilku kVA znajdują zastosowanie do zasilania małych odległych obiektów
wyposażonych w urządzenia elektryczne. Są to często urządzenia przenośne o napięciu
jednofazowym lub prądu stałego.
Jako zespoły prądotwórcze stosowane są też przetwornice statyczne DC/DC lub DC/AC. Do tej
grupy urządzeń można zaliczyć siłownie prostownikowe i zasilacze bezprzerwowe przeznaczone jako
źródło gwarantowane do zasilania prądem stałym systemów automatyki i urządzeń
telekomunikacyjnych o mocy od 750 W do 30 kW oraz elektroniczne zasilacze bezprzerwowe UPS
prądu przemiennego jednofazowe o napięciu wyjściowym 220V i mocy 1÷30 kVA lub o napięciu 3 x
380 V i mocy 3÷250 kVA. Układy te, stosowane np. w szpitalach lub do zasilania instalacji
komputerowych, pracują ze standardowo wbudowanym układem „by-pass” tj. obwodem obejściowym
łączącym odbiorniki bezpośrednio z siecią zasilającą, włączanym automatycznie przy przeciążeniu,
zwarciu lub uszkodzeniu falownika.
Zasilacz UPS pracuje w oparciu o zasadę działania on-line, tzn. podłączone odbiorniki zasilane są z
UPS bezprzerwowo i niezależnie od nieregularności sieci.
Rys. 4. Przykład zasilacza bezprzerwowego UPS z obejściem zintegrowanym
Prostownik, który przetwarza przemienne napięcie sieci na napięcie stałe, w czasie normalnej
pracy zasila poprzez szynę prądu stałego falownik. Jednocześnie bateria urządzenia (wpięta do szyny
DC) utrzymywana jest w stanie pełnego naładowania względnie jest doładowywana po rozładowaniu
(patrz schemat ideowy zasady działania).
Falownik wytwarza z napięcia stałego napięcie sinusoidalnie przemienne na wyjściu urządzenia,
które pod względem wielkości i częstotliwości jest bardzo stabilne. Przy użyciu technologi
podwójnego przekształcania napięcia następuje pełne odcięcie odbiornika od sieci i tym samym
ochronę zasilania przed:
- wahaniami napięcia i częstotliwości,
- przepięciami lub nadmiernym obniżeniem napięcia
- asymetrią napięć trófazowych
W przypadku krótkiej przerwy w zasilaniu lub zaniku sieci, bateria przejmuje bezprzerwowo
zasilanie falownika. Po powrocie zasilania z sieci, w ramach czasu pokrycia zasilania przez baterię,
następuje również bezprzerwowo przywrócenie stanu normalnego zasilania.
Ponieważ w przypadku zaniku i powrotu zasilania nie wymagane są żadne przełączenia (zasada
działania on-line), urządzenie UPS daje pewność, że nawet najbardziej wrażliwe odbiorniki mogą być
eksploatowane w sposób bezpieczny i bezproblemowy.
W przypadku dużych lub długotrwałych przeciążeń i przy krótkich zwarciach w odbiornikach następuje automatyczne przełączenie na zintegrowane obejście (bypass). Tym samym do dyspozycji
stoi moc podłączeniowa wejścia UPS.
Eksploatacja statycznych urządzeń zasilania dodatkowego lub bezprzerwowego jest znacznie
prostsza niż urządzeń elektromaszynowych wyposażonych w napęd nieelektryczny ale musi być
prowadzona ściśle wg instrukcji producenta.
2.4 Zasady eksploatacji
Przyjęcie do eksploatacji zespołu prądotwórczego nowego, przebudowanego lub po remoncie,
może nastąpić po przeprowadzeniu z wynikiem pozytywnym odpowiednich prób i pomiarów,
przewidzianych instrukcją fabryczną i instrukcją eksploatacji.
Jeżeli zespół prądotwórczy ma być przyłączony do wspólnej sieci elektroenergetycznej lub jest
przewidziany jako samoczynne rezerwowe zasilanie urządzeń zasilanych ze wspólnej sieci, to
przyjęcie do eksploatacji zespołu powinno odbywać się za zgodą właściwego terytorialnie zakładu
energetycznego i w obecności przedstawiciela jednostki organizacyjnej zarządzającej daną siecią.
Zespół prądotwórczy o napięciu znamionowym 0,4 kV lub wyższym przed przyjęciem do
eksploatacji powinien być poddany ruchowi próbnemu na warunkach przewidzianych w dokumentacji
producenta.
2.5 Przyjęcie do eksploatacji zespołu prądotwórczego może nastąpić po stwierdzeniu:
- kompletności dokumentacji,
- gotowości urządzenia do pracy,
- pozytywnych wyników prób i pomiarów fabrycznych, a w przypadku urządzeń uruchamianych
po remoncie — przeprowadzonych przez zakład remontowy,
- pozytywnych wyników pomiarów kontrolnych,
- zapewnienia dostaw i zapasów paliwa, oleju oraz niezbędnych części zamiennych,
- bezpieczeństwa przeciwporażeniowego i pożarowego,
- zapewnienia odpowiednich warunków bhp dla obsługi.
Eksploatacja zespołów prądotwórczych powinna być prowadzona w oparciu o program pracy. Nie
ma obowiązku opracowywania programów pracy dla zespołów o mocy znamionowej mniejszej niż 32
kVA. Program pracy zespołu prądotwórczego powinien być opracowany i korygowany co najmniej raz
na trzy lata.
W programie pracy należy uwzględnić:
— układ połączeń sieci dla ruchu normalnego i w przypadku zakłóceń,
— sposób przyłączenia do wspólnej sieci i synchronizacji,
— charakterystykę zasilanych odbiorów oraz wymagane wartości napięcia i częstotliwości,
— moc przewidywaną do dostarczania przez zespół prądotwórczy i czas pracy,
— warunki uruchamiania zespołu,
— wielkości zapasów paliwa i oleju, niezbędne dla przewidzianego ciągłego czasu pracy,
— wymagania i zalecenia w zakresie oszczędności paliw i energii.
Na zespole prądotwórczym powinny być umieszczone w sposób trwały i czytelny następujące
informacje:
— dane techniczne urządzeń umieszczone na tabliczkach znamionowych,
— symbole zacisków ochronnych,
— symbole zacisków wyjściowych generatora,
— strzałki na obudowach silnika i generatora wskazujące prawidłowy kierunek wirowania.
2.6 Prowadzenie ruchu
Jeżeli dokumentacja techniczna nie stanowi inaczej, to moc silnika asynchronicznego zwartego o
rozruchu bezpośrednim przyłączonego do zespołu prądotwórczego o napięciu znamionowym do 1 kV
nie może przekraczać:
— 70% mocy znamionowej zespołów o mocy do 60 kW,
— 50% mocy znamionowej, jeżeli moc zespołu jest większa niż 60 kW.
Moc silnika przyłączanego za pośrednictwem przełącznika gwiazda-trójkąt nie może przekraczać
mocy znamionowej czynnej zespołu prądotwórczego wyrażonej w kW.
Przed uruchomieniem zespołu prądowego przewoźnego należy sprawdzić:
— prawidłowość ustawienia na stanowisku roboczym,
— prawidłowość przyłączenia do sieci,
— prawidłowość odłączenia od wspólnej sieci odbiorników, które nie mają być zasilane z zespołu,
— dostosowanie mocy i napięcia zespołu do mocy i napięcia zasilanych odbiorników,
— stan ochrony przeciwporażeniowej i przeciwpożarowej,
— zgodność obrotów silnika i generatora oraz ich zgodność z instrukcją,
— zgodność paliwa i olejów smarowniczych z instrukcją fabryczną.
Utrzymywanie zespołu w należytym stanie technicznym wymaga przeprowadzania okresowych
oględzin i przeglądów.
2.7 Oględziny zespołu powinny być przeprowadzane co najmniej raz w tygodniu i powinny
obejmować sprawdzenie:
— czystości zespołu i pomieszczenia,
— zasilania w paliwo,
— smarowania i chłodzenia maszyn,
— układu rozruchowego,
— wskaźników kontrolno-pomiarowych,
— stanu ochrony przeciwporażeniowej,
— stanu zabezpieczeń przeciwpożarowych i sprzętu gaśniczego,
— wyposażenia obsługi w odzież i sprzęt ochronny,
— stanu i poprawności działania części mechanicznej; braku drgań i stuków w maszynach
(przez osłuchanie).
Co najmniej raz w miesiącu należy przeprowadzić kontrolę pracy zespołu obejmującą między
innymi:
— sprawdzenie akumulatora rozruchowego,
— sprawdzenie stanu zaopatrzenia w paliwo i smary,
— sprawdzenie czystości filtrów paliwa, oleju i powietrza,
— pomiar rezystancji izolacji uzwojeń generatora,
— próbne łączenie za pomocą wyłącznika głównego,
— uruchomienie i sprawdzenie działania blokad.
2.8 Przegląd zespołu prądotwórczego powinien być przeprowadzany nie rzadziej niż co 6 miesięcy,
o ile instrukcja fabryczna nie przewiduje inaczej. Przegląd powinien obejmować w szczególności:
— oględziny w pełnym zakresie,
— wymianę oleju i smarowanie całego zespołu,
— oczyszczenie styków elektrycznych,
— pomiary rezystancji izolacji uzwojeń i obwodów,
— pomiary skuteczności działania ochrony przeciwporażeniowej,
— sprawdzenie instalacji rozruchowej i zapłonowej,
— pełne sprawdzenie akumulatora,
— sprawdzenie układów zasilania w paliwo, smarowania, chłodzenia i rozrządu,
— sprawdzenie przyrządów pomiarowych, sterowania i układów regulacji,
— kontrolę stanu oświetlenia pomieszczenia agregatu i obsługi,
— czynności konserwacyjne i wymianę zużytych części zgodnie z instrukcjami fabrycznymi.
2.9 Uruchomienie i zatrzymywanie zespołu prądotwórczego.
Przed każdym uruchomieniem należy sprawdzić:
— w silniku – stan paliwa i wody chłodzącej,
— w generatorze – stan szczotek i pierścieni,
— w instalacji elektrycznej całego zespołu – stan połączeń, przewodów, bezpieczników i uziemień.
Uruchomienie agregatu rozpoczyna się od uruchomienia silnika w sposób podany w instrukcji
fabrycznej. Po uruchomieniu, silnik należy rozgrzać tak, aby uzyskać wymaganą temperaturę wody i
oleju. Należy przy tym sprawdzić czy ciśnienie oleju w silniku jest prawidłowe.
Po zakończeniu uruchamiania silnika przystępuje się do uruchomienia prądnicy. Przy pomocy
woltomierza należy sprawdzić wzbudzenie prądnicy i regulatorem ustawić żądane napięcie. Następnie
należy załączyć wyłącznik, ustawiając go w położeniu pracy i doregulować regulatorem ręcznym
wartość napięcia roboczego. Częstotliwość doregulowuje się przez regulację dopływu paliwa tak, aby
przy pełnym obciążeniu częstotliwość wynosiła 50±1 Hz. Uruchomienie zespołu prądotwórczego może
również być przeprowadzane przez układ sterowania automatyczny lub półautomatyczny.
Zespół prądotwórczy należy zatrzymać niezwłocznie:
— w przypadku zagrożenia życia ludzkiego,
— przy stwierdzeniu zakłócenia pracy silnika: spadku ciśnienia oleju, wzrostu temperatury wody
chłodzącej, wystąpienia nieprawidłowych szumów i stuków,
— przy stwierdzeniu uszkodzeń zespołu lub zagrożenia uszkodzeniem urządzeń związanych
z ruchem zespołu.
Zatrzymywanie zespołu powinno się odbywać w następującej kolejności:
- należy wyłączyć obciążenie wyłącznikiem głównym (przestawić wyłącznik w pozycję oznaczoną
„0” lub „wył”),
- należy odłączyć w razie potrzeby poszczególne odbiory,
- następnie należy zatrzymać silnik i wyłączyć dopływ paliwa,
- po zatrzymaniu silnika należy obrócić kilkakrotnie wał korbowy przy wyłączonym dopływie paliwa;
ma to na celu sprawdzenie, czy nie występują nadmierne opory obracania się lub zatarcie wału.
Jeżeli wyłączenie zespołu prądotwórczego nastąpiło wskutek działania zabezpieczeń, należy
przed ponownym uruchomieniem sprawdzić i usunąć przyczynę wyłączenia, stosując się do poleceń
instrukcji ruchu i eksploatacji.