Параллельная работа газопоршневых электростанций (ГПЭС): принципы, режимы и особенности эксплуатации
Газопоршневые электростанции (ГПЭС, ГПУ) широко применяются в системах промышленного и коммерческого электроснабжения. В зависимости от схемы энергоснабжения объекта оборудование может функционировать в автономном или параллельном режиме.
Параллельный режим работы — это совместная работа газопоршневой установки с электросетью или другими генераторами в системе электроснабжения объекта.
Когда целесообразна параллельная работа ГПЭС
Эксплуатация газопоршневых электростанций в параллельном режиме востребована на объектах с:
- нестабильным качеством электроэнергии от сетевой организации;
- частыми провалами и скачками напряжения;
- высокими пиковыми нагрузками;
- требованиями к бесперебойному электроснабжению технологического оборудования.
Использование ГПЭС в параллели с сетью позволяет стабилизировать энергоснабжение предприятия, снизить риски аварийных отключений и защитить чувствительное оборудование от повреждений, вызванных нарушением параметров сети.
Основные схемы параллельной эксплуатации газопоршневых установок
В зависимости от задач энергоснабжения и конфигурации объекта возможны следующие варианты работы:
1. ГПУ как основной источник питания
Газопоршневая установка обеспечивает базовую нагрузку объекта. Недостающая мощность при перегрузках автоматически добирается из внешней сети.
2. Покрытие пиковых нагрузок
ГПЭС используется для компенсации кратковременных или регулярных пиков, которые нецелесообразно полностью обеспечивать за счет сетевого электроснабжения.
3. Работа с разрешенной или запрещенной выдачей мощности во внешнюю сеть
В зависимости от технических условий технологического присоединения газопоршневая электростанция может быть настроена на выдачу избыточной активной мощности во внешнюю электрическую сеть либо на полное исключение обратного перетока мощности.
Синхронизация ГПЭС с электрической сетью
Ключевым условием безопасной и корректной параллельной работы является синхронизация электрических параметров генератора и сети. Обязательному совпадению подлежат:
- частота;
- напряжение;
- фазировка;
- симметрия фаз.
Контроль и согласование параметров выполняются автоматическим контроллером синхронизации, который устанавливается между генераторным выключателем и сетью. В современных газопоршневых установках такие контроллеры, как правило, входят в базовую комплектацию.
Подключение генераторной установки выполняется к электрической сети в точке присоединения, находящейся под напряжением, независимо от того, осуществляется синхронизация с внешней сетью или с другой газопоршневой установкой.
Типы синхронизации газопоршневых электростанций
Динамическая синхронизация
Используется преимущественно на установках малой и средней мощности.
- допускается разница частот до 2–3 Гц;
- при включении генератор принимает нагрузку скачком;
- величина броска тока зависит от расхождения частот;
- минимальное время подготовки к включению.
Статическая синхронизация
Применяется на установках большей мощности. Особенности:
- плавное согласование частоты, напряжения и фаз;
- время подстройки — 2–5 секунд;
- момент включения проходит безударно;
- отсутствие негативного влияния на оборудование и потребителей.
Режимы распределения мощности при включении ГПЭС в параллель с сетью
Фиксированная активная мощность
ГПУ работает на заданной нагрузке:
- при превышении потребления — недостающая мощность берется из сети;
- при снижении нагрузки — избыточная энергия может поступать в сеть.
При запрете выдачи активной мощности во внешнюю электрическую сеть в обязательном порядке предусматривается защита от обратной мощности — направленная токовая защита (РЗА) с выдержкой времени, согласованной с быстродействием автоматики.
Фиксированный импорт или экспорт мощности
Задается допустимая величина потребления или выдачи мощности во внешнюю сеть.
Например, при заданном потреблении от внешней сети 200 кВт и фактической нагрузке объекта 500 кВт газопоршневая электростанция мощностью 530 кВт будет нагружена примерно на 300 кВт.
При изменении нагрузки автоматика перераспределяет мощность между генераторной установкой и внешней сетью либо снижает нагрузку ГПУ вплоть до работы без нагрузки. Подобный режим применяется как на одиночных установках, так и в системах с несколькими газопоршневыми агрегатами, объединенными автоматикой группового управления.
Управление активной и реактивной мощностью ГПЭС
Регулирование параметров осуществляется через:
- частоту вращения двигателя — управление активной мощностью;
- возбуждение генератора — управление реактивной мощностью.
Автоматикой может задаваться фиксированная мощность и требуемый cos φ. Поскольку ГПЭС работает параллельно с сетью «бесконечной мощности», рассинхронизация в пределах допустимого диапазона исключена.
Особенности нагрузок и пусковых режимов
При параллельной работе ГПЭС внешняя сеть берёт на себя часть нагрузки, возникающей при включении мощных электроприемников, превышающих возможности генератора. В автономном режиме вся нагрузка ложится на ГПУ, поэтому:
- пуски мощных механизмов должны быть заранее рассчитаны;
- возможно ограничение или запрет пуска отдельных энергоемких электроприемников, запуск которых может привести к перегрузке газопоршневой установки;
- допускается аварийное отключение части нагрузки для удержания станции.
Порядок подключения ГПЭС к сети в параллельном режиме
Большинство современных газопоршневых электростанций имеют высокий уровень автоматизации. Стандартный алгоритм ввода в работу включает:
- Запуск установки с выполнением всех подготовительных операций и прогревом двигателя.
- Автоматическая синхронизация параметров сети и генератора.
- Включение силового выключателя и подача нагрузки.
- Плавный набор мощности.
Каскадная работа газопоршневых электростанций
В многоагрегатных системах применяется каскадный режим. При росте нагрузки (например, до 69% номинала одного агрегата) ведущая ГПУ подает команду на запуск следующего генератора. Аналогичный принцип используется при снижении нагрузки и поэтапном выводе установок из работы.
Переход из параллельного режима в автономный
Современные газопоршневые электростанции способны автоматически переходить на автономное питание объекта.
При исчезновении напряжения во внешней сети:
- сетевой выключатель размыкается;
- ГПЭС переходит в режим изолированной работы;
- питание потребителей осуществляется на 100% от установки.
Переход может выполняться как с остановкой и перезапуском двигателя, так и с плавным увеличением мощности — конкретный алгоритм зависит от модели оборудования.
Важно заранее корректно рассчитать мощность ГПЭС, чтобы она полностью покрывала потребности предприятия в автономном режиме.
Консультации и подбор газопоршневых электростанций
Для получения консультации по подбору ГПЭС, расчёту тарифов и сроков окупаемости направьте ваш запрос нашим специалистам через форму обратной связи или по адресу info@gktex.ru.
