Conjunto Gerador de Emergência - Construção, Instalação, Manutenção e Fiação

Uma visão geral do grupo gerador de emergência

(Manuel Bolotinha)

Introdução ao Grupo Gerador de Emergência

Hospitais, aeroportos, shopping centers e prédios de escritórios, apenas para citar alguns exemplos, são muito sensíveis , no que diz respeito à segurança de pessoas e bens , para quedas de energia causados ​​por falhas em meio (MV ) e baixa tensão (LV ) redes de distribuição e mesmo em alta tensão (AT ^[1] ) redes de transmissão .

Quando uma falta de energia ocorrer é necessário que os sistemas de comunicação, iluminação de emergência, exaustores de fumaça, estações de bombeamento de água de combate a incêndio, segurança, iluminação em edifícios e outros sistemas e equipamentos elétricos críticos, designados como cargas essenciais (ou crítico ), continuar executando .

Para resolver esses problemas solução comum é a instalação do LV grupos geradores de emergência a diesel , cujas aplicações, características e procedimentos de instalação deve estar de acordo com IEC ^[2] Padrão 60034.

Potência nominal e aterramento neutro do gerador de emergência

Potência nominal de grupos geradores de emergência a diesel de BT ^[3] depende do regime de operação :em espera , principal e contínuo , conforme definido em ISO ^[4] Padrão 8528.

No regime de espera a energia disponível fornecida pelo conjunto gerador varia com o valor da carga durante a falta de fonte de alimentação normal e saída de potência média é 70% de classificação de energia em espera de emergência . Operação típica deste regime é 200 horas por ano com um máximo de 500 horas por ano .

No regime principal a energia disponível fornecida pelo grupo gerador varia com o valor da carga por um período de tempo ilimitado e saída de potência média é 70% de classificação de potência principal . Pico de demanda típico de 100% de ekW de primeira linha ^[5] com 10% de capacidade de sobrecarga para emergência use para um o máximo f 1 hora a cada 12 horas; funcionamento de sobrecarga não pode exceder 25 horas por ano .

Em regime contínuo saída está disponível sem carga variável por tempo ilimitado . Saída de potência média é 70 – 100% da potência contínua . Pico de demanda típico é 100% de ekW com classificação contínua para 100% de horas de funcionamento .

De acordo com as definições acima é fácil entender que o mesmo conjunto gerador tem diferentes poderes nominais para cada regime de operação . Potência nominal em regime de espera é mais alto do que potência nominal em regime principal , que é mais alto do que potência nominal em regime contínuo .

Potência nominal de grupos geradores main seja definido em kVA ou kW para um cos Φ (fator de potência) ^[6] =0,8 . Também é necessário definir a frequência da rede (50 Hz ou 60 Hz ).

Na Tabela 1, como exemplo, são mostrados os valores de potência nominal (kVA ) de alguns grupos geradores do mesmo fabricante e da mesma série de fabricação , de acordo com o regime de operação (f =50 Hz ).

Tabela 1 – Exemplos de potência nominal de grupos geradores de emergência de acordo com o regime de operação

Como a rede LV que o conjunto gerador o fornecimento de energia elétrica é isolado e tem cargas desequilibradas , ponto neutro dos enrolamentos do alternador ^[7] é diretamente aterrado uma vez que este sistema de aterramento neutro melhora o comportamento do alternador com esses tipos de cargas .

Construção e Componentes do Gerador de Emergência

Considerações gerais

Principais componentes de um conjunto gerador são (veja a Figura 1):

• Motor
• Alternador
• Montagem/estrutura principal.
• Iniciando a bateria e o carregador.
• Sistema de lubrificação.
• Sistemas de refrigeração e exaustão, incluindo o radiador .
• Sistema de combustível.
• Regulador de tensão
• Tubos de escape e silenciador.
• Painel de controle e monitoramento.

Figura 1 – Principais componentes de um grupo gerador

Motor

O mecanismo que deve estar de acordo com a Norma ISO 3046 é uma máquina de combustão interna, ciclo de quatro tempos e geralmente a diesel (há também modelos alimentados a gás ). A potência do motor deve ser adequado para a potência nominal do alternador .

Principais componentes do motor são :

• Regulador de velocidade eletrônico , geralmente com uma variação de ± 0,25
• Controle de aceleração e alavanca de correr e parar
• Anel de aço padrão para garantir uma conexão rígida ao sistema de acoplamento do gabinete do alternador
• Volante e união elástica para acoplamento de alternador

O mecanismo deve começar e funcionar pelo menos 8 horas com carga total , seguido por 1 hora de sobrecarga de 10% sob as condições de temperatura especificadas . O motor deve ter partida elétrica , que horário não deve ser maior que 10 s .

Motor resfriamento pode ser feito por circulação de ar ou água , em um circuito fechado com um radiador . Para melhorar motor inicialização deve ser previsto um óleo, água ou ar de combustão sistema de pré-aquecimento (geralmente resistores ), que deve funcionar com o aumento de temperatura de graxa de carter .

Alternador

O alternador é do tipo síncrono, monofásico ou trifásico, auto-excitado, regulado e ventilado; a ventilação do alternador deve ser realizado por uma turbina coaxial de eixo .

As principais características dos alternadores são:

• Tensão nominal:230 V (alternadores monofásicos ); 400/230 V (alternadores trifásicos ).
• Frequência nominal:50 Hz ou 60 Hz .
• Potência nominal (dependendo do regime de operação - consulte a Seção 2).
• Fator de potência:geralmente 0,8 .
• Classe isolante:geralmente H .

Classe isolante de alternadores são estabelecidos, de acordo com a norma IEC 60085, levando em consideração a temperatura máxima que os enrolamentos podem suportar , uma vez que temperatura é geralmente o fator principal que contribui para o envelhecimento do material isolante . Na Tabela 2 são mostradas as classes de isolamento dos alternadores.

Tabela 2 – Isolamento de alternadores

Outras características dos alternadores que devem ser consideradas são:

• Supressão de interferências de rádio.
• Distorção harmônica:≤ 2% descarregar; ≤ 3,5% com carga balanceada .
• Regulação de tensão:±1,5% para variações sem carga e carga total , fator de potência entre 8 e 1 e variações de velocidade de ± 4,5% .
• Capacidade de recuperar tensão até 3% de tensão nominal dentro de 3 s , quando estiver totalmente carregado é aplicado de repente com cos Φ =0,8 .
• Capacidade de suportar correntes de curto-circuito de até 300% da corrente nominal durante 5 s antes da atuação dos dispositivos de proteção internos .

Outros componentes e sistemas

O quadro de montagem do motor e alternador (e até do tanque diário de diesel ) geralmente é construído com perfis de aço padrão , soldados eletricamente e suportes antivibração deve ser instalado; estes perfis devem ser calculados para que a oscilação vertical própria deve ser em torno de 7 Hz .

A bateria inicial é chumbo-ácido tipo e conectado a um carregador de bateria que garantirá a taxa de manutenção da bateria e normalmente é instalado no painel de controle e monitoramento .

Tubos de exaustão deve incluir um silenciador (consulte a Figura 2) e uma conexão flexível da saída de escape do motor para o tubo de saída . Tanto o silenciador quanto a tubulação devem ser isolados termicamente com lã de vidro coberta com folha de alumínio .

Figura 2 – Tubulação de exaustão de um grupo gerador

Sistema de combustível inclui o tanque diário (com indicador de nível e interruptores de nível máximo e mínimo ) e deve ter tal capacidade que garante ao conjunto gerador funciona durante um período de tempo definido , em potência nominal de carga total para o regime de operação estabelecido.

Este sistema também pode incluir uma eventual cisterna a diesel, bombas de transferência de tanque diário ( manual e elétrico ) e a tubulação necessária .

Painel de controle e monitoramento

No painel de controle e monitoramento deve ser instalado o seguinte equipamento:

• Equipamento de medição (amperímetros; voltímetros; medidor de frequência ).
• Equipamentos de controle e monitoramento:botões de partida e parada; coletor de óleo; termômetro de água.
• Interruptor de controle com 4 posições:Automático/Manual/Teste/Fora de serviço .
• Iniciar e parar o sistema automático do grupo gerador.
• Disjuntor para proteção do alternador.
• Lâmpadas de monitoramento.
• Desligamento de emergência sistema do motor.
• Carregador de bateria (consulte a Seção 3.4).
• Equipamentos de controle e monitoramento para todos os componentes auxiliares do grupo gerador.

Procedimentos de instalação do conjunto gerador de emergência

Conjuntos de geradores geralmente são instalados dentro de casa , em uma sala dedicada , que deve ser fornecido com grades de entrada e saída , calculado para garantir o fluxo de ar necessário para a refrigeração do equipamento .

Grade de saída de ar está instalado de frente para o radiador e deve permitir uma desmontagem fácil para remoção do grupo gerador . Nas situações em que não for possível garantir o fluxo de ar necessário para a refrigeração do grupo gerador é necessário instalar radiador separado do motor .

Nestas situações resfriamento do grupo gerador é feito através da circulação de água doce em um circuito fechado , usando uma bomba centrífuga . Temperatura é termostaticamente controlada e dissipação de calor é alcançado pelo radiador , instalado no circuito primário , e um fã . O radiador deve ter um baixo nível de ruído e deve ser montado em suportes antivibração .

A Figura 3 dá um exemplo do que foi explicado acima.

Figura 3 – Esquema de instalação de um Grupo Gerador com radiador separado

Se o nível de ruído do conjunto gerador é muito alto de acordo com os regulamentos de ruído , nomeadamente nas circunstâncias em que o equipamento está instalado no exterior , o grupo gerador deve ser instalado dentro de um gabinete , como mostrado na Figura 4.

Figura 4 – Grupo gerador dentro de um gabinete

Manutenção do Grupo Gerador de Emergência

Conforme referido na Seção 1 conjuntos de geradores desempenhar um papel crítico na segurança de pessoas e bens de determinadas instalações elétricas e, por esse motivo, é importante estabelecer um programa de manutenção preciso que deve incluir:

• Executar mensalmente, ou duas vezes por mês, em condições de baixa carga por um período de 4 horas (para garantir que ele será executado quando necessário ).
• Execução manual.
• Partida do grupo gerador em caso de ausência de tensão da rede e verificação do funcionamento do interruptor automático do inversor.
• Inspeção visual.
• Verificação da conexão de aterramento do neutro e de todas as partes metálicas.
• Verificação do nível de óleo e
• Estado da bateria (inspeção visual; medição de tensão dos elementos; situação do eletrólito).

Inicialização do gerador. Sistema de transferência automática

Conjunto de geradores inicialização devo automático , quando há uma subtensão ou uma tensão de sequência negativa na fonte de alimentação rede e é feito através de um sistema de automatismo instalado no painel de controle e monitoramento do grupo gerador . Este sistema de automatismo fornecerá também a desconexão e a parada do conjunto gerador quando a tensão da rede voltar ao normal .

O sistema de automatismo referido acima controlará o sistema de transferência automática , doravante denominado interruptor automático do inversor , e deve garantir uma série de testes consecutivos de inicialização (nunca menos de 3 ) com um tempo entre as tentativas esse é o tempo necessário para regeneração da bateria .

Chave inversora automática , que preferencialmente deve ser instalado no painel de distribuição de entrada principal , deve fornecer transferência de cargas essenciais para o conjunto gerador fornecimento de energia quando um distúrbio na tensão da rede ocorre e fornece a retransferência dessas cargas para fonte de alimentação de rede quando a situação voltar ao normal .

O interruptor automático do inversor pode ser construído com 2 dos seguintes equipamentos:

• Disjuntores.
• Comutadores em carga.
• Contadores.

Esses equipamentos devem ter um intertravamento mecânico e elétrico para evitar a associação paralela entre a rede e o grupo gerador .

Todos os quadros de distribuição deve ter equipamento de desconexão (disjuntor; interruptor em carga; contator ) para dividir as cargas entre essencial e não essenciais , para evitar essas cargas ser alimentado pelo conjunto gerador .

A Figura 5 mostra um exemplo de diagrama esquemático de um sistema de transferência.

Figura 5 – Diagrama esquemático do sistema de transferência

Fiação e conexão do gerador portátil

Você pode conectar e conectar um gerador portátil ao sistema de abastecimento doméstico por três métodos aqui .

^[1] AT :U_s ≥ 60 kV; MV :1 kV s ≤ 49,5 kV; LV :U_s ≤ 1 kV . U_s é a tensão nominal da rede.

^[2] IEC :Comissão Eletrotécnica Internacional.

^[3] A seguir, usaremos a expressão conjuntos geradores para se referir a grupos geradores de emergência a diesel LV .

^[4] ISO :Organização Internacional para Padronização.

^[5] eW :Potência elétrica ativa.

^[6] cos Φ :fator de potência.

^[7] Consulte a Seção 3.3.

Sobre o Autor:Manuel Bolotinha

-Licenciatura em Engenharia Electrotécnica – Energia e Sistemas de Potência (1974 – Instituto Superior Técnico/Universidade de Lisboa)
– Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores (2017 – Faculdade de Ciências e Tecnologia/Nova Universidade de Lisboa)
– Consultor Sênior em Subestações e Sistemas de Potência; Instrutor Profissional