Co warto wiedzieć o agregatach prądotwórczych?

Wiele urządzeń nie toleruje nawet milisekundowych przerw w dostawie energii elektrycznej, innym bardziej szkodzą długotrwałe przestoje, dlatego tak ważną sprawą jest zasilanie awaryjne. Artykuł poświęcony jest agregatom prądotwórczym, czyli urządzeniom gwarantującym długotrwały dostęp do awaryjnego zasilania w energię elektryczną, ale potrzebującym minimum kilkudziesięciu sekund na uruchomienie się i podanie napięcia na odbiorniki.

Powszechność dostępu, jak również dążenie do poprawienia warunków codziennego życia powodują, że agregaty do awaryjnego zasilania stosowane są nie tylko w obiektach, dla których brak zasilania ciągnie za sobą ryzyko w postaci utraty zdrowia i zagrożenia życia ludzkiego lub duże straty ekologiczne czy finansowe (szpitale, lotniska, zakłady produkcyjne, oczyszczalnie i przepompownie ścieków itp.), ale również w obiektach typu: banki, stacje benzynowe, markety, hotele, pensjonaty, a nawet domy prywatne.

Dostępne na rynku agregaty niskiego napięcia można podzielić względem różnych kryteriów:
a) Rodzaj silnika napędowego b) Rodzaj prądnicy:
c) Podział ze względu na sposób zabudowy
d) Podział pod względem rodzaju sterowania
Poniższe istotne dla użytkownika parametry (poza takimi jak moc czy też napięcie wyjściowe) powinny zostać umieszczone przez producenta na tabliczce znamionowej urządzenia (zgodnie z wymaganiami normy PN ISO 8528):
Instalacja agregatu – posadowienie, wentylacja i wydech spalin
W przypadku, gdy mamy do zainstalowania agregat obudowany wyciszony na zewnątrz budynku, sprawa jest prosta i nie nastręcza problemów. Agregat ustawiamy na przygotowanym fundamencie o wymiarach podanych przez producenta/dostawcę agregatu. Fundament nie jest niezbędny w przypadku posadowienia na silnie utwardzonych podłożach, np. zbrojona wylewka betonowa (najlepiej skonsultować z producentem/ dostawcą). Przy opracowywaniu koncepcji posadowienia należy uwzględnić późniejszą konieczność wprowadzenia kabli do agregatu. Instalacja wentylacyjna nie wchodzi w grę, natomiast instalacja wydechowa niezmiernie rzadko – wyłącznie w sytuacjach bezpośredniego sąsiedztwa wysokiego budynku może istnieć konieczność poprowadzenia układu wydechowego po elewacji lub w szachcie kominowym ponad dach.

W przypadku instalacji w pomieszczeniu sytuacja jest bardziej skomplikowana. Należy przewidzieć czerpnię świeżego powietrza (do chłodzenia i spalania), wyrzutnię powietrza ciepłego (ogrzanego pracującą jednostką) oraz wydech spalin. Zaleca się wybór takiego pomieszczenia na agregat, które posiada minimum dwie ściany zewnętrzne(rys.4, rys.5), jeżeli dostępna jest tylko jedna ściana zewnętrzna, to musi być możliwie największa. Brak ścian zewnętrznych wiąże się z koniecznością prowadzenia długich kanałów wentylacyjnych czerpni i wyrzutni powietrza (musi istnieć możliwość prowadzenia takich kanałów poprzez sąsiednie pomieszczenia – dla przykładu agregat o mocy ok. 100-120 kW to kanały o powierzchni przekroju ok. 1m2. Strop i dach również mogą być wykorzystane do wykonania tych otworów (rys. 7.). Stanowi to większy problem (konstrukcja stropów, uszczelnienia), jednakże powoduje, że hałas wokół budynku jest mniej słyszalny – należy pamiętać, że otworami czerpni i wyrzutni powietrza wydostaje się największa część hałasu z pomieszczenia. Pomiędzy otworami czerpni i wyrzutni powietrza należy zachować jak największą odległość (minimum 4-5 m od osi otworów), aby uniemożliwić czerpanie ciepłego powietrza, które jest wyrzucane z agregatorni. Lokalizacja otworu czerpni musi umożliwiać powietrzu „opłynięcie” prądnicy i silnika, zanim poprzez wentylator i chłodnicę wydostanie się ono wyrzutnią na zewnątrz pomieszczenia. Nie dotyczy to zabudowy agregatu obudowanego (rys. 8.) wyciszonego w pomieszczeniu, gdyż konstrukcja obudowy gwarantuje prawidłowy obieg powietrza wokół zespołu prądotwórczego. W przypadku agregatów chłodzonych powietrzem konieczne jest zainstalowanie w otworze wyrzutni wentylatora wyciągowego zasilanego silnikiem elektrycznym – wentylator uruchamiany podczas pracy agregatu (rys. 9.). Częstym wymaganiem inwestora jest niewychładzanie pomieszczenia agregatu przez otwarte otwory wentylacyjne, co ciągnie za sobą konieczność zastosowania tzw. przepustnicy wielopłaszczyznowej sterowanej automatycznie siłownikiem (rys. 10.). W przypadku agregatów chłodzonych cieczą stosuje się ją zwłaszcza na czerpni, gdyż otwór wyrzutni jest „oddzielony” od wnętrza pomieszczenia kanałem prowadzonym od chłodnicy do otworu wyrzutu powietrza. Na wyrzutni można zastosować dodatkowo tzw. żaluzję otwieraną grawitacyjnie pędem powietrza. Zabudowa agregatu prądotwórczego w bardzo dużym pomieszczeniu (np. hala produkcyjna) może umożliwić pewne uproszczenie układu wentylacji, niemniej jednak należy skonsultować to z dostawcą agregatu.
Bardzo ważne jest wyprowadzenie spalin na zewnątrz budynku. Najprostszym sposobem jest wyprowadzenie rury wydechowej poziomo przez ścianę i zakończenie rury ścięte pod kątem 45o (popularnie zwane „w kiełbasę”). Należy zwrócić uwagę, aby wylot spalin nie był skierowany w miejsce, gdzie przebywają lub mogą przebywać ludzie, najlepiej gdy wyprowadzony będzie na wysokości minimum 2,5-3 metrów nad poziomem gruntu. Odległość od innych budynków z oknami w stronę wydechu nie powinna być mniejsza niż 10 metrów. Najlepszym (niestety nie najtańszym) rozwiązaniem jest poprowadzenie rury wydechowej po elewacji lub w szachcie kominowym ponad dach budynku. W przypadku długich odcinków prowadzonych na zewnątrz budynku (ryzyko skraplania powietrza) lub odcinków mogących pozostawać w zasięgu osób postronnych (ryzyko oparzenia) zaleca się wykonanie układu wydechowego z rury dwupłaszczowej z izolacją miedzy płaszczami. Układ wydechowy jednopłaszczowy wykonuje się z rury stalowej czarnej (wymaga okresowej konserwacji) lub nierdzewnej.

Instalacja agregatu – podłączenie do instalacji elektrycznej
Jak wspomniano wcześniej, agregaty mogą być wyposażone w różne panele sterowania. Najprostszy układ to ręczne uruchomienie linką rozruchową – po ustabilizowaniu się parametrów pracy podłączamy odbiorniki poprzez załączenie wyłącznika głównego prądnicy (rys. 11.). W przypadku, gdy taki agregat stanowi awaryjne zasilanie budynku, najlepiej zainstalować przy rozdzielnicy głównej przełącznik trójpozycyjny I, 0, II, gdzie w pozycji „I” – obiekt zasilany z sieci, pozycji „0” – obiekt niezasilany, w pozycji „II” – obiekt zasilany z agregatu (rys. 12.).

Agregaty sterowane ręcznie, ale wyposażone w rozrusznik i akumulator rozruchowy włącza się do sieci analogicznie. Sam proces uruchamiania dokonywany jest analogicznie do uruchamia samochodu – stacyjka z kluczykiem. Rozruchu ręcznego nie należy w żadnym stopniu kojarzyć z koniecznością ustawiania takich parametrów, jak częstotliwość czy napięcie – te procesy w nowoczesnych jednostkach zachodzą automatycznie nawet przy zamianach obciążenia (regulatory napięcia i częstotliwości). W przypadku pracy automatycznej sam proces uruchamiania dodatkowo nie wymaga obecności operatora – to automatyka uruchamia rozrusznik i sprawdza, czy agregat się uruchomił, jeśli nie to, ponawia próbę. Ilość prób rozruchu jest programowalna, czasy miedzy próbami rozruchu również. Agregat wymaga tylko dostarczenia mu informacji o konieczności pracy lub nie. Najprostszym sposobem jest przekazanie mu informacji w postaci styku bezpotencjałowego: styk zwarty - agregat pracuje, styk rozwarty – agregat nie pracuje. Stykiem tym może sterować dowolny nadrzędny system, np. automatyka rozdzielni głównej, automatyka ppoż., zewnętrzna automatyka Samoczynnego Załączenia Rezerwy (SZR) itp. (rys. 13.).

Możliwa jest również dostawa agregatu prądotwórczego ze sterownikiem automatycznym realizującym również funkcję Samoczynnego Załączenia Rezerwy (rys. 14.). Tym samym jeden sterownik steruje zarówno agregatem, jak i łącznikami SZR. Sterownik taki powinien mieć możliwość nastawy wszelkich czasów związanych z pracą systemu, jak również progów napięciowych dla SZR (np. zasilanie sieciowe odłączane jest przy spadku napięcia do 195 V trwającym ponad 5 sekund, po 2 sekundach startuje agregat, po 5 sekundach od pojawienia się prawidłowego napięcia agregatu następuje załączenie zasilania agregatu itd.). Taki system ułatwia obsługę oraz eliminuje konieczność zestrajania ze sobą kilku automatyk. Istotnym elementem jest oczywiście sam element wykonawczy realizujący odłączenie zasilania z sieci i załączenie zasilania z agregatu. Generalnie wykonywany jest w oparciu o: Układy muszą spełniać wymagania normy PN-EN-60947-6-1:2001 dotyczącej „Automatycznych Urządzeń Przełączających” (punkt 7.2.1.1. b). Układ powinien zostać odebrany przez właściwy terenowo Rejon Energetyczny i sprawdzony pod kątem posiadania blokady mechanicznej i elektrycznej – musi zapewniać stuprocentową gwarancję, że napięcie z agregatu nie zostanie podane w kierunku sieci energetycznej. Istnieje wiele innych możliwych układów wpięcia agregatu zależnie od struktury obiektu, ilości źródeł podstawowych i rezerwowych oraz tego, czy wszystkie, czy też wybrane odbiorniki są przewidziane do awaryjnego zasilania. Sposób wpięcia najlepiej wówczas skonsultować z dostawcą agregatu.