Este guia é sobre a configuração do sistema paralelo do gerador. Ele fala sobre as partes, como sincronizá-los e como implementá-los de uma boa maneira. No campo de Engenharia de Energia usar um gerador nem sempre é a melhor ideia. Às vezes é melhor usar menores Geradores que funcionam juntos.
Esteja você fazendo um sistema de energia para um hospital, um data center ou uma fábrica, você precisa saber como fazer com que os geradores funcionem juntos sem problemas. Esta é a chave para ter uma fonte de alimentação.
1. O que é a configuração do sistema paralelo do gerador?
O paralelismo do gerador ocorre quando você conecta dois ou mais geradores a um barramento. Dessa forma, eles podem fornecer energia para a carga. Ao usar um grande gerador de 2.000 kW, você pode usar quatro geradores de 500 kW interligados.
Para que os geradores funcionem em paralelo eles precisam estar sincronizados. Isso significa que sua voltagem, freqüência, ângulo de fase e rotação de fase precisam corresponder. Se essas coisas não corresponderem, pode causar problemas como falha mecânica ou explosões elétricas.
2. Vantagens da configuração do sistema paralelo do gerador
Por que você escolheria um sistema paralelo em vez de um grande gerador? Os benefícios são muitos, desde economizar dinheiro até ser mais confiável.
2.1 Redundância e Confiabilidade
Você obtém redundância e confiabilidade com um sistema. Se um gerador falhar, os outros geradores ainda poderão fornecer energia. Isso é chamado de Estratégia $N+1$, onde $N$ é o número de geradores que você precisa e $+1$ é o gerador extra que é, em espera.
2.2 Escalabilidade
A configuração do sistema paralelo do gerador também é escalonável. Se uma instalação crescer, você não precisa substituir o gerador. Você pode simplesmente adicionar outro gerador ao sistema existente. Esta é uma forma de economizar dinheiro porque você só paga pelo que precisa.
Os geradores funcionam melhor quando estão funcionando em 70% para 80% da sua capacidade. Se um grande gerador estiver funcionando apenas em 20% capacidade, desperdiça muito combustível. Em um sistema você pode desligar os geradores que não são necessários para que os outros geradores possam funcionar da melhor forma.
2.3 Manutenção fácil
Também é mais fácil manter geradores. Você pode desligar um gerador para manutenção sem cortar a energia do prédio. Os outros geradores podem lidar com a carga para que você não precise se preocupar em perder energia.
3. Requisitos técnicos para configuração do sistema paralelo do gerador
Antes de conectar dois geradores ao barramento, há quatro coisas importantes que devem ser iguais. Novos controladores digitais podem fazer isso automaticamente. Você tem que planejar isso. Você precisa pensar sobre a rotação de fase. Ambos os geradores devem ter a ordem, como L1-L2-L3.
A magnitude da tensão também é importante. A tensão do gerador deve ser igual à tensão do barramento. Depois, há a frequência. Ambos os geradores devem funcionar em velocidades como 60 Hz. O ângulo de fase também é importante. As ondas senoidais têm que atingir o pico ao mesmo tempo.
4. Principais componentes da configuração do sistema paralelo do gerador
Para fazer um sistema paralelo funcionar você precisa de mais do que cabos. Você precisa de muitas peças, como hardware e software, todas trabalhando juntas.
4.1 Aparelhagem Paralela
Este é o ponto de conexão onde todos os geradores se encontram antes que a energia seja enviada para o resto da instalação. Tem os barramentos, disjuntores e relés de proteção.
4.2 Controlador Mestre Digital
Este é o cérebro do sistema. Ele analisa quanta energia é necessária e decide quais geradores ligar, desligar ou colocar em espera. Também garante que, se não houver energia, possa desligar coisas que não são essenciais, como o ar condicionado do escritório, para que coisas importantes, como se os sistemas de suporte à vida continuassem funcionando.
4.3 Governadores e reguladores de tensão
Isso ajuda os geradores a trabalharem juntos e compartilharem a carga. Eles devem ser capazes de suportar os modos de compartilhamento de carga Droop ou Isócrono para que um gerador não assuma toda a carga. Fazer com que os outros desliguem.
5. Estratégias de compartilhamento de carga de configuração do sistema paralelo do gerador
Você tem que decidir como os geradores irão compartilhar a carga.
5.1 Compartilhamento de carga Droop
Neste modo a frequência pode cair um pouco quando a carga aumenta. Isso permite que os geradores equilibrem a carga por conta própria, sem precisar conversar entre si o tempo todo. É uma forma de fazer as coisas, mas significa que a frequência nem sempre é a mesma.
5.2 Compartilhamento de carga isócrona
Os controladores conversam entre si usando um link de dados rápido para que possam manter a mesma frequência, quando a carga muda. Se a carga aumentar todos os geradores aumentam sua potência naquele momento para que a frequência permaneça a mesma.
6. Etapas de configuração do sistema paralelo do gerador
Aqui está o guia completo.
6.1 Carregar perfil
Você precisa descobrir sua carga de pico e sua carga mínima. Isso ajuda você a decidir quantos geradores você precisa. Por exemplo, se sua carga de pico for 1.500 kW e sua carga mínima for 400 kW, você pode querer usar três geradores de 500 kW de um gerador de 1.500 kW..
6.2 Escolha a compatibilidade do gerador
É mais fácil usar geradores iguais para que todos funcionem bem juntos.
6.3 Projete a lógica do painel
Você tem que decidir qual gerador inicia primeiro. Normalmente você deseja alternar qual gerador é o líder para que todos funcionem pelo período de tempo.
6.4 Configurar redução de carga
Você tem que decidir quais cargas são críticas, quais cargas são essenciais e quais cargas não são essenciais. Se um dos geradores falhar, o sistema deverá ser capaz de desligar rapidamente as cargas essenciais para que todo o sistema não desligue.
7. Desafios e soluções de configuração do sistema paralelo do gerador
Aqui estão os desafios comuns e suas soluções.
7.1 Correntes Circulantes
As correntes circulantes são um problema quando as tensões não correspondem. A solução é utilizar os Reguladores Automáticos de Tensão e garantir que a compensação de corrente cruzada esteja correta.
7.2 Distorção Harmônica
Distorção Harmônica é algo que acontece muito em data centers que utilizam sistemas UPS. Para corrigir isso você pode usar geradores com uma espécie de enrolamento que ajuda a reduzir o terceiro harmônico.
7.3 Falha de comunicação
Falha de comunicação é o que acontece quando o link de dados entre os geradores é quebrado. A solução é montar um plano chamado “Falha ao cair” para que as unidades ainda possam compartilhar a carga com segurança, mesmo sem o link de dados.
8. Conclusão da configuração do sistema paralelo do gerador
Usar muitos geradores em um sistema paralelo é a melhor maneira de garantir que a energia esteja sempre ligada em lugares muito importantes. Quando você distribui a carga entre geradores que trabalham juntos, você obtém um nível de confiabilidade e eficiência que um gerador não pode fornecer. Embora a configuração inicial exija planejamento e equipamentos especiais, as vantagens de ter geradores extras e economizar combustível fazem dele a melhor escolha para operações muito importantes.
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