Puesta en marcha y prueba de grupos electrógenos utilizando bancos de carga resistivos/reactivos.

Al examinar las diferencias clave entre las pruebas de carga resistivas y resistivas/reactivas (y por qué estas últimas son necesarias), es importante centrarse en abordar el sistema de generación de energía de emergencia de una instalación en su conjunto, probando todo el sistema para identificar las debilidades de todo el sistema en el momento. en el momento de la puesta en servicio y en intervalos de prueba periódicos para cumplir con las agencias reguladoras (consulte la Figura 1).

Las pruebas de carga reactiva son principalmente importantes en instalaciones de atención médica, centros de datos, seguridad humana y aplicaciones de misión crítica donde la necesidad de demostrar la capacidad de proporcionar energía eléctrica según lo previsto está prescrita por estándares regulatorios y códigos especificados por los diseñadores. Ejemplos de fuentes de energía de emergencia típicas incluyen generadores de motores alternativos alimentados con gas y diesel, generadores de turbina alimentados con líquido y gas, UPS rotativos y sistemas UPS de batería.

Comprender los estándares para la certificación

Si bien comprender los beneficios clave de las pruebas de carga reactiva no es necesariamente un enfoque principal, es importante que los ingenieros consultores y administradores de instalaciones comprendan los requisitos específicos del código para la instalación, el rendimiento y las pruebas de sistemas de energía de emergencia.

La Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) publica y actualiza estos estándares periódicamente con aportes de profesionales, ingenieros y miembros de industrias que brindan equipos y servicios relacionados. Los recursos aplicables de NFPA incluyen:

Regulaciones específicas como NFPA 101, Artículo 7.9.2.4 requieren que los generadores de emergencia se instalen, prueben y mantengan de acuerdo con NFPA 110. Las disposiciones relacionadas con el mantenimiento y las pruebas de generadores de emergencia se pueden encontrar en NFPA99, Artículo 4.4, que trata cuestiones como:

Los ingenieros especificadores y los administradores de instalaciones deben tener acceso a las últimas versiones de estas normas NFPA. Están disponibles en línea en www.nfpacatalog.org. Los estados y localidades individuales también tienen estándares, códigos y regulaciones relacionados con instalaciones de misión crítica.

Razón clave para las pruebas de carga

Normalmente, los grupos electrógenos rara vez funcionan en condiciones de carga completa después de las pruebas de fábrica del fabricante. Aunque pueden probarse de conformidad con los requisitos reglamentarios que permiten el uso de cargas reales, con el tiempo esta práctica puede generar condiciones que podrían afectar el rendimiento y la confiabilidad. Los grupos electrógenos diésel modernos diseñados para cumplir con los estrictos estándares de emisiones Tier Level de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. están diseñados para funcionar con cargas de más del 50 % para una vida útil y un rendimiento óptimos. Además, el uso de filtros de postratamiento de partículas que dependen de una determinada temperatura de escape para facilitar la regeneración puede verse comprometido por el funcionamiento con carga baja y, en consecuencia, puede restringir el flujo de gases de escape debido a la acumulación, lo que provoca una contrapresión de escape superior a la recomendada. lo que puede limitar el rendimiento de un grupo electrógeno con motor alternativo y/o aumentar la necesidad de mantenimiento no programado.

Cuando se instalan varias unidades, a menudo se hacen funcionar individualmente para pruebas periódicas y anuales utilizando una carga de prueba mucho menor que los niveles recomendados por el fabricante. El uso de un banco de carga resistivo/reactivo de gran capacidad puede permitir probar múltiples unidades simultáneamente, reduciendo así el tiempo necesario para realizar y documentar las pruebas obligatorias. Los bancos de carga resistivos/reactivos permiten que los controles de paralelo se ejerzan en condiciones realistas.

Nuevamente, las pruebas del banco de carga son un componente crítico para cumplir con los requisitos regulatorios. Los grupos electrógenos diésel actuales que utilizan motores electrónicos y controles de emisiones para cumplir con los requisitos de emisiones actuales y futuros de la EPA dependen de que los motores funcionen a los niveles de carga y temperaturas recomendados por el fabricante.

Las pautas de prueba de la NFPA se refieren a niveles de carga mínimos del 30%, o según lo recomendado por el fabricante. Asociaciones industriales como EGSA y los principales fabricantes de motores-generadores recomiendan pruebas de carga a niveles más altos para garantizar que se puedan lograr los máximos beneficios de las pruebas de carga.

Al igual que con el mantenimiento regular, el código exige pruebas periódicas en todas las aplicaciones de atención médica para mantener el cumplimiento con la agencia reguladora. Es común que los centros de atención médica realicen pruebas periódicas de los grupos electrógenos durante las horas de menor actividad, cuando las cargas son más bajas. Si bien esta práctica evita la posibilidad de interrupciones graves en cargas grandes y/o críticas, no prueba adecuadamente el grupo electrógeno en las peores condiciones.

El caso de las pruebas de bancos de carga reactivas

La capacidad de simular cargas reactivas variables, que son más realistas, es el beneficio más esencial para un banco de carga que proporciona cargas kVA (resistivas) y kVAR (reactivas). Las diferencias críticas entre las pruebas con un banco de carga solo resistivo y un banco de carga resistivo/reactivo se comparan en la Tabla 1. Un banco de carga solo resistivo puede proporcionar pruebas adecuadas del motor primario individual y el reparto de carga (incluyendo la adición/deslastre de carga). ) controles de una instalación de unidades múltiples. Sin embargo, un banco de carga reactiva permite probar el alternador, compartir la carga y las respuestas transitorias porque puede aplicar cargas que se aproximan a las experimentadas durante la operación normal del grupo electrógeno (consulte la Tabla 2).

Los gobernadores de motores de grupos electrógenos responden a las cargas reduciendo la velocidad del motor. La Figura 2 compara la respuesta transitoria de un gran grupo electrógeno diésel de reserva cuando se aplica una carga en bloque utilizando bancos de carga solo inquietos y resistivos/reactivos. La caída de voltaje síncrona inicial resultante (Vdip1) usando la carga del 75 % con un factor de potencia de 0,80 da como resultado una caída de voltaje que es aproximadamente un 25 % mayor en comparación con las aplicaciones de carga equivalentes solo resistivas. La caída de voltaje relacionada con la velocidad del motor (Vdip2) es similar, en ambos casos, debido al regulador de voltaje tipo V/Hz estándar del fabricante.

Durante las pruebas con un banco de carga solo resistivo, un sistema que es sensible a caídas de voltaje transitorias no necesariamente proporcionaría una indicación de una fuente de alimentación o condición del sistema que conduciría a un problema potencial durante la operación. Los controles de estado sólido y las fuentes de alimentación son particularmente sensibles a los transitorios y pueden apagarse inesperadamente durante los cambios de carga a menos que estén respaldados específicamente con una fuente de energía dedicada capaz de atravesar los transitorios de voltaje y frecuencia asociados con la carga en bloque de los grupos electrógenos.

Al probar sistemas generadores de unidades múltiples, la capacidad de compartir cargas reactivas (kVAR) por igual es fundamental para lograr la salida máxima nominal del sistema. Cuando los controles de reparto de carga no están configurados correctamente (es decir, ajustes de caída, compensación de corriente cruzada y polaridades de los dispositivos de medición y control), las pruebas solo resistivas pueden no determinar cómo un generador individual acepta la carga reactiva. Además, el interruptor en paralelo y los relés de protección pueden funcionar adecuadamente en aplicaciones de carga resistiva, pero las pruebas del banco de carga reactiva proporcionarán una aceptación y rechazo de carga que simula las condiciones del mundo real con mayor precisión (consulte la Figura 3).

Elegir el banco de carga resistivo/reactivo adecuado

Al seleccionar un banco de carga resistivo/reactivo, es importante considerar características clave que incluyen facilidad de operación, diagnóstico integrado, medición, la capacidad de un operador de controlar múltiples unidades desde un solo controlador y capacidades de descarga de datos. Los bancos de carga que ofrecen carga y duración automáticas de los pasos, y capacidades de recopilación y generación de informes de datos son beneficiosos para proporcionar los registros necesarios para demostrar el cumplimiento de los requisitos reglamentarios y de la instalación.

La conexión de bancos de carga a una instalación normalmente implica conectar temporalmente los conductores de alimentación trifásicos al bus de carga. Las empresas de pruebas eléctricas y alquiler de bancos de carga pueden suministrar los bancos de carga, transformadores y cables necesarios para proporcionar el voltaje de servicio correcto para el equipo que se está probando.

La prueba está en las pruebas.

Los ingenieros especificadores pueden y deben promover las pruebas reactivas del banco de carga porque es la mejor manera de probar todo el sistema para identificar debilidades en todo el sistema durante la puesta en servicio y en intervalos de prueba periódicos para cumplir con las agencias reguladoras. Sin pruebas de pruebas, el diseño sigue siendo hipotético. Probar sistemas con el tamaño y tipo correcto de banco de carga resistivo/reactivo valida el diseño del sistema de generación de energía (ver Tabla 3).

Para las instalaciones existentes, las pruebas adecuadas del banco de carga reactiva proporcionan datos en tiempo real y evidencia objetiva de confiabilidad, funcionalidad y reducción de capacidad resultante de equipos obsoletos. Además, las pruebas del banco de carga reactiva proporcionan una condición real simulada en el mejor de los casos donde la caída de voltaje, el calentamiento térmico, los armónicos y la eficiencia se pueden analizar de manera más efectiva que con una carga resistiva únicamente.

Las pruebas de integración completa del sistema de sistemas críticos durante la puesta en servicio establecen una base precisa para el rendimiento operativo continuo y son una herramienta valiosa para proporcionar un mayor nivel de confianza en el sistema de energía de emergencia.

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