Ingénierie de conception pour les systèmes de génération de centrales électriques

L'efficacité énergétique des centrales électriques est essentielle pour maintenir un taux de consommation minimal au sein de l'installation . L'efficacité énergétique est le moyen efficace de configurer de manière optimale les systèmes de contrôle de la maison pour n'utiliser que l'énergie nécessaire sans gaspillage. Cet article aborde les préoccupations lors du développement d'une installation et comment l'efficacité énergétique n'est pas une tâche facile.

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La conception pour l'efficacité énergétique dans les centrales électriques comporte de nombreux défis, des obstacles techniques aux obstacles non techniques. Ceux qui se rapportent au génie électrique comprennent :

• Dans la conception de centrales électriques, le génie électrique est souvent le dernier département à s'engager après les systèmes mécaniques et de contrôle.

Cela laisse peu aux ingénieurs électriciens pour s'engager dans une conception d'efficacité énergétique intégrée appropriée. Cela a souvent un effet néfaste sur l'efficacité énergétique des centrales électriques. Cela signifie que toute l'énergie consommée en interne passe par le système électrique qui est utilisé de manière inefficace.

• Le système d'alimentation est le premier élément désigné.

Cela entraîne des restrictions supplémentaires sur le temps alloué que les ingénieurs électriciens peuvent consacrer aux études conceptuelles importantes pour les opérations internes de la centrale électrique. Les études conceptuelles présentent généralement la meilleure opportunité de comprendre l'impact des changements de conception améliorant l'efficacité énergétique de base qui sont développés autour d'améliorations plus importantes de l'efficacité basées sur l'analyse. Les études de qualité de l'énergie pour l'efficacité énergétique comprennent :

• Analyse de charge
• Analyse du flux de puissance et de la chute de tension
• Analyse du démarrage du moteur
• Analyse de court-circuit

Analyse de charge

L'analyse de charge est l'une des étapes d'ingénierie les plus importantes pour augmenter l'efficacité énergétique. La collecte d'informations et de données sur toutes les charges que le système électrique rencontrera est la première étape vers la conception. Cela signifie comprendre les charges critiques, le cycle d'utilisation, les variations saisonnières et les exigences de démarrage. Ces sources proviennent généralement de l'équipe de conception de la mécanique et des commandes. En raison de la fragmentation des fournisseurs, la compilation d'une liste de chargement détaillée n'est jamais une tâche facile. Pour ceux qui ne disposent pas de données réelles sur les conceptions actuelles, vous pouvez consulter des projets antérieurs similaires comme guide.

L'analyse de la charge doit commencer par la quantification de la charge de fonctionnement maximale en fonction des charges réelles et des facteurs de charge. Les valeurs gonflées fournies par le fabricant peuvent conduire à un surdimensionnement de l'alimentation. L'analyse de charge doit également prendre en compte le nombre de charges sur le système.

Analyse du flux de puissance et de la chute de tension

Les tensions du système des centrales ont un impact certain sur l'efficacité énergétique. Le choix d'une tension de bus plus élevée dans la mesure du possible réduira les pertes ohmiques dues aux niveaux de courant inférieurs par rapport aux bus basse tension. La sélection de variateurs et de moteurs à moyenne tension plutôt qu'à basse tension réduira les pertes ohmiques dans l'équipement de puissance du variateur. Les moteurs et les transformateurs évalués à des niveaux de tension plus élevés ont finalement des rendements plus élevés. Ainsi, des tensions de bus plus élevées permettront au concepteur de spécifier des transformateurs moins nombreux et plus gros et augmenteront l'efficacité énergétique globale du système.

Analyse de démarrage

Les moteurs équipés de démarreurs progressifs consomment bien plus que leur courant de fonctionnement à pleine charge lors du démarrage. Des demandes de couple élevées pendant le démarrage augmenteront la charge sur le système d'alimentation, ce qui entraînera des composants surdimensionnés, ce qui entraînera des dépenses supplémentaires pour une efficacité de fonctionnement continue inférieure. Comprendre les exigences du démarrage du moteur aidera à concevoir des composants d'interconnexion sans surestimer les paramètres, essentiellement en concevant des conditions de fonctionnement exactes pour les composants appropriés.

Analyse de court-circuit

L'objectif principal de l'analyse des courts-circuits est de s'assurer que les disjoncteurs ne seront pas surchargés dans des conditions de court-circuit. Les disjoncteurs doivent être capables de transporter un courant de charge normal et doivent pouvoir interrompre les courants de défaut. Si les disjoncteurs sont supposés interrompre un courant supérieur à leur valeur nominale interrompue, des conséquences dommageables peuvent s'ensuivre. S'assurer que le courant nominal et la valeur d'interruption se situent dans des plages raisonnables améliorera les risques de dommages préventifs aux composants du système.

L'importance du dimensionnement des équipements et de la conception des bus

L'équilibrage correct des charges entre les bus améliorera la qualité de l'alimentation et l'efficacité énergétique. Dans les centrales électriques, il existe plusieurs sources d'alimentation et l'obtention d'un équilibre correct permettra d'optimiser la taille des composants du système d'alimentation et de réduire les exigences de démarrage pour chaque bus.

Une analyse appropriée donnera les tailles optimales de disjoncteur et de câblage. Un mauvais dimensionnement des composants peut avoir des conséquences à la fois sur l'efficacité énergétique et les fonctions de protection. Il est important de comprendre que les câbles sous-dimensionnés ont des pertes plus élevées pour déterminer la taille des câbles.

Certaines directives pour le dimensionnement des barres omnibus en cuivre incluent l'augmentation de la section transversale pour réduire les pertes d'énergie, le doublement de la section transversale du conducteur pour réduire la résistance de moitié et la réduction des pertes essentiellement de moitié. Les premières augmentations de la taille incrémentielle au-dessus du minimum autorisé feront une différence considérable dans la perte, mais avec chaque augmentation incrémentielle, le rendement diminue. La sélection de plusieurs barres d'un même bus est un autre problème qu'un ingénieur de conception doit prendre en compte pour obtenir une perte de système plus faible.

Les jeux de barres sont des composants d'usine à longue durée de vie, ce qui donne plus de poids à leur coût énergétique de fonctionnement dans le calcul du cycle de vie. Afin de sélectionner une barre omnibus appropriée, il faut comprendre la chute de tension, le courant de court-circuit et l'effet de peau que le système rencontre pendant les opérations normales.

Conception d'une bonne disposition de câblage du système de centrale électrique

La disposition physique des composants du système d'alimentation ainsi que la longueur et le diamètre des câbles doivent être sélectionnés pour des pertes minimales. La perte de puissance est gaspillée dans les câbles des systèmes électriques. Les pertes comprennent également celles des appareillages de commutation et d'autres dispositifs de transport de courant tels que les commandes et les circuits de protection. Les directives de conception pour réduire les pertes incluent :

• Situé au centre du centre de charge pour les transformateurs, les appareils de commutation vers :
• Réduire la longueur des chemins de câbles
• Réduire les pertes et les chutes de tension
• Gardez les bus et les robinets aussi courts que possible pour :
• Réduire la distance entre le transformateur de l'unité auxiliaire et le générateur
• Augmentez le diamètre du câble des câbles plus petits à un ou deux calibres au maximum pour bénéficier des avantages suivants :
• Pertes ohmiques plus faibles
• Plus de câbles avec moins de tailles de câbles différentes réduit le gaspillage lors de l'installation et bénéficie de meilleures conditions telles que des quantités minimales de commande.

Les principaux équipements sont disposés avant de déterminer les connexions entre eux. Détermination du choix de conception des câbles de plus petit diamètre autorisé pour réduire les coûts de matériaux initiaux, au détriment des coûts d'exploitation sur la durée de vie beaucoup plus importants.

Détermination de la conception du câble

La détermination de la section des câbles entre les charges d'interconnexion doit être calculée en fonction des conditions de fonctionnement et de la longueur des câbles. Les facteurs qui influencent la section des câbles incluent :

• Chargement autorisé dans des conditions normales, compte tenu de la température ambiante et des modes d'aménagement.
• Résistance aux courts-circuits thermiques
• Chute de tension autorisée le long du câble dans des conditions normales et en phase de démarrage.
• Réponse du dispositif de protection en cas de surcharge et de courant de court-circuit le plus faible possible pour interrompre les tensions dangereuses.

Planification d'itinéraire de câbles

L'acheminement des câbles dans les installations complexes, les centrales électriques et les stations de commutation nécessite une énorme quantité de travail de la part de l'ingénieur et des planificateurs. Il s'agit d'arranger les câbles pour donner le chemin le plus court entre leur point de départ et leur destination finale, tout en veillant à ce que certaines combinaisons ne s'influencent pas négativement.

La conception assistée par ordinateur (CAO) a été largement utilisée comme moyen de développement et d'ingénierie de la mise en œuvre appropriée de la disposition des composants et du câblage. Les installations de la centrale électrique nécessitent un soin extrême lors du développement d'un flux entièrement fonctionnel et économe en énergie.

Pont de routage E3.3D

Le pont de routage E3.3D permet un routage de chemin facile avec une intégration complète avec les logiciels de CAO mécanique. Il n'a jamais été aussi simple de déterminer la longueur, le diamètre et les normes des câbles pour la sélection des câbles entre les composants d'interconnexion.

Pour aider à rechercher le meilleur de la conception de spectacles, Zuken a développé des liens entre E3.series et tous les principaux fournisseurs de MCAD (CAO mécanique), permettant la création d'un modèle de conception entièrement intégré. En utilisant le pont de routage E3.3D, les informations de schéma et de connexion de la série E3. peuvent être interfacées avec tous les principaux systèmes MCAD. Fonctionnalités comprenant :

• Transférer les informations sur les composants vers MCAD (connecteurs, broches, épissures)
• Transfert de données vers MCAD
• Vérifier la détection de collision ou de collision dans MCAD
• Vérifier le rayon de courbure du fil
• Calculer automatiquement la longueur des fils et des segments dans MCAD
• Création automatique de la documentation de fabrication dans E3.Formboard

E3.Schéma

Concevoir et documenter des systèmes de commandes électriques, y compris des schémas, des plans de bornes et des automates programmables. Il permet d'éviter les erreurs lors de la conception afin que vous puissiez développer des systèmes pour la meilleure conception écoénergétique. Interface simple de glisser-déposer pour gagner du temps dans la conception des connexions et des composants pour le développement afin que plus de temps puisse être consacré à l'efficacité de l'usine et moins au développement de produits. Intègre facilement le travail via plusieurs plates-formes pour l'intégration entre la conception mécanique et électrique. Cela permet aux ingénieurs électriciens de faire des progrès dans le développement de la conception lorsque les systèmes mécaniques et de contrôle sont conçus avant les considérations électriques. E3.Schematic propose les fonctionnalités suivantes pour faciliter la phase de conception :

• Créez et documentez efficacement vos schémas électriques
• Empêche les erreurs grâce aux règles de conception intégrées
• La capacité des ingénieurs à concevoir avec une vaste bibliothèque de composants préconçus, pré-approuvés et testés
• Concevoir par glisser-déposer
• Connectez facilement les composants électriques
• Faites votre numéro de câblage automatiquement
• Prédéfinissez vos propres sous-circuits
• Gérez les terminaux sur plusieurs feuilles grâce à une conception logicielle intelligente
• Générer la documentation du projet en quelques étapes simples

Existe-t-il des moyens pour que votre installation devienne économe en énergie ? Commentez ce que vous aimeriez améliorer.

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