UFC 3-540-01 Ana ve Yedek Güç Uygulamaları için Motor Tahrikli Jeneratör Sistemleri (1 Ağustos 2014, Değişiklik 3, 26 Ocak 2023)

Özet

UFC 3-540-01, UFC 3-540-04N (16 Ocak 2004) yerine geçer; bu nüsha 26 Ocak 2023 tarihli 3. değişikliği içerir. Fosil yakıtlı motor tahrikli jeneratör sistemlerinin DoD tesislerindeki tasarım ve kurulumu için zorunludur, asgari tasarım gereksinimlerini verir ve taktik jeneratörleri kapsamaz. Elektrik tasarımı IEEE Std 446'ya göre yapılır; kalıcı kurulumlarda NFPA 110 acil güç kaynağı sistemi (EPSS) şartları uygulanır ve EPSS 'Sınıf X' ile (X gereken çalışma saati) belirtilir. NFPA 70 Madde 700 (acil), 701 (yasal gerekli), 702 (taşınabilir) ve 708 (COPS) düzenleri belirtilir. Uzaktan elle durdurma istasyonu, uzaktan kontrol ve alarm paneli ile 24 saat personelli yere ortak sesli alarm istenir; her biri tesis yetkilisinin yazılı onayıyla kaldırılabilir. Bazı hükümler hizmet-özgüdür (Hava Kuvvetleri, Ordu).

Yakıt için, yerinde depolama gereken uygulamalarda birincil yakıt dizel veya jet yakıtıdır; doğal gaz yalnızca yerinde depolama gerekmeyen uygulamalarda birincil yakıt olabilir, dizel ve doğal gaz çift yakıtlı birimlere izin verilir (Hava Kuvvetleri'nde doğal gaz sistemleri yasaktır; biyodizel ve LPG izin verilmez). En az yedi günlük yakıt, ya özel bir yerinde ana tankta ya da uzun süreli kesintilerde güvenilir teslimat yapabileceği doğrulanmış bir kaynaktan sağlanır; yedi gün teslimatla karşılanıyorsa her jeneratör setine tam yük tüketimine göre en az 24 saatlik yerel tank gerekir. Tasarım analizinde geçici ve kalıcı durum yükleri, yolverme, trafo ani akımı, motor yolverme ve UPS yükleri değerlendirilir; anahtarlamalı güç kaynakları yükün yüzde 25'ini veya daha fazlasını oluşturuyorsa harmonik analizi yapılır.

Güç derecelendirme kategorisi DoD için EGSA 101P'ye, ev sahibi ülke tesislerinde ISO 8528-1'e göre belirlenir; ana (prime) derecelendirmeler tipik olarak 12 saatte 1 saat yüzde 10 aşırı yüke izin verir, acil yedek derecelendirmeler yılda 200 çalışma saatine kadar uygulanır. Performans sınıfları geçici sınırlarla tanımlanır: yüzde 100 yük adımında frekans sapması G2'de -yüzde 10, G3'te -yüzde 7; gerilim sapması G2'de -yüzde 20, G3'te -yüzde 15; toparlanma süreleri G2 için 5 s ve 6 s altı, G3 için 3 s ve 4 s altıdır. Kalıcı durum gerilim regülasyonu G2'de yüzde 2,5, G3'te yüzde 1; frekans bandı sırasıyla yüzde 1,5 ve yüzde 0,5'tir. G3 ve G4 yükleri için tasarımcının sistem davranışını belgelemesi gerekir.

Hava Kuvvetleri'nde jeneratörler yalnızca tesis yükleriyle anma yükünün yüzde 50'sini aşacak şekilde boyutlandırılır ve tüm bina jeneratörlerine ancak görev için gerekli yük tesis yükünün yüzde 70'ini aştığında izin verilir. Ana jeneratörler sınırsız saatle değişken yük besleyebilir ancak ortalama yük faktörü ana derecelendirmenin yüzde 70'ini aşmamalıdır; döner yedek gereken yerde birden çok jeneratör her biri en çok yüzde 50 yükte çalışır, böylece biri arızalanırsa diğeri tüm yükü alabilir. Üç fazlı sistemlerde yedek ve normal kaynak arasında geçiş için dört kutuplu cihazlar ve UL 1008'e göre listelenmiş ATS kullanılır. Paralel çalışma, IEEE 1547 serisine ve şebeke işletmecisinin kurallarına bağlıdır. Kontrol, yolverme (3 MW'a kadar pnömatik, acil ve yasal olarak gerekli birimlerde elektrik yolverme), DC güç sistemi (iki batarya bankı), kara başlatma (black start) ve işletmeye alma konuları ele alınır.

UPS'ler jeneratör kontrol sistemleri üzerinde zararlı etkiye sahip olabilir. Ek D'ye göre tasarımda jeneratör ve UPS arasında UPS'in jeneratör ile çalıştığını bilmesi için iletişim, jeneratörle çalışırken izin verilen batarya şarj akımının asgariye indirilmesi (şarj kritik yük sayılmaz), güç yürüyüşü (walk-in) ile bataryadan jeneratöre geçiş hızının sınırlanması ve UPS giriş filtresinin ancak yeterli yük oluştuktan sonra enerjilendirilmesi ele alınmalıdır. UPS genellikle yükü kaynağa 3 ile 60 saniyede kademeli uygular; yüksüz giriş filtresi jeneratörün gerilim kontrolünü aşan öncü güç faktörü yaratabilir. Ekler örnek tek hat düzenlerini, tasarım kontrol listelerini, jeneratör boyutlandırmasını, taşınabilir jeneratör bağlantılarını ve güç santrali konularını içerir.

Öne çıkan noktalar

1. Jeneratör boyutlandırması geçici ve kalıcı durum yüklerini, yolverme ve UPS batarya şarjını hesaba katmalıdır; Hava Kuvvetleri'nde UPS şarj yükü derin deşarjdan şarj değil, şamandıra (float) şarjı için boyutlandırılır.
2. En az yedi gün yakıt depolanmalıdır (yerinde ana tankta veya doğrulanmış teslimat kaynağından); teslimat kaynağında bile her jeneratöre tam yük tüketiminde en az 24 saatlik yerel tank gerekir.
3. Anahtarlamalı güç kaynakları sistem yükünün yüzde 25'ini veya daha fazlasını oluşturduğunda harmonik analizi gerekir.
4. Ana (prime) derecelendirmeler tipik olarak 12 saatte 1 saat yüzde 10 aşırı yüke izin verir; acil yedek derecelendirmeler yılda 200 çalışma saatine kadar uygulanır.
5. Yüzde 100 yük adımında frekans sapması G2'de -yüzde 10, G3'te -yüzde 7; gerilim sapması G2'de -yüzde 20, G3'te -yüzde 15; toparlanma G2 için 5 s ve 6 s, G3 için 3 s ve 4 s altındadır.
6. Kalıcı durum gerilim regülasyonu G2'de yüzde 2,5, G3'te yüzde 1; kalıcı durum frekans bandı sırasıyla yüzde 1,5 ve yüzde 0,5'tir.
7. Hava Kuvvetleri jeneratörleri yalnızca tesis yükleriyle anma yükünün yüzde 50'sini aşacak boyutlandırılır; tüm bina jeneratörleri yalnızca görev yükü tesis yükünün yüzde 70'ini aştığında kullanılır.
8. Ana jeneratörler sınırsız saat değişken yük besleyebilir, ancak ortalama yük faktörü ana derecelendirmenin yüzde 70'ini aşmamalıdır.
9. Döner yedek gereken yerde birden çok jeneratör her biri en çok yüzde 50 yükte çalışır; biri arızalanırsa diğeri tüm yükü alabilir.
10. UPS ile uyum: UPS'in jeneratör ile çalıştığını bilmesi, jeneratörde çalışırken şarj akımının asgariye indirilmesi, güç yürüyüşü (walk-in) sınırlaması ve giriş filtresinin yeterli yük sonrası enerjilendirilmesi gerekir.

Tasarımda kullanımı

• Jeneratör boyutlandırma çalışmasına geçici ve kalıcı durum yüklerini, trafo ani akımını, motor yolvermeyi ve UPS yükünü ekleyin; UPS şarj yükünü, jeneratörde çalışırken asgariye indirilen şarj akımıyla hesaplayın.
• Yakıtı yedi günlük görev yükü tüketimine göre belirleyin; teslimat kaynağına dayanırsanız tedarikçinin uzun süreli kesintide güvenilir teslimat yapacağını doğrulayın ve her jeneratör için tam yükte 24 saatlik yerel tank sağlayın.
• Performans sınıfını (G2, G3, G4) yük hassasiyetine göre seçin ve yüzde 100 yük adımı için frekans ve gerilim sapması ile toparlanma sürelerini jeneratör ve UPS birlikte şartnameye yazın; G3 ve G4 için sistem davranışını belgeleyin.
• Anahtarlamalı güç kaynakları yükün yüzde 25'ini veya fazlasını oluşturuyorsa harmonik analizi yapın ve jeneratör boyutlandırmasına yansıtın.
• UPS'in giriş filtresi ve güç yürüyüşü (3-60 s) nedeniyle oluşan öncü güç faktörü riskini, jeneratör ve UPS işletmeye almasında test edin; filtrenin ancak yeterli yük sonrası enerjilendirilmesini ve UPS'in jeneratör çalışmasını algılamasını sağlayın.
• Paralel jeneratörlerde döner yedek gereken yerde her birini en çok yüzde 50 yükte çalıştırın; paralel çalışma ve ATS için dört kutuplu cihaz, UL 1008 listeleme ve IEEE 1547 gereksinimlerini kontrol edin.

Kimler okumalı

Veri merkezi ve görev kritik tesislerde yedek ve ana güç jeneratörü, yakıt ve ATS sistemlerini tasarlayan elektrik ve mekanik mühendisleri ile devreye alma ekipleri.

Belgenin bölümleri

1. Giriş
2. Yeniden Yayımlama ve İptaller
3. Amaç ve Kapsam
4. Uygulanabilirlik
5. Genel Bina Gereksinimleri
6. EMI/EMP Koruma Sistemleri
7. Proje Gereksinimleri
8. Görev Tesisi Destek Gereksinimleri
9. Siber Güvenlik
10. Yedek Güç Jeneratörleri Tasarım Kriterleri
11. Uygulamalar (NFPA 110 ve NFPA 70 uyumu)
12. Yetkili Yakıt Türleri
13. Yerinde Yakıt Depolama Kapasitesi
14. Analiz Gereksinimleri (tasarım analizi, çevresel, sismik sınıflandırma)
15. Şebeke ile Paralel Çalışma Gereksinimleri
16. Güç Derecelendirme Kategorisi
17. Performans Sınıfı Geçici Sınırları
18. Tasarım Kriterleri (devre kablolama, otomatik çalışma, tek jeneratör setleri, paralel çalışma gereksinimleri)
19. Ana Güç Jeneratörü Tasarım Kriterleri
20. Ana Güç Jeneratörü Sınıflandırması
21. Ana Güç Jeneratörü Tasarımı (RAM, kapasite faktörleri, yakıt sistemleri, soğutma, egzoz, yolverme, kontrol, DC güç, paralel şalt, kara başlatma)
22. Çevresel
23. İşletmeye Alma
24. Jeneratör Santrali Güvenliği
25. Ek A: Referanslar
26. Ek B: Sistem Konfigürasyon Örnekleri
27. Ek C: Tasarım Kontrol Listesi
28. Ek D: Jeneratör Boyutlandırma (yük değerlendirmesi, jeneratör derecelendirmesi, UPS sistemleri, güç kalitesi)
29. Ek E: Taşınabilir Jeneratörler için Bağlantı Yöntemleri
30. Ek F: Tesis Tasarım Türleri
31. Ek G: Hava Kuvvetleri Jeneratör Yetkilendirmeleri
32. Ek H: Güç Santrali Değerlendirmeleri
33. Ek I: Sözlük

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

Air Force Civil Engineer Center (AFCEC); U.S. Army Corps of Engineers (USACE); Naval Facilities Engineering Command (NAVFAC)

Yayıncı

U.S. DoD (UFC)

Yıl

2023

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Kamu kurumu

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

Lisans

ABD kamu malı — ABD kamu kurumu yayını; serbestçe kullanılabilir

Lisans kanıtı

www.copyright.gov

Künye