Eksploatacja układów zabezpieczeniowych

Henryk Klein
OPA-LABOR Sp. z o.o.
Eksploatacja układów zabezpieczeniowych w kopalnianych sieciach
elektroenergetycznych SN i WN
Streszczenie. W referacie zestawiono zapisy w aktach prawnych i normalizacyjnych dotyczące eksploatacji
zabezpieczeń elektroenergetycznych oraz przedstawiono wnioski wynikające z ich analizy oraz doświadczeń
eksploatacyjnych.
Wstęp.
Podstawy prawne określające zasady eksploatacji układów zabezpieczeniowych –
podobnie jak innych urządzeń elektroenergetycznych – są w chwili obecnej rozsiane po wielu
aktach prawnych, co w sposób oczywisty nie ułatwia zadania słuŜbom za tę eksploatację
odpowiedzialnym.
RóŜne są zarówno wymagania, jak i poziom sprecyzowania tychŜe wymagań.
W niniejszym referacie podjęto próbę zebrania wymagań wynikających z róŜnych przepisów
uzupełnionych o –siłą rzeczy subiektywny – komentarz autora wynikający z doświadczeń
eksploatacyjnych.
1. Informacje podstawowe.
Sformułowania dotyczące przedmiotu rozwaŜań, zawarte bezpośrednio w
obowiązujących przepisach, są raczej ogólne i wymagają doprecyzowania. Najczęściej mowa
w nich o „zabezpieczeniu” , przy czym brak jest zdefiniowania tego pojęcia.
Definicją układu zabezpieczeniowego odnaleźć moŜna w normie PN-93/E-88641 [6]:
„Układ zabezpieczeniowy – kompletny układ aparatów i przyrządów potrzebnych do
zrealizowania określonej funkcji zabezpieczeniowej opartej na jednej zasadzie”.
Zatem układ zabezpieczeniowy obejmuje oprócz urządzenia (przekaźnika) kontrolującego
spełnienie określonego kryterium zabezpieczeniowego, takŜe przetworniki dostarczające
wielkości kryterialne (przekładniki prądowe, napięciowe, czujniki itp.), aparaty wykonawcze
(wyłączniki, przekaźniki pośredniczące) oraz niezbędne do działania urządzenia pomocnicze,
takie jak zasilacze, zasobniki energii itp.
Dla przejrzystości dalszych rozwaŜań warto takŜe wymienić rodzaje wykonywanych
w praktyce czynności eksploatacyjnych przy układach zabezpieczeniowych:
badania odbiorcze (przed oddaniem do eksploatacji);
badania i konserwacje okresowe;
badania poawaryjne, wynikające z nieprawidłowego działania (lub braku
działania) układu zabezpieczeniowego;
badania i czynności związane ze zmianą nastawień zabezpieczeń, wynikającą z
przyczyn ruchowych.
2. Wymagania wynikające z przepisów.
2.1. Ustawa Prawo Budowlane .
Wymagania wynikające z tego dokumentu dotyczą obiektów budowlanych oraz
urządzeń i instalacji będących ich wyposaŜeniem, zatem w sieciach kopalnianych dotyczą
zabezpieczeń urządzeń zainstalowanych na powierzchni.
„Art. 57 1. Do zawiadomienia o zakończeniu budowy obiektu budowlanego lub
wniosku o udzielenie pozwolenia na uŜytkowanie inwestor jest obowiązany dołączyć:
…… 4) protokoły badań i sprawdzeń;”
„Art. 62. Obiekty powinny być w czasie ich uŜytkowania poddawane przez właściciela
lub zarządcę:
− 1) okresowej kontroli, co najmniej raz w roku, polegającej na sprawdzeniu stanu
technicznego: a) elementów budynku, budowli i instalacji naraŜonych na szkodliwe
wpływy atmosferyczne i niszczące działania czynników występujących podczas
uŜytkowania obiektu, (……….);
− 2) okresowej kontroli, co najmniej raz na 5 lat, polegającej na sprawdzeniu stanu
technicznego i przydatności do uŜytkowania obiektu budowlanego, estetyki obiektu
budowlanego oraz jego otoczenia; kontrolą tą powinno być objęte równieŜ badanie
instalacji elektrycznej i piorunochronnej w zakresie stanu sprawności połączeń,
osprzętu, zabezpieczeń i środków ochrony od poraŜeń, oporności izolacji przewodów
oraz uziemień instalacji i aparatów.”
Artykuły te nakładają na eksploatującego obowiązek:
• wykonania odpowiednich badań przed oddaniem obiektu lub instalacji do
eksploatacji;
• okresowej kontroli zabezpieczeń nie rzadziej niŜ raz na pięć lat lub nie rzadziej niŜ
raz w roku jeŜeli rozpatrywane urządzenia i układy naraŜone są na szkodliwe
wpływy warunków środowiskowych lub atmosferycznych.
2.2. Ustawa Prawo Energetyczne wraz z przepisami wykonawczymi .
PrzełoŜenie wymagań wynikających z Ustawy Prawo energetyczne i wydanych do niej
aktów wykonawczych na odbiorcę końcowego jest dość złoŜone i wieloszczeblowe.
I tak artykuł 7a Ustawy stwierdza, Ŝe do sieci mogą zostać przyłączone jedynie te
urządzenia i instalacje, które zapewniają bezpieczeństwo systemu elektroenergetycznego i
przyłączonych do niego urządzeń, a takŜe są wyposaŜone w zabezpieczenia chroniące system
przed skutkami niewłaściwej pracy przyłączanych urządzeń.
Na mocy artykułu 9 punkt 3 Ustawy wydane zostało tak zwane „Rozporządzenie
przyłączeniowe” [4]. Rozporządzenie to zasadniczo reguluje prawa i obowiązki stron
uczestniczących w obrocie energią elektryczną. Zawarte w nim wymagania techniczne w
znakomitej większości bezpośrednio dotyczą operatorów systemów elektroenergetycznych.
Jednak zawiera ono takŜe przełoŜenie tych wymagań na część odbiorców.
§29 Rozporządzenia wymaga, aby ruch sieciowy i eksploatacja odbywały się zgodnie z
Instrukcją opracowaną i udostępnianą przez właściwego Operatora, która powinna między
innymi zawierać: „……….. zakres przeprowadzania okresowych przeglądów i kontroli stanu
technicznego sieci oraz przyłączonych do niej urządzeń, instalacji i innych sieci”.
Na podstawie tego zapisu, Operatorzy udostępniają opracowane przez siebie Instrukcje Ruchu
i Eksploatacji sieci, które zawierją zapisy dotyczące przeglądów i badań urządzeń, lub teŜ
odwołują się w tym zakresie do odrębnego opracowanego przez Operatora dokumentu
regulującego te kwestie ([8], [9], [10]).
Z kolei §30, stanowi: „Podmioty zaliczone do grup przyłączeniowych I÷III i VI,
przyłączone bezpośrednio do sieci o napięciu znamionowym wyŜszym od 1 kV, opracowują
instrukcję dla naleŜących do nich urządzeń, instalacji i sieci z uwzględnieniem warunków
określonych dla sieci, do której te podmioty są przyłączone.”
W ten sposób, pośrednio – poprzez obligatoryjną własną instrukcję – wszyscy więksi
odbiorcy zobligowani zostali do uwzględnienia wymagań, jakie na swoje urządzenia nałoŜył
Operator.
Instrukcje Operatorów w części dotyczącej zabiegów eksploatacyjnych przy układach
zabezpieczeniowych są bardzo zbliŜone i w duŜej mierze oparte na „Ramowej Instrukcji
……” [7].
W tabeli 1 zestawiono dla przykładu wymagania w zakresie prób i pomiarów układów
zabezpieczeniowych zawarte w [9] i obowiązujące na terenie Będzińskiego Zakładu
Elektroenergetycznego.
2.3. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 28 czerwca 2002 r. w sprawie
bezpieczeństwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego
zabezpieczenia przeciwpoŜarowego w podziemnych zakładach górniczych .
Rozporządzenie w § 30 i 31 oraz 611 określa tryb przyjmowania do eksploatacji
odpowiednio obiektów podstawowych (a w tym takŜe zaliczonych do nich rozdzielni) oraz
pozostałych rozdzielni SN.
Jednym z dokumentów wymaganych do wydania zezwolenia na eksploatację jest protokół
odbioru technicznego, który – zgodnie punktem 2 §31 – powinien między innymi zawierać
informację Ŝe: „…….wyniki wykonanych pomiarów i prób zgodne są z wymaganiami
określonymi w odrębnych przepisach i w Polskich Normach”.
Jest oczywiste, Ŝe wymaganie dotyczy równieŜ układów zabezpieczeniowych, stanowiących
integralną część rozdzielni.
Z kolei wymagania dotyczące okresowych zabiegów eksploatacyjnych w przedmiotowym
zakresie zawarte są w art. 7.9.6 Załącznika nr 4 do Rozporządzenia, który stanowi:
„Badanie poprawności działania zabezpieczeń elektroenergetycznych przeprowadza się w
sposób i w terminach ustalonych przez kierownika działu energomechanicznego z
uwzględnieniem dokumentacji techniczno-ruchowej. Terminy te nie mogą być dłuŜsze
niŜ:
1) przed oddaniem do ruchu,
2) w instalacjach przodkowych — raz na rok,
3) w instalacjach innych niŜ przodkowe:
a) dla zabezpieczeń bez samokontroli:
— o napięciu do 1 kV — raz na 3 lata,
— o napięciu powyŜej 1 kV — raz na rok,
b) dla zabezpieczeń z samokontrolą — raz na 5 lat.”.
3. Komentarz do wymagań, czyli jak to wszystko połączyć.
W przytoczonych zapisach rozpatrywanych aktów prawnych moŜna wyodrębnić zarówno
wspólne jak i rozbieŜne wymagania dotyczące zabiegów eksploatacyjnych prowadzonych
wobec obiektów (urządzeń) objętych zakresem tych zapisów.
Do wymagań wspólnych naleŜą:
• konieczność odpowiednio udokumentowanego potwierdzenia wykonania badań
poprzedzających przyjęcie obiektu (urządzenia, instalacji) do eksploatacji –
badania odbiorcze;
• konieczność okresowej oceny stanu technicznego, a w tym wykonania
odpowiednich badań kontrolnych obiektu (urządzenia, instalacji), przy czym
decyzja o częstotliwości badań – przy określeniu w przepisach częstotliwości
minimalnej - naleŜy do właściciela, który powinien ją dostosować do lokalnych
warunków i stanu technicznego (związanego ze stopniem wyeksploatowania,
warunkami środowiskowymi oraz poziomem zagroŜenia stwarzanego przez
rozpatrywany obiekt).
RozbieŜności przytoczonych przepisów w przedmiotowym obszarze dotyczą:
• zakresu obowiązywania – pod tym względem najszerszy jest zakres obowiązywania
przepisów wynikających z ustawy Prawo Energetyczne, gdyŜ dotyczą one wszystkich
urządzeń i instalacji przyłączonych do sieci; zakres objęty pozostałymi ogranicza się
do zabezpieczeń urządzeń w obiektach budowlanych lub podziemnych wyrobiskach;
• minimalnej częstotliwości wykonywania przeglądów i badań eksploatacyjnych.
Ciekawą kwestią jest takŜe ustalenie wymagań technicznych, będących podstawą oceny
wyników badań.
W przypadku przyjmowania urządzeń do eksploatacji kwestia jest dość jednoznaczna –
istnieje mianowicie norma PN-E-047000:1998 [5] określająca zakres pomontaŜowych badań
odbiorczych i kryteria oceny ich wyników. Rozporządzenie [3] w sposób wyraźny wymaga
aby wyniki badań odbiorczych były zgodne z wymaganiami przepisów i Polskich Norm.
Pozostałe omawiane przepisy nie zawierają tak wyraźnej delegacji, jednak norma ta jest
powszechnie stosowana jako podstawa oceny stanu technicznego urządzeń i instalacji po
montaŜu.
Inaczej jest w przypadku badań eksploatacyjnych (okresowych), gdzie jedynie
Rozporządzenie przyłączeniowe [4] wskazuje na Instrukcje Operatorów jako zbiór wymagań
które powinny zostać uwzględnione. Instrukcje Operatorów zawierają dość jednoznaczne
określenie zakresów sprawdzeń (np. Tabela 1).
Pozostałe analizowane przepisy albo milczą w sprawie zakresu badań i kryteriów oceny (np.
Prawo Budowlane wraz z przepisami wykonawczymi) lub teŜ składają obowiązek ich
ustalenia (…przeprowadza się w sposób i w terminach ustalonych przez kierownika działu
energomechanicznego) na upowaŜnionego przedstawiciela przedsiębiorcy. Odrębną sprawą
jest, czy sposób ten jest rzeczywiście ustalany.
Jak wobec tego zakres ten ustalać?
W tym miejscu warto przypomnieć, Ŝe do roku 1997, czyli do wejścia w Ŝycie Ustawy Prawo
Energetyczne, zasady eksploatacji – a w tym zabiegów eksploatacyjnych przy układach
zabezpieczeniowych – regulowane była przez „Zarządzenie Ministra Górnictwa i Energetyki
w z dnia 17 lipca 1987 r w sprawie szczegółowych zasad eksploatacji sieci
elektroenergetycznych” będące częścią tzw. Przepisów Eksploatacji Urządzeń
Elektroenergetycznych.
Przeglądając instrukcje róŜnych Operatorów, zwraca uwagę to, iŜ wymagania w nich zawarte
stanowią w swojej strukturze dość wierną „kalkę” wymagań zawartych we wspomnianym
Zarządzeniu. Występują pewne niewielkie róŜnice w częstotliwościach wykonywania
niektórych badań oraz ich zakresie, wynikające w części z uwzględnienia urządzeń i układów
stosowanych obecnie, których w roku 1987 po prostu nie było – np. zabezpieczeń cyfrowych
lub stosowania UPS w obwodach napięć gwarantowanych.
W zakresie zabiegów eksploatacyjnych przy układach zabezpieczeniowych wzorowane są one
na Instrukcji [7], która w niektórych Instrukcjach Operatorów przywołana jest jako dokument
związany.
Tabela 1
Zakres pomiarów i prób eksploatacyjnych układów zabezpieczeniowych i ich elementów według [9]
Lp.
Nazwa urządzenia
Rodzaj pomiarów i prób
eksploatacyjnych
Wymagania techniczne
Terminy wykonania
a
b
c
d
e
1.
Obwody wtórne
prądowe
elektroenergetycznej
automatyki
zabezpieczeniowej.
2.
Badanie podstawowe
Zakresy badań:
pomiar rezystancji izolacji wraz z
uzwojeniem wtórnym przekładnika
pomiar obciąŜenia zewnętrznego
obwodów prądowych
Zgodnie z „ Wytycznymi przeprowadzania pomontaŜowych badań
odbiorczych” (PN-E-04700).
Rezystancja izolacji nie mniejsza niŜ 50 MΩ.
Pomiar naleŜy wykonać miernikiem rezystancji izolacji o napięciu
1kV.
Badanie skrócone
Dokładne terminy określono
w „ Ramowej Instrukcji
eksploatacji układów
zabezpieczających,
pomiarowych, regulacyjnych i
sterowniczo-sygnalizacyjnych
urządzeń elektrycznych ”,
będącej dokumentem
związanym
z niniejszą Instrukcją.
Raz na rok
Zakresy badań:
- oględziny
3.
Obwody wtórne
napięciowe
elektroenergetycznej
automatyki
zabezpieczeniowej.
Badanie podstawowe
Zakresy badań:
pomiar rezystancji izolacji wraz z
uzwojeniem wtórnym przekładnika
Zgodnie z „ Wytycznymi przeprowadzania pomontaŜowych badań
odbiorczych” (PN-E-04700).
Rezystancja izolacji nie mniejsza niŜ 50 MΩ.
Pomiar naleŜy wykonać miernikiem rezystancji izolacji o napięciu
1kV.
Nie rzadziej niŜ raz na cztery
lata.
Dokładne terminy określono
w „ Ramowej Instrukcji
eksploatacji układów
zabezpieczających,
pomiarowych, regulacyjnych i
sterowniczo-sygnalizacyjnych
urządzeń elektrycznych ”,
będącej dokumentem
związanym
z niniejszą Instrukcją.
a
4.
b
c
6.
Przekaźniki
Badanie podstawowe
elektroenergetycznej
Zakresy badań:
automatyki
pomiary wartości rozruchowych,
zabezpieczeniowej
pomiary czasów działania
pomiar charakterystyk działania
próba działania przy 0,8Un
napięcia pomocniczego.
sprawdzenie funkcjonalne
działania przekaźnika
Badanie skrócone
Zakresy badań:
- próby funkcjonalne działania
przekaźnika
e
Raz na rok
Badanie skrócone
Zakresy badań:
oględziny ,
pomiar napięć międzyprzewodowych,
fazowych doziemnych i składowej
zerowej,
sprawdzenie sygnalizacji zaniku
napięcia i blokady zabezpieczeń przy
zaniku napięcia
5.
d
zgodne z dokumentacją techniczną obwodów wtórnych danego
urządzenia
Zgodnie z „ Wytycznymi przeprowadzania pomontaŜowych badań
odbiorczych” (PN-E-04700).
Nie rzadziej niŜ raz na cztery
lata.
Rozrzut wartości rozruchowych nie powinien być większy niŜ
wartości dopuszczone przez wytwórcę.
Dokładne terminy określono w
„ Ramowej Instrukcji
eksploatacji układów
zabezpieczających,
pomiarowych, regulacyjnych i
sterowniczo-sygnalizacyjnych
urządzeń elektrycznych ”,
będącej dokumentem
związanym z niniejszą
Instrukcją
Działanie funkcjonalne przekaźnika powinno być zgodne z
programem działania określonym przez wytwórcę w jego
dokumentacji technicznej i zgodne z dokumentacją techniczną
wyposaŜonego w przekaźnik urządzenia.
Zgodnie z wymaganiami podanymi w dokumentacji technicznej.
Raz do roku dla zabezpieczeń
elektronicznych analogowych
i elektromechanicznych,
uznając poprawne zadziałanie
przekaźnika za wykonaną
próbę funkcjonalną.
Raz na dwa lata dla
zabezpieczeń cyfrowych.
MoŜna zauwaŜyć iŜ Instrukcja [7] – opracowana przez i przeznaczona głównie dla
specjalistów energetyki zawodowej - róŜnicuje zakres corocznych badań eksploatacyjnych w
zaleŜności od ich znaczenia dla pracy sieci. W Tabeli 2 przedstawiono przewidziane w [7]
terminy przeglądów okresowych urządzeń EAZ.
Podsumowując ten fragment rozwaŜań, wydaje się być uzasadnioną teza iŜ przy
ustalaniu – niejednoznacznie w przepisach określonych – zakresu i terminów zabiegów
eksploatacyjnych, trzeba pamiętać, Ŝe urządzenia elektroenergetyczne w sieciach
kopalnianych podlegają tym samym prawom fizyki, procesom starzenia itd. co urządzenia
zlokalizowane w sieciach innych podmiotów. Zmiana wymogów prawnych nie wpływa na
stan techniczny i niezawodność eksploatowanych urządzeń, zatem zmiany zakresu i
częstotliwości zabiegów eksploatacyjnych naleŜy dobrze rozwaŜyć. Warto przy tym
skorzystać z doświadczeń podmiotów eksploatujących największą liczbę urządzeń w
najbardziej w kraju rozległych sieciach, czyli słuŜb technicznych energetyki zawodowej.
Niewątpliwie naleŜałoby natomiast przeanalizować w warunkach lokalnych wagę i stan
techniczny poszczególnych rodzajów pól rozdzielczych i układów automatyki dla ruchu
zakładu górniczego i wyniki tej analizy uwzględnić w opracowywanych instrukcjach i
harmonogramach badań.
Lp
1
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
Tabela 2
Terminy przeglądów okresowych według [7]
Rodzaj urządzenia lub układu
ROK
1
2
3
2
3
4
5
Układy EAZ szyn zbiorczych i węzłów
P
S
S
rozdzielni
Układy EAZ linii i łączników szyn WN
P
S
S
Układy EAZ linii i łączników szyn SN
P
S
S
Układy EAZ bloków generatorów,
P
S
S
transformatorów doczepowych potrzeb
własnych, układów synchronizacji
Układy EAZ transformatorów sieciowych o
P
S
S
górnym napięciu 110 kV i wyŜszym
Układy EAZ transformatorów sieciowych o
P
S
S
górnym napięciu <110 kV
Układy EAZ transformatorów potrzeb
P
S
S
własnych i uziemiających
Układy EAZ silników
P
S
S
Układy EAZ baterii kondensatorów
P
S
S
Wyzwalacze pierwotne
P
P
Układy automatyki łączeniowej w sieciach
P
S
S
Układy ARN
P
P
Układy SZR rozdzielni WN i SN
P
P
P
Układy SCO
P
P
Układy SZR potrzeb własnych
P
P
4
6
P
5
7
S
P
S
P
S
P
S
P
S
S
P
S
P
S
S
S
P
-
P
P
P
P
P
P
P
P
4. Zabiegi eksploatacyjne – uwagi praktyczne.
W chwili obecnej, w polach rozdzielczych większości zakładów górniczych
eksploatowane są urządzenia układów EAZ stanowiące prawdziwy przegląd historii produkcji
za ostatnie 50÷60 lat. Wśród tych urządzeń spotkać moŜna konstrukcje udane i niezawodne,
które mimo upływu lat – jeśli tylko nie doznały uszkodzeń mechanicznych lub termicznych nadal zachowują pełne własności uŜytkowe i „trzymają” parametry techniczne. MoŜna tu
wymienić np. rodziny przekaźników nadprądowych typu RIzc-2 lub RIt-20 i RIt-30.
MoŜna takŜe wymienić konstrukcje zdecydowanie nieudane, których pewne cechy po
pewnym czasie utrudniały lub wręcz uniemoŜliwiały prawidłową eksploatację. Dobrymi
przykładami są tu rodziny przekaźników nadprądowych wyposaŜonych w człony czasowe z
holowaną wskazówką (przekaźniki typu RIT-116; 216; 226) lub przekaźniki podnapięciowe
typu REp-80.
W przypadku przekaźników o nieudanej konstrukcji, kaŜdorazowe coroczne badanie
eksploatacyjne sprowadza się głównie do czynności przywracających im poŜądane własności
uŜytkowe, a niejednokrotnie wręcz „reanimacyjnych”.
Do tego kaŜde konkretne urządzenie, eksploatowane przez kilkadziesiąt lat, ma jakąś własną
historię na którą składają się warunki środowiskowe w miejscu zainstalowania, przebyte
przeciąŜenia i napręŜenia tak elektryczne jak mechaniczne, uszkodzenia i naprawy (nie
rzadko nie do końca profesjonalne) itp.
Dlatego teŜ uprawnioną jest teza, Ŝe decyzja o kaŜdym „rozrzedzeniu” kontroli – nawet
wynikającym ze złagodzenia przepisów – powinna zapadać świadomie, z uwzględnieniem
stanu technicznego (a co najwaŜniejsze spodziewanej zdolności do utrzymania prawidłowego
stanu technicznego przez zwiększony okres czasu) - konkretnych urządzeń. Powinna ona
zatem być podejmowana dość indywidualnie np. dla kaŜdej z rozdzielni z osobna, z
uwzględnieniem jej wieku i wyposaŜenia.
Kolejnym zagadnieniem godnym wzmianki jest pojęcie „samokontroli”
współczesnych zabezpieczeniowych przekaźników cyfrowych. Zarówno przytoczony przepis
[3], jak i Instrukcje Operatorów dość enigmatycznie stwierdzają iŜ dopuszczalny okres
między badaniami takich urządzeń moŜe wynosić 5 lat, przy czym przepis [3] jest w tym
względzie bardzo enigmatyczny i uŜywa nie zdefiniowanego pojęcia „zabezpieczenie z
samokontrolą”.
Warto w tym miejscu zauwaŜyć, Ŝe pojęcie samokontroli przekaźnika cyfrowego w
rozumieniu producentów tych przekaźników jest dość odległe od intuicyjnie rozumianego w
górnictwie pojęcia samokontroli.
RóŜnica ta zostanie wyjaśniona na przykładzie Rys. 1
Rys. 1
Powszechne pojmowanie układu z samokontrolą moŜna zdefiniować następująco:
• „układ który w stanie braku gotowości do działania lub uszkodzenia wydaje
komunikat moŜliwy do wykorzystania przez układy współpracujące”.
Owo wykorzystanie w podziemnych wyrobiskach sprowadza się najczęściej do wyłączenia
lub blokowaniu moŜliwości załączenia układów współpracujących.
Na Rys.1 przedstawiono uproszczony schemat pola rozdzielczego z przekaźnikiem
cyfrowym realizującym funkcje zabezpieczenia oraz sterowania pola.
W skład „układu zabezpieczeniowego” według definicji przytoczonej w punkcie 1 wchodzą:
− zabezpieczenie cyfrowe;
− obwody przekładników prądowych i napięciowych doprowadzone do karty wejść
analogowych zabezpieczenia;
− obwody sterowania wyłącznikiem wyprowadzone z zacisków przekaźników
wykonawczych;
− obwody kontroli ciągłości wyzwalaczy wyłącznika, doprowadzone do karty wejść
dwustanowych;
− inne, nie uwidocznione na schemacie obwody sterowania (np. rozkazy „załącz” i
„wyłącz operacyjny”) lub zabezpieczeń zewnętrznych (np. czujniki temperatury,
zabezpieczenia technologiczne) doprowadzone do wejść dwustanowych.
Zabezpieczenie cyfrowe składa się z kilku funkcjonalnych bloków, do których moŜna
zaliczyć:
− jednostkę centralną z procesorem;
− kartę wejść analogowych, zawierającą wewnętrzne przekładniki prądowe, filtry itd.;
− kartę przekaźników wykonawczych z których w zaleŜności od typu zabezpieczenia
część jest konfigurowalna a część nie przy czym jeden niekonfigurowalny (oznaczony
na rysunku WD) reprezentuje wynik testów samokontroli urządzenia;
− kartę wejść dwustanowych;
− panel operatorski wraz z wyświetlaczem, jeśli ten jest na wyposaŜeniu.
− panel komunikacji z odpowiednim portem.
Pora na ustalenie, co właściwie objęte jest samokontrolą i jaki jest jej wynik.
W roku 2002 autor referatu zwrócił się pisemnie do szeregu producentów stosowanych
wówczas w kopalnianych polach SN zabezpieczeń cyfrowych, zarówno krajowych jak
zagranicznych z prośbą o sprecyzowanie listy elementów zabezpieczenia objętych
automatyczną kontrolą.
Wnioski z otrzymanych odpowiedzi są następujące:
− kontrola obejmuje działanie zasilacza, procesora oraz algorytmów wewnętrznych a
takŜe komunikacji pomiędzy blokami funkcjonalnymi;
− część zabezpieczeń wyposaŜona jest w dedykowane wejścia przeznaczone do kontroli
ciągłości obwodów wyzwalania wyłącznika, jednak ich wykorzystanie musi zostać
przewidziane przez projektanta pola rozdzielczego;
− nie jest kontrolowana sprawność przekaźników wyjściowych;
− nie jest kontrolowana sprawność wejść dwustanowych;
− nie są kontrolowane przekładniki wewnętrzne na wejściach analogowych (prądowych
i napięciowych);
− niektórzy producenci tworzą na Ŝyczenie producentów pól rozdzielczych dedykowane
specjalnie dla nich funkcje kontrolne, np. samoczynna okresowa kontrola obwodu
filtra składowej zerowej prądu.
Jak wynika z wiedzy autora, od tamtej pory zakres samokontroli w zabezpieczeniach raczej
nie uległ zmianie.
Nietrudno zauwaŜyć, Ŝe takŜe elementy zewnętrzne, wchodzące w obszar
zdefiniowanego uprzednio układu zabezpieczeniowego, takie jak przekładniki czy
wyzwalacze wyłącznika nie są kontrolowane. Świadomie przytoczono tu ponownie
wyzwalacze, gdyŜ nawet sprawdzenie ciągłości ich obwodu nie zapewnia skutecznego
wyzwolenia wyłącznika np. w przypadku ich mechanicznego zacięcia lub uszkodzenia – nie
kontrolowanego – styku przekaźnika wykonawczego.
Układ samokontroli przekaźnika powoduje, iŜ w przypadku jej negatywnego wyniku zmienia
się stan specjalnie dedykowanego i niekonfigurowalnego zestyku WD. Jednak reakcja pola
rozdzielczego na wynik tej kontroli zaleŜna jest od sposobu wykorzystania tego zestyku przez
projektanta pola. W konstrukcjach dopuszczanych do pracy w wyrobiskach podziemnych
powszechne jest włączanie tego zestyku w obwód wyłączania pola, jednak w projektach
realizowanych dla pól powierzchniowych moŜna spotkać przeróŜne rozwiązania.
Warto przy tym zawczasu stwierdzić, Ŝe o ile samokontrola nie obejmuje szeregu istotnych
dla funkcjonowania układu zabezpieczeniowego elementów zabezpieczenia, to negatywny jej
wynik niekoniecznie oznacza utratę własności funkcjonalnych w stopniu uzasadniającym
potrzebę automatycznego wyłączenia pola.
W związku z powyŜszym, w literaturze przedmiotu powszechna jest opinia, Ŝe
złagodzenie trybu kontroli okresowych przy zastosowaniu zabezpieczeń cyfrowych powinno
dotyczyć tych elementów, które tej samokontroli podlegają a nie całego układu
zabezpieczeniowego ([7]; [12]; [13]).
Następną kwestią jest wykonywanie badań odbiorczych układów zabezpieczeniowych
w modernizowanych lub nowych polach rozdzielczych. O ile badania te są na ogół
wykonywane w przypadku pól wchodzących w skład większych, stacjonarnych rozdzielni, o
tyle niejednokrotnie unika się ich wykonania w przypadku modernizowanych członów
ruchomych rozdzielni lub nowych albo modernizowanych pól budowy przeciwwybuchowej
Jest to tymczasem szczególnie istotne właśnie dla tego rodzaju pól rozdzielczych, kiedy są
jeszcze dostępne w obszarach wyposaŜonych w infrastrukturę niezbędną do kompletnego
wykonania badań (odpowiednie warunki przestrzenne, zasilanie pomocnicze, brak zagroŜenia
wybuchem itd.). Po opuszczeniu ich i zainstalowaniu w wyrobiskach eksploatacyjnych pełne
wykonanie badań jest juŜ znacznie trudniejsze i bardziej długotrwałe. Tymczasem
doświadczenia zdobyte w badaniach odbiorczych takich właśnie pól wskazują, Ŝe dość często
występują w nich usterki, zarówno w obwodach sterowniczo-zabezpieczeniowych jak i
pierwotnych – np. niektóre elementy (przekładniki, izolatory przepustowe itd.) nie
wytrzymują próby wytrzymałości izolacji.
Wykonanie tych badań leŜy zresztą w najlepiej pojętym interesie zakładu górniczego juŜ
chociaŜby z tego względu, Ŝe duŜo mniej kłopotliwe jest reklamowanie i działanie serwisu w
wypadku pola rozdzielczego stojącego w warsztacie, niŜ tego samego pola stojącego i
podłączonego do sieci w wyrobisku przyścianowym.
5. Wnioski.
W chwili obecnej kwestie zabiegów eksploatacyjnych przy układach
zabezpieczeniowych na terenie zakładów górniczych, bezpośrednio lub pośrednio
regulują trzy akty prawne: [1]; 3] i [4]. Dwa pierwsze dotyczą pewnych
wydzielonych obszarów zakładu górniczego, trzeci natomiast wszystkich urządzeń
przyłączonych do sieci elektroenergetycznej.
Wymienione akty określają minimalną częstotliwość zabiegów eksploatacyjnych,
przy czym ostatecznie decyzję co do częstotliwości przeglądów i badań powinien
podjąć właściciel lub jego upowaŜniony przedstawiciel.
Literatura techniczna, Instrukcja [7] oraz Instrukcje Operetorów sieciowych
wskazane rozporządzeniem [4] przewidują dla układów zabezpieczeniowych
znacznie większą częstotliwość przeglądów i badań niŜ wynika to z wymagań
Ustawy 1. Jest to zresztą zbieŜne z wymaganiami obowiązujących do 1997 r
przepisów [11].
Decyzja osoby odpowiedzialnej za ustalenie harmonogramu i zakresu badań
eksploatacyjnych układów zabezpieczeniowych powinna uwzględniać wiek i stan
techniczny urządzeń wchodzących w skład tych układów oraz wagę chronionych
urządzeń dla ruchu zakładu górniczego. Szczególnie w przypadku rozwaŜania
decyzji o zmniejszeniu częstotliwości i zakresu zabiegów eksploatacyjnych, nie od
rzeczy jest takŜe uwzględnienie doświadczeń energetyki zawodowej w tym
zakresie, która niewątpliwie jest zbiorowym podmiotem dysponującym ogromnym
doświadczeniem w eksploatacji układów elektroenergetycznych.
Zmniejszenie częstotliwości badań eksploatacyjnych układów
zabezpieczeniowych zawierających mikroprocesorowe zabezpieczenia
wyposaŜone w funkcje samokontroli powinno dotyczyć tych elementów, które tą
samokontrolą są objęte. Ponadto naleŜy zwrócić uwagę na to czy i jak informacja
o wyniku samokontroli została w projekcie pola rozdzielczego wykorzystana.
Badaniom odbiorczym powinny być poddawane nie tylko rozdzielnie
wielopolowe, będące rozdzielniami w rozumieniu [3], ale takŜe modernizowane
człony ruchome pól rozdzielczych oraz pojedyncze pola albo zestawy pól
rozdzielczych budowy przeciwwybuchowej. Są one nie mniej naraŜone na usterki
powstałe podczas montaŜu, a biorąc pod uwagę Ŝe instalowane są docelowo w
miejscach trudno dostępnych, o duŜym nagromadzeniu zagroŜeń – konsekwencje
ich uszkodzenia mogą być tylko większe i trudniejsze do usunięcia niŜ pól w
rozdzielniach wielopolowych.
6. Literatura
1.
USTAWA z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane (tekst jednolity z dnia
2006-02-14; ©Kancelaria Sejmu)
2.
Obwieszczenie Marszałka Sejmu Rzeczpospolitej Polskiej z dnia 16 maja 2006 r. w
sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu ustawy – Prawo energetyczne; DU nr 89 poz.
625
3.
Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 28 czerwca 2002 r. w sprawie
bezpieczeństwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego
zabezpieczenia przeciwpoŜarowego w podziemnych zakładach górniczych
4.
Rozporządzenie Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 20 grudnia 2004 r. w sprawie
szczegółowych warunków przyłączania podmiotów do sieci elektroenergetycznej,
ruchu i eksploatacji tych sieci.
PN-E-047000:1998 Urządzenia i układy elektryczne w obiektach
5.
elektroenergetycznych. Wytyczne przeprowadzania pomontaŜowych badań
odbiorczych.
6.
PN-93/E-88641 Przekaźniki elektroenergetyczne. Układy zabezpieczeniowe.
7.
„Ramowa Instrukcja Eksploatacji układów zabezpieczających, pomiarowych,
regulacyjnych i sterowniczo-regulacyjnych urządzeń elektrycznych”; Polskie
Towarzystwo Przesyłu i Rozdziału Energii Elektrycznej; Poznań 2001r
„Instrukcja Ruchu i Eksploatacji Sieci Rozdzielczej” ENION S.A., Kraków,
8.
19.12.2006 r
9.
„Instrukcja zakresu pomiarów i prób eksploatacyjnych urządzeń sieci
elektroenergetycznych oraz terminów ich wykonania.” ENION S.A. oddział w
Będzinie, Zatwierdzona do stosowania Zarządzeniem nr BZE/124/2004
z dnia 01.12.2004 r.
„Instrukcja Ruchu i Eksploatacji Sieci Dystrybucyjnej” GZE S.A., Gliwice,
10.
28.11.2006 r
11.
Zarządzenie Ministra Górnictwa i Energetyki w z dnia 17 lipca 1987 r w sprawie
szczegółowych zasad eksploatacji sieci elektroenergetycznych.
12.
J. Floryn „Uwagi dotyczące uruchamiania i eksploatacji nowoczesnych systemów
EAZ.” Automatyka Elektroenergetyczna nr 3/2004
13.
Henryk KLEIN „Cyfrowe zabezpieczenia elektroenergetyczne w kopalnianych
sieciach SN”; IX Krajowa Konferencja Elektryki Górniczej, Szczyrk,
9-11.10.2002 r