SZR Z ZaStoSowaniem SteRowników pRogRamowalnych

Ei
A u t o m a t y k a
Układy Samoczynnego Załączenia Rezerwy
SZR z zastosowaniem sterowników
programowalnych NEED
Wymagania związane z niezawodnością
i ciągłością zasilania wielu obiektów są coraz
większe, dlatego odbiorcy często decydują się
na zastosowanie układów eliminujących dłuższe
przerwy w zasilaniu. Jednym z rozwiązań są układy
Samoczynnego Załączenia Rezerwy SZR. W wielu
przypadkach mamy do czynienia z dość drogimi
i skomplikowanymi układami, które mają
zastosowanie w dużych budynkach użyteczności
publicznej i obiektach przemysłowych. Często
zdarzają się jednak aplikacje, w których nie ma
potrzeby inwestowania w tego typu rozwiązania,
a wystarczy jedynie zaprojektować prosty układ
automatyki oparty na monitorowaniu napięcia oraz
realizacji załączenia rezerwowego źródła energii
elektrycznej i powrotu podstawowego zasilania.
W tego typu układach znakomicie znajduje
zastosowanie sterownik programowalny NEED
firmy RELPOL, będący urządzeniem prostym przy
programowaniu, a jednocześnie pewnym w działaniu.
Kiedy mamy do czynienia z dużym obniżeniem napięcia lub
całkowitym jego brakiem w podstawowym źródle zasilania,
układ SZR ma za zadanie utrzymanie ciągłości zasilania dla
najważniejszych odbiorców energii elektrycznej. Cały proces
automatyki polega na przełączeniu odbiorów z podstawowego źródła zasilania na rezerwowe. Powoduje to minimalizację
przerw w dostawie energii odbiorcom w stanach awaryjnych
oraz podczas przełączeń planowych.
Rys. 1. Układ Samoczynnego Załączania Rezerwy SZR typu sieć-sieć
– produkcja Integrator Systemów NEED – Relpol firma Profesjonalne
Systemy Automatyki – Radom
Rys. 2. Sterownik programowalny NEED w aplikacji SZR
Tworzenie układów Samoczynnego Załączania Rezerwy SZR
wiąże się z ogromną odpowiedzialnością i musi być udokumentowane zgodnością z odpowiednimi normami. Podstawową normą,
którą należy kierować się przy projektowaniu i wdrażaniu układów
SZR, jest norma PN-EN 60947-6-1 „Aparatura rozdzielcza i sterownicza niskonapięciowa. Łączniki wielozadaniowe. Automatyczne
urządzenia przełączające.”. Z uwagi na swoją specyfikę układy te
muszą spełniać dodatkowo dwie bardzo ważne dyrektywy:
– 7323/EEC Dyrektywa Rady z dnia 19 lutego 1973 r. w sprawie harmonizacji ustawodawstw Państw Członkowskich dotyczących wyposażenia elektrycznego przewidzianego do stosowania w niektórych granicach napięcia (tzw. dyrektywa niskonapięciowa),
– 89/336/EEC Dyrektywa Rady z dnia 3 maja 1989 r. w sprawie ujednolicenia przepisów prawnych Krajów Członkowskich
w zakresie kompatybilności elektromagnetycznej.
Wymienione dokumenty określają jednoznacznie wymagania,
które układy SZR muszą spełniać. Aby zapewnione było bezpie-
22
Elektroinstalator 3/2007
www.elektroinstalator.com.pl
A u t o m a t y k a
Ei
czeństwo, aplikacja powinna mieć przede wszystkim blokady
uniemożliwiające załączenie obydwu obwodów zasilania na linię
odbiorczą: blokada mechaniczna pomiędzy stycznikami lub
wyłącznikami, blokada elektryczna pomiędzy stycznikami lub
wyłącznikami, blokada programowa w urządzeniu sterującym,
w naszym przypadku w sterowniku programowalnym NEED.
Kolejnym ważnym wymaganiem jest kontrola stanów członów
wykonawczych, czyli badanie położenia styczników (ON/OFF)
oraz w przypadku wyłączników stanu wyzwolenia – TRIP.
Zapewnieniu bezpieczeństwa służy również możliwość współpracy układów SZR z wyłącznikami przeciwpożarowymi (ppoż).
Algorytm programu musi również mieć możliwość ustawiania
zwłok czasowych pomiędzy załączeniami oraz powrotem napięcia podstawowego. Pozwala to uniknąć wyłączeń obwodów
zasilania w przypadku wahań napięcia zasilania: podstawowego i rezerwowego. Aby zachowana została ciągłość zasilania,
normy precyzują wymagania dotyczące zapewnienia pracy układu SZR z samopowrotem i bez samopowrotu napięcia zasilania
podstawowego.
Aby układ SZR dobrze spełniał swoją rolę, źródło zasilania
rezerwowego powinno dysponować mocą, która zapewni prawidłową pracę przyłączonych urządzeń. W przypadku, gdy
zasilanie rezerwowe nie dysponuje taką mocą, układ SZR należy
wyposażyć w dodatkową automatykę wyłączającą mniej ważne
odbiory.
W przypadku odbiorów niskiego napięcia, gdzie nie ma
potrzeby stosowania specjalistycznych urządzeń, kontrola napięcia może polegać na elektronicznym monitorowaniu napięcia
sieci poprzez nadzorcze przekaźniki napięcia Relpol serii
MR-EU3M1P. Na podstawie informacji o poziomie napięcia
układ automatyki podejmuje decyzję o przełączeniu obciążenia na zasilanie rezerwowe. Bardzo ważnym elementem przy
projektowaniu prostych układów SZR jest czas działania, czyli
okres od chwili powstania zakłócenia, które uruchamia działanie automatyki, do momentu przywrócenia zasilania na skutek
załączenia toru zasilania rezerwowego. Należy tutaj wziąć pod
uwagę pewną zwłokę czasową, będącą zabezpieczeniem przed
niepotrzebnymi przełączeniami.
Rys. 3. Algorytm działania układu SZR
Wykorzystując urządzenia firmy RELPOL możemy stworzyć
układy automatyki dla dwóch sieci zasilania 400 V 50 Hz lub dla
jednej sieci zasilania i agregatu prądotwórczego. Projektowaniem,
montażem i wdrażaniem układów automatyki SZR bazujących
na podzespołach RELPOL zajmuje się firma Profesjonalne Systemy
Automatyki z Radomia, będąca integratorem systemów NEEDRELPOL. W ofercie tej firmy znaleźć można układy SZR serii
P-NEED-2Z (2 sieci zasilania) lub P-NEED-1Z (1 sieć zasilania +
1 agregat). Więcej szczegółów dotyczących konfiguracji można
znaleźć na stronie www.need.com.pl. Układy te są modułami, które
po podłączeniu niezbędnego okablowania nie wymagają żadnej
konfiguracji lub regulacji i stanowią samodzielne urządzenia, które
może współpracować ze zdalną blokadą automatyki, czyli oddawww.elektroinstalator.com.pl
23
Elektroinstalator 3/2007
Ei
A u t o m a t y k a
Rys. 4. Schemat połączeń układu SZR
•
•
•
•
•
K1 – stycznik zasilania podstawowego
K2 – stycznik zasilania rezerwowego
FP – zabezpieczenie przekaźnika kontroli napięcia zasilania podstawowego
FR – zabezpieczenie przekaźnika kontroli napięcia zasilania rezerwowego
F1 – zabezpieczenie sterowania układu SZR
lonymi urządzeniami, których celem jest możliwość załączania
lub wyłączania całego układu. Cała automatyka projektowana
i wdrażana jest na bazie sterowników programowalnych NEED,
natomiast w obwodzie wykonawczym pracują styczniki z nowej
linii RELPOL z blokadą mechaniczną lub wyłączniki mocy, w zależności od przeznaczenia i wielkości prądu obciążenia.
Praca całego układu SZR bazującego na sterownikach NEED
polega przede wszystkim na nadzorze parametrów sieci trójfazowej takich jak kolejność faz, zanik faz, asymetria faz. Aplikacja
pracuje w trzech trybach: praca ręczna, praca automatyczna lub
układ odstawiony. Cały układ zabezpieczony jest dodatkowo
wyłącznikiem bezpieczeństwa lub/i wyłącznikiem pożarowym.
Dodatkowymi funkcjami całego systemu jest opcja tzw. zezwolenia na samopowrót oraz optyczna sygnalizacja stanu SZR.
Po upływie określonej, w zależności od aplikacji, zwłoce
czasowej [to1] od momentu zaniku zasilania podstawowego
zostaje wyłączony stycznik zasilania podstawowego K1. Zwłoka
czasowa pozwala uniknąć przełączeń podczas chwilowych
zaników napięcia. Następnie po upływie kolejnego opóźnienia czasowego [tp1] zostaje załączone zasilanie rezerwowe
za pomocą stycznika K2 i jest to sygnalizowane migającym
światłem lampki sygnalizacyjnej. Od tego momentu cały obwód
zasilany jest z obwodu rezerwowego. W chwili powrotu zasilania
podstawowego zostaje zliczona kolejna zwłoka czasowa [to2],
która pozwala uniknąć przełączeń, jeżeli napięcie jest niestabilne lub załączane, co się często zdarza, na bardzo krótki czas.
Po odmierzeniu tej zwłoki czasowej zostaje wyłączony stycznik
Rys. 5. Struktura przekaźnika NEED MAX
24
Elektroinstalator 3/2007
•
•
•
•
•
A1 – przekaźnik kontroli napięcia zasilania podstawowego
A2 – przekaźnik kontroli napięcia zasilania rezerwowego
S1 – przełącznik zezwolenia na pracę
S – styk lub szereg styków pomocniczy do blokowania układu automatyki
H1 – lampka kontrolna
zasilania rezerwowego K2 i załączony po kolejnym czasie opóźnienia [tp2] stycznik K1 zasilania podstawowego, co sygnalizowane jest światłem ciągłym lampki kontrolnej.
Większość układów SZR wymaga wyłącznie wyżej wymienionych funkcji, a my nie zdajemy sobie sprawy, że zastosowanie
drogich i często dość skomplikowanych układów nie jest konieczne. Warto wówczas zastanowić się nad wdrożeniem tańszych
i niezawodnych rozwiązań. Mocną stroną w wyżej wymienionych
dwóch układach SZR (sieć–sieć i sieć–agregat) jest sterownik
programowalny NEED. Swobodnie programowalny sterownik,
wraz z atrakcyjną ceną, niesie wszystkie możliwości niezbędne
do sterowania układu SZR. Sygnalizacja stanów 8 wejść i 4 wyjść
za pomocą diod sygnalizacyjnych pozwala w sposób przejrzysty
sygnalizować pracę całego układu. Członem wykonawczym są
styczniki sterowane wyjściami sterownika NEED. Wysoka jakość
przekaźników wyjściowych, dzięki dużej obciążalności znamionowej, pozwala na pewność wysterowania obydwu obwodów
zasilania . Warto tutaj zwrócić uwagę na wysoką jakość styków
styczników i ich możliwości łączeniowych, co jest dodatkowym
atutem pewności pracy całego układu SZR.
Elementem kontrolującym obie sieci zasilania są przekaźniki
nadzorcze RELPOL S.A., których zadaniem jest nadzór kolejności
faz, zaniku fazy (zakres napięć 0,7<Un<1,3) oraz kontroli poziomu asymetrii (w zakresie 5%-25%). Przekaźniki te mogą pracować zarówno w sieciach 3-przewodowych jak i 4-przewodowych.
Sygnał z przekaźnika wyjściowego podawany jest na wejście
sterownika NEED, którego zadaniem jest przetworzenie tej informacji i zgodnie z algorytmem pracy układu SZR.
Niebawem do oferty RELPOL wejdzie nowy sterownik NEED
(NEED MAX) mający 16 wejść i 8 wyjść przekaźnikowych,
co jest całkowicie wystarczającą liczbą przy wysterowaniu automatyki dowolnych układów SRZ. Jedną z podstawowych zalet tego
sterownika będzie możliwość monitorowania napięcia trójfazowego dla wersji zasilania AC (sprzętowa kontrola asymetrii i kierunku
faz), co pozwoli na dużo większe możliwości monitorowania sieci
trójfazowej oraz na dowolne i zgodne z oczekiwaniami użytkownika
parametry nadzoru. Będzie to zatem sterownik wyraźnie dedykowany do automatyki SZR, ponieważ dzięki zasobom sprzętowym,
programowym oraz dużo większym możliwościom pomiarowym
będzie on miał dużo szerszy zakres zastosowań.
Ei
Na podstawie materiałów firmy RELPOL
www.elektroinstalator.com.pl