ei_06_2002_s_22-24.pdf

mgr in¿.

Zdzis³aw Stefankiewicz

Widok p³yty czo³owej

automatu SZR NID

SZR NID

Przemys³owe odbiory energii

elektrycznej, zw³aszcza zwi¹zane

z nowoczesnymi technologiami

produkcyjnymi, wymagaj¹

niezawodnego zasilania ze róde³

energii o odpowiednio wysokich

parametrach. Z tego wzglêdu

rozdzielnie przemys³owe maj¹

co najmniej dwa lub wiêcej

róde³ zasilania.

w uk³adach

prze³¹czania

zasilania rozdzielni

przemys³owych

mienionych powy¿ej uk³adach

automatyki mog¹ wyst¹piæ

ró¿ne rodzaje prze³¹czeñ, za-

le¿ne od wymaganego czasu

ich trwania oraz ¿¹danej sek-

wencji dzia³ania wy³¹czników

bior¹cych udzia³ w cyklu prze-

³¹czenia.

wybieg i zaczynaj¹ pracowaæ

jako pr¹dnice, wytwarzaj¹c na

szynach zbiorczych napiêcie

szcz¹tkowe. Zarówno amplitu-

da, jak i czêstotliwoæ tego na-

piêcia, malej¹ w czasie zale¿-

nym od iloci przy³¹czonych

do szyn rozdzielni napêdów,

ich mocy itp. W zwi¹zku z ist-

nieniem napiêcia szcz¹tkowe-

go, zamkniêcie wy³¹cznika

nowego toru zasilania nie mo-

¿e nast¹piæ w dowolnej chwi-

li, z uwagi na wyst¹pienie na-

piêcia ró¿nicowego, równego

geometrycznej ró¿nicy napiêæ

szcz¹tkowego i rezerwowego.

Wiêkszoæ silników mo¿e

byæ z³¹czona na napiêcie nie

przekraczaj¹ce ok. 1,3...1,4

U n z powodu znacznych war-

toci pr¹dów samorozruchu.

Napiêcie szcz¹tkowe maleje

zwykle do wartoci mniejszej

od ok. 30% U n po czasie od

0,5 s do 1 s. Z tego wzglêdu

prze³¹czenie zasilania z przer-

N iespodziewane, nawet

prze³¹czaj¹ce z powrotem szy-

ny rozdzielni z napiêcia rezer-

wowego na podstawowe, gdy

tylko pojawienie siê napiêcia

podstawowego ma cechy trwa-

³ego powrotu. Wzglêdy rucho-

we lub technologiczne czêsto

stwarzaj¹ w tych rozdzielniach

potrzebê planowego prze³¹-

czania zasilañ (PPZ). Prze³¹-

czenia te, najczêciej inicjowa-

ne przez obs³ugê, powinny

byæ bezpieczne, tzn. w jak naj-

mniejszym stopniu zak³ócaæ

pracê odbiorów. Automatyza-

cja ¿¹danego cyklu prze³¹-

czeñ pozwala wykluczyæ b³ê-

dy obs³ugi, wyeliminowaæ

ewentualne awarie i zwi¹zane

z nimi straty materialne. W wy-

krótkotrwa³e przerwy

w zasilaniu wa¿nych

napêdów i urz¹dzeñ przemys-

³owych, mog¹ wywo³aæ

znaczne straty materialne.

W przypadku wyst¹pienia zak-

³óceñ w torze zasilania podsta-

wowego, niezbêdne jest prze-

³¹czenie rozdzielni na zasilanie

rezerwowe. Odbywa siê to

zwykle za pomoc¹ specjalnych

uk³adów automatyki samo-

czynnego za³¹czania rezerwy

(SZR).

Gdy zasilanie rozdzielni na-

piêciem rezerwowym przez

d³u¿szy czas nie jest wskaza-

ne, stosowane s¹ uk³ady auto-

matyki samopowrotu (SP),

rodzaje

prze³¹czeñ

Prze³¹czenie powolne

z przerw¹ z jednego toru zasi-

lania na drugi polega na tym,

¿e zamkniêcie wy³¹cznika

w nowym torze nastêpuje do-

piero wtedy, gdy otworzy siê

wy³¹cznik w torze dotychcza-

sowego zasilania. W rozdziel-

niach przemys³owych, naj-

czêciej w chwili powstania

przerwy w zasilaniu, silniki ob-

racaj¹ce siê pod wp³ywem

momentów bezw³adnoci mas

napêdzanych, rozpoczynaj¹

www.elektro.info.pl 6/2002

cyfrowy automat

w¹ wymaga kontroli wartoci

napiêcia szcz¹tkowego, aby

zamkniêcie wy³¹cznika nowe-

go toru zasilania nast¹pi³o do-

piero wtedy, gdy wartoæ na-

piêcia ró¿nicowego na szynach

bêdzie mniejsza od dopusz-

czalnej.

Prze³¹czenie szybkie bez

przerwy polega na chwilowym

w³¹czeniu do równoleg³ej pra-

cy obu torów zasilaj¹cych.

Czas pracy równoleg³ej powi-

nien byæ jednak bardzo krótki,

z uwagi na mo¿liwoæ powsta-

nia zwarcia podczas zwiêkszo-

nej w tym okresie mocy zwar-

ciowej. Prze³¹czenie bezprzer-

wowe mo¿e byæ stosowane tyl-

ko wtedy, gdy napiêcia obu

róde³ s¹ synchroniczne, a k¹t

fazowy miêdzy nimi nie przek-

racza okrelonej wartoci. Po-

cz¹tek cyklu prze³¹czenia, to

jest zamkniêcie wy³¹cznika

w nowym torze zasilaj¹cym,

nastêpuje po uprzednim

sprawdzeniu czy spe³nione s¹

dopuszczalne warunki synchro-

nizmu. Bezzw³ocznie po zam-

kniêciu tego wy³¹cznika, ot-

wierany jest wy³¹cznik w torze

dotychczasowego zasilania.

W pewnych przypadkach, gdy

nie jest wskazane ³¹czenie do

pracy równoleg³ej obu róde³

nawet na krótk¹ chwilê, stoso-

wane jest prze³¹czenie z krót-

k¹ przerw¹ w zasilaniu.

Prze³¹czenie szybkie z krót-

k¹ przerw¹ polega na równo-

czesnym impulsowaniu na wy-

³¹czniki w obu torach zasilaj¹-

cych (na otwieraj¹cy w torze

aktualnego zasilania i zamyka-

j¹cy w nowym torze zasilaj¹-

cym) lub impulsowaniu na

zamkniêcie wy³¹cznika w to-

rze rezerwy, bezzw³ocznie po

otwarciu siê wy³¹cznika w to-

rze aktualnego zasilania.

W obu przypadkach cykl prze-

³¹czeñ nastêpuje po spraw-

dzeniu, czy warunki synchro-

nizmu miêdzy napiêciami

w obu torach mieszcz¹ siê

w dopuszczalnych granicach.

Niewielka przerwa zasilania

szyn stacji jest funkcj¹ czasów

w³asnych zamykania i otwiera-

nia zastosowanych wy³¹czni-

ków.

zerw¹ utajon¹ wystêpuje wte-

dy, gdy zasilanie ka¿dej sekcji

odbywa siê normalnie z od-

dzielnego toru zasilania, a w ra-

zie zaniku napiêcia na której-

kolwiek z nich, zasilanie przej-

muje ta sekcja, która pozostaje

aktualnie pod napiêciem.

Ze wzglêdu na uniwersal-

noæ i prostotê, najszersze za-

stosowanie znalaz³y dotych-

czas urz¹dzenia do powolnego

SZR. W tym przypadku cykl

prze³¹czenia nastêpuje po za-

niku lub obni¿eniu siê napiêcia

zasilaj¹cego do wartoci ni¿-

szej od nastawionej, z pewnym

opónieniem w cyklu pe³-

nym lub bezzw³ocznie po ot-

warciu wy³¹cznika w torze za-

silania podstawowego w cyk-

lu skróconym. Opónienie

wyklucza zbêdne dzia³anie au-

tomatyki podczas krótkotrwa-

³ych za³amañ napiêcia.

Obydwa prze³¹czenia uwarun-

kowane s¹ zmniejszeniem siê

napiêcia szcz¹tkowego do war-

toci ni¿szej od nastawionego

progu. Wad¹ urz¹dzeñ tego ty-

pu jest stosunkowo d³uga

przerwa w zasilaniu odbiorów,

co mo¿e doprowadziæ do zak-

³óceñ przemys³owych proce-

sów technologicznych. Auto-

mat SZR NID, wyposa¿ony

w automatykê szybkich prze-

³¹czeñ, w znacznym stopniu

eliminuje t¹ wadê. Po przypad-

kowym otwarciu wy³¹cznika

w torze zasilania podstawowe-

go, za³¹czenia toru rezerwo-

wego nastêpuje bezzw³ocznie,

o ile tylko k¹t rozchy³u wekto-

rów napiêcia szcz¹tkowego

i napiêcia rezerwy nie przekro-

czy nastawionej wartoci.

Zwykle analiza pracy odbio-

rów pozwala zdecydowaæ czy

po nieudanym szybkim SZR

mo¿e nast¹piæ SZR powolny

z kontrol¹ zaniku napiêcia

szcz¹tkowego.

Samoczynny powrót do za-

silania podstawowego po cyk-

lu SZR (SP) stosowany jest,

gdy wzglêdy ruchowe lub tech- F

automat SZR-NID

w uk³adach

PPZ, SZR i SP

Cyfrowy Automat SZR-NID

(zdjêcie), opracowany przez In-

stytut Tele- i Radiotechniczny,

przeznaczony jest do pracy

w uk³adach elektroenergetycz-

nej automatyki prze³¹czania

róde³ zasilaj¹cych w rozdziel-

niach redniego i niskiego na-

piêcia. Automat przystosowany

jest do pracy w rozdzielniach

wyposa¿onych w dwa nieza-

le¿ne tory zasilaj¹ce, transfor-

matory lub linie i mo¿e praco-

waæ w uk³adzie rezerwy jaw-

nej lub ukrytej.

Automat mo¿e realizowaæ

wszystkie cykle prze³¹czania

zasilania rozdzielni: samoczyn-

ne za³¹czanie rezerwy SZR,

samoczynny powrót do zasila-

nia podstawowego SP, plano-

we prze³¹czanie zasilania

PPZ.

Samoczynne za³¹czanie

rezerwy (SZR) nastêpuje w ra-

zie zak³óceñ powsta³ych

w pracy toru zasilania podsta-

wowego. Zadaniem automatu

jest utrzymanie zasilania od-

biorców energii drog¹ prze³¹-

czenia na ród³o zasilania re-

zerwowego. Stosowane s¹ za-

sadniczo dwa rodzaje uk³adów

zasilania rozdzielni: z rezerw¹

jawn¹ i z rezerw¹ utajon¹.

W uk³adzie zasilania z rezerw¹

jawn¹ rozdzielnia zasilana jest

normalnie ze ród³a podsta-

wowego, a niezale¿nie od tego

ma drugi tor zasilania ze ród-

³em rezerwowym. Uk³ad z re-

6/2002 www.elektro.info.pl

nich zdarzeñ z rozdzielczoci¹

10 ms. Zliczane s¹ równie¿ na

osobnych licznikach wszystkie

wykonane przez automat cykle

prze³¹czeñ. Wywietlacz gra-

ficzny z matryc¹ dotykow¹,

pe³ni¹c¹ funkcjê klawiatury,

znajduj¹cy siê na p³ycie czo-

³owej automatu, przedstawia

operatorowi aktualny stan

³¹czników, wartoci mierzo-

nych napiêæ oraz umo¿liwia

odczyt i wprowadzenie nastaw

oraz poleceñ. Przyk³adowe ok-

na wywietlacza przedstawio-

no na rys. 1.

Po wybraniu typu rezerwy

(ukryta w torze I, jawna w to-

rze II) oraz po wprowadzeniu

danych o iloci i usytuowaniu

przek³adników napiêciowych,

operator wybiera rodzaj prze-

³¹czeñ, a nastêpnie szczegó-

³owe parametry dotycz¹ce

progów rozruchowych cz³onów

napiêciowych, czasów opó-

nienia cyklu wolnego SZR, gra-

nicznego, opónienia sygnali-

zacji zaniku napiêcia rezerwy,

dopuszczalnych warunków

synchronizmu ( D U, D f, Dj ) itp.

Automat mo¿e realizowaæ

wybrany cykl prze³¹czeñ jeli

jest aktywny i istniej¹ warunki

umo¿liwiaj¹ce prawid³owe

prze³¹czanie oraz nie jest on

zablokowany. Stan zablokowa-

nia automatu jest sygnalizowa-

ny optycznie na p³ycie czo³o-

wej i przez wyjcia dwustano-

we, a przyczyny wyst¹pienia

blokady s¹ rejestrowane

w dzienniku. Blokada mo¿e

byæ ustawiona lub usuwana

przez wiele czynników pocho-

dz¹cych od: operatora lokalne-

go, wejæ dwustanowych, sys-

temu nadrzêdnego, algoryt-

mów automatyk, funkcji kont-

roli stanu ³¹czników itp.

W urz¹dzeniu zaprogramo-

wano dwa rodzaje testów.

t Test 1 uruchamiany

jest po ka¿dym w³¹czeniu

urz¹dzenia do pracy, nie wy-

maga dodatkowej aparatury

i koñczy siê samoczynnym

przejciem do normalnego try-

bu pracy. Podczas testu kontro-

lowane s¹:

MODU£Y (komunikacja z:

panelem czo³owym, obwo-

dami wejæ i wyjæ dwusta-

nowych, napiêciowymi uk-

³adami pomiarowymi

i z systemem nadrzêdnym),

NASTAWY (odczyt danych

przechowywany w pamiêci

RAM podtrzymywanej bate-

ryjnie w szczególnoci war-

toci nastaw, dziennika zda-

rzeñ, liczników),

ZASILANIE (stan wewnêtrz-

nych napiêæ zasilaj¹cych

poszczególne podzespo³y).

t Test 2 umo¿liwia opty-

malne sprawdzenie dzia³ania

wszystkich elementów sprzêto-

wych wchodz¹cych w sk³ad

obwodów kontrolno-steruj¹-

cych, znajduj¹cych siê wew-

n¹trz i na zewn¹trz urz¹dze-

nia. Test wymaga dodatkowego

zaanga¿owania aparatury po-

miarowej i wspó³dzia³ania

operatora.

Standardowo automat wy-

posa¿any jest w ³¹cze RS-

232, które mo¿e byæ zamie-

nione na RS-485 lub wiat³o-

wód. Komunikacja z systemem

nadrzêdnym odbywa siê przez

protokó³ MODBUS. Do lokal-

nego nadzoru pracy urz¹dzenia

oferowany jest pakiet progra-

mowy pozwalaj¹cy na wszech-

stronny podgl¹d: pomiarów,

stanów wejæ i wyjæ dwusta-

nowych, blokad, sygnalizacji,

zawartoci dziennika zdarzeñ,

liczników zdarzeñ, nastaw, itp.

Oprogramowanie pozwala rów-

nie¿ na:

t edycjê nastaw,

t archiwizacjê na dysku

wszystkich odczytanych pa-

rametrów,

t przygotowywanie zestawów

nastaw.

Oprogramowanie przezna-

czone jest do instalacji na kom-

puterach typu PC lub Laptop,

wyposa¿onych w ³¹cze szere-

go-we RS 232.

Rys. 1 Widok wywietlacza graficznego

a) okno przedstawiaj¹ce aktualny stan rozdzielni oraz typ rezerwy,

b) okno z przyk³adow¹ list¹ poleceñ steruj¹cych oraz wartociami

mierzonych napiêæ

nologiczne dopuszczaj¹ zasila-

nie odbiorów przez ród³o re-

zerwowe tylko w okrelonym

krótkim czasie. W cyklu samo-

powrotu automat SZR NID

mo¿e wykonywaæ szybkie

prze³¹czenia bez przerwy

w zasilaniu, z krótk¹ przerw¹

w obu przypadkach z kontrol¹

k¹ta dopuszczalnego przesu-

niêcia fazowego lub prze³¹-

czenia z przerw¹ i jednoczesn¹

kontrol¹ zaniku napiêcia

szcz¹tkowego. Zwykle w przy-

padku nieudanego szybkiego

prze³¹czenia, spowodowane-

go brakiem wyst¹pienia do-

puszczalnych warunków syn-

chronizmu, istnieje mo¿liwoæ

dokonania prze³¹czenia po-

wolnego z kontrol¹ napiêcia

szcz¹tkowego. Automatyka

mo¿e równie¿ spowodowaæ

powrót do stanu rozdzielni, ja-

ki by³ przed rozpoczêciem cyk-

lu samopowrotu, gdy w odpo-

wiednio nastawionym czasie,

wy³¹czniki nie dokona³y po-

prawnych ³¹czeñ.

Planowe prze³¹czanie zasi-

lania (PPZ) w rozdzielniach

przemys³owych najczêciej

wystêpuje podczas okrelo-

nych procesów technologicz-

nych, wymagaj¹cych zmiany

przeci¹¿onych róde³ zasila-

nia, wiêkszych poborów mocy

lub wiêkszej niezawodnoci

zasilania. Planowe prze³¹cza-

nie ma charakter dwukierunko-

wy z jednego toru zasilania

na drugi lub odwrotnie. Zwykle

prze³¹czanie to odbywa siê

miêdzy ród³ami synchronicz-

nymi, co najwy¿ej z niewielkim

przesuniêciem fazy. W cyklu

PPZ mo¿na zaprogramowaæ

dowolny rodzaj prze³¹czeñ jak

przy samopowrocie. Je¿eli

z powodu niepoprawnej pracy

wy³¹czników, cykl PPZ nie

zosta³ wykonany w okrelo-

nym czasie granicznym, mo¿li-

wy jest powrót ³¹czników do

stanu w jakim znajdowa³y siê

przed rozpoczêciem cyklu.

Charakterystyka pracy au-

tomatu SZR-NID. Realizacja

okrelonego cyklu prze³¹czeñ

wynika z aktualnego uk³adu

rozdzielni, wprowadzonych

nastaw oraz rodzaju pobudze-

nia automatyki. Wszystkie fazy

cyklu prze³¹czeñ s¹ szczegó-

³owo rejestrowane. Odtworze-

nie poszczególnych etapów

prze³¹czania oraz zmiany sta-

nów wy³¹czników jest mo¿li-

we w dzienniku, w którym za-

pamiêtywanych jest 100 ostat-

www.elektro.info.pl 6/2002

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: