Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Dobór mocy źródeł zasilania awaryjnego i gwarantowanego - metodyka projektowania ochrony przeciwporażeniowej w instalacjach elektrycznych zasilanych z tych źródeł (cz. 2)

Autor publikacji przedstawia problematykę ochrony przeciwpożarowej w instalacji zasilanej z generatora zespołu prądotwórczego oraz zasady projektowania takiej ochrony przy zasilaniu z UPS
Autor publikacji przedstawia problematykę ochrony przeciwpożarowej w instalacji zasilanej z generatora zespołu prądotwórczego oraz zasady projektowania takiej ochrony przy zasilaniu z UPS
Rys. redakcja EI

W temacie publikacji zawarta jest problematyka ochrony przeciwpożarowej w instalacji zasilanej z generatora zespołu prądotwórczego oraz zasady projektowania takiej ochrony przy zasilaniu z UPS

W artykule:

• Projektowanie ochrony przeciwporażeniowej w instalacji zasilanej z generatora zespołu prądotwórczego z przywołaniem rysunków poglądowych i metodologii obliczeń
• Szkic zasad projektowania ochrony przeciwporażeniowej przy zasilaniu z UPS

Projektowanie ochrony przeciwporażeniuowej w instalacji zasilanej z generatora zespołu prądotwórczego

Zespół prądotwórczy w stosunku do Systemu Elektroenergetycznego jest źródłem „miękkim”, w którym impedancja obwodu zwarciowego ulega szybkim zmianom w czasie zwarcia (przyjmuje się, że system elektroenergetyczny charakteryzuje się stałą impedancją obwodu zwarciowego z uwagi na dużą wartość mocy zwarciowej, w upraszczających założeniach przyjmowaną jako nieskończoną). W chwili wystąpienia zwarcia ulega zmianie rozpływ strumieni magnetycznych w generatorze zespołu prądotwórczego. Rozpływy strumieni w generatorze podczas zwarcia przedstawia rys. 1.

Rys. 1. Przebieg wypychanego poza wirnik strumienia stojana w czasie zwarcia: a) stan podprzejściowy, b) stan przejściowy, c) stan ustalony; [źródło (11): DIN VDE 0100 Errichten von Niederspannungsanlagen - Teil 5-55]
Rys. 1. Przebieg wypychanego poza wirnik strumienia stojana w czasie zwarcia: a) stan podprzejściowy, b) stan przejściowy, c) stan ustalony; [źródło: DIN VDE 0100 Errichten von Niederspannungsanlagen - Teil 5-55: Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel - Andere Betriebsmittel - Abschnitt 551: Niederspannungsstromerzeugungseinrichtungen - Anschluss von Stromerzeugungseinrichtungen für den Parallelbetrieb mit anderen Stromquellen einschließlich einem öffentlichen Stromverteilungsnetz]

W początkowej fazie zwarcia nazywanej stanem podprzejściowym, wskutek działania klatki tłumiącej strumień główny wytwarzany przez prądy płynące w uzwojeniu stojana jest wypychany poza wirnik (rys. 1a). W stanie tym reaktancja generatora charakteryzuje się mała wartością, wynoszącą przeciętnie (10–15)% znamionowej wartości reaktancji generatora w stanie statycznym. Stan ten trwa bardzo krótko ze względu na małą wartość elektromagnetycznej stałej czasowej T, wynoszącej dla generatorów nn średnio 0,01 s.

Działanie klatki tłumiącej ze względu na małą wartość jej rezystancji szybko ustaje, co skutkuje powolnym wchodzeniem strumienia głównego w wirnik (rys. 1b). Stan ten nazywany jest stanem przejściowym i charakteryzuje się wzrostem reaktancji generatora, która dla generatorów nn wynosi średnio (30–40)% wartości reaktancji znamionowej generatora.

Generator w krótkim czasie przechodzi w stan ustalony zwarcia, co objawia się dalszym wzrostem reaktancji obwodu zwarciowego. W stanie ustalonym zwarcia strumień główny oraz strumień wzbudzenia zamykają się przez wirnik generatora (rys. 1c).

Ponieważ kierunki tych strumieni są przeciwne, strumień wypadkowy ulega zmniejszeniu. Zjawisko to prowadzi do gwałtownego wzrostu reaktancji generatora, która dla generatorów nn wynosi (200–300)% wartości reaktancji znamionowej generatora.

W zespołach prądotwórczych konstruowanych obecnie, instalowany jest regulator prądu wzbudzenia wyposażony w układ forsowania, który pozwala podczas zwarcia na utrzymanie określonej wartości reaktancji generatora przez czas nie dłuższy od 10 s, liczony od momentu zainicjowania zwarcia.

Na rys. 2. przedstawiono uproszczone charakterystyki zmienności reaktancji zwarciowej w generatorze nowoczesnego zespołu prądotwórczego oraz zmienności prądu zwarciowego na jego zaciskach.

Rys. 2. Unormowane charakterystyki: a) zmienności reaktancji zwarciowej generatora, b) zmienności prądu zwarciowego generatora, przy zwarciu na jego zaciskach, gdzie: XnG – znamionowa reaktancja generatora (wartość w stanie statycznym), w [Ω], Xk1G – reaktancja generatora dla zwarć jednofazowych, [Ω], InG – prąd znamionowy generatora, w [A], Ik1G – prąd zwarcia jednofazowego dla zwarć na zaciskach generatora, w [A], Tk – czas trwania zwarcia, w [s] [11]
Rys. 2. Unormowane charakterystyki: a) zmienności reaktancji zwarciowej generatora, b) zmienności prądu zwarciowego generatora, przy zwarciu na jego zaciskach, gdzie: XnG – znamionowa reaktancja generatora (wartość w stanie statycznym), w [Ω], Xk1G – reaktancja generatora dla zwarć jednofazowych, [Ω], InG – prąd znamionowy generatora, w [A], Ik1G – prąd zwarcia jednofazowego dla zwarć na zaciskach generatora, w [A], Tk – czas trwania zwarcia, w [s] [źródło: DIN VDE 0100 Errichten von Niederspannungsanlagen - Teil 5-55: Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel - Andere Betriebsmittel - Abschnitt 551: Niederspannungsstromerzeugungseinrichtungen - Anschluss von Stromerzeugungseinrichtungen für den Parallelbetrieb mit anderen Stromquellen einschließlich einem öffentlichen Stromverteilungsnetz]

Parametry obwodu zwarciowego ulegają szybkim zmianom, co powoduje trudności w uzyskaniu skutecznej ochrony przeciwporażeniowej w odległej instalacji odbiorczej realizowanej przez samoczynne wyłączenie. Dla porównania zachowania się generatora podczas zwarcia na rys. 3. zostały przedstawiony dwuuzwojeniowy jednofazowy transformator dla stanu pracy jałowej, stanu pracy normalnej oraz stanu zwarcia.

Z rysunku tego wynika, że w przeciwieństwie do generatora transformator charakteryzuje się stałą drogą przepływu strumienia magnetycznego. Stan ten wskazuje na niezmienność parametrów zwarciowych transformatora.

W nowoczesnych zespołach prądotwórczych, producent zapewnia (wskutek działania układów automatyki) utrzymanie prądu zwarciowego na zaciskach generatora o wartości 3×In przez 10 s (dłuższe utrzymywanie takiego stanu grozi zniszczeniem izolacji uzwojeń).

Dzięki temu do obliczeń skuteczności samoczynnego wyłączenia można przyjmować wartość reaktancji zwarciowej generatora Xk1G (na jego zaciskach) wyliczoną ze wzoru:

(1)

Rys. 3. Porównanie drogi strumienia magnetycznego w transformatorze jednofazowym dla różnych stanów pracy; rys. J. Wiatr
Rys. 3. Porównanie drogi strumienia magnetycznego w transformatorze jednofazowym dla różnych stanów pracy; rys. J. Wiatr

gdzie:

UnG – napięcie znamionowe generatora zespołu prądotwórczego, w [kV],
SnG – moc znamionowa generatora zespołu prądotwórczego, w [MVA].

W ogólnym przypadku, przy założeniu:

(2)

można zapisać wzór na reaktancję generatora dla zwarć jednofazowych jako:

(3)

gdzie:

n – krotność prądu znamionowego utrzymywana podczas zwarć na zaciskach generatora, podawana przez producenta ZP w DTR).

Dla porównania tych wartości w tab. 1. zostały przedstawione impedancje wybranych transformatorów przyłączonych do Systemu Elektroenergetycznego oraz generatorów zespołów prądotwórczych.

Tab. 1. Zestawienie impedancji transformatora i generatora o tej samej mocy
Tab. 1. Zestawienie impedancji transformatora i generatora o tej samej mocy

Przedstawiona w tab. 1. reaktancja generatorów po 10 sekundach od chwili powstania zwarcia ulega znacznemu zwiększeniu (rys. 2.).

Porównując dane przedstawione w tab. 1. widać, jak duże rozbieżności występują w wartościach impedancji zwarciowych obydwu źródeł.

Przez okres działania układu forsowania wzbudzenia (10 s od chwili zainicjowania zwarcia) stosunek impedancji transformatora do impedancji generatora, zgodnie z tab. 2., wyniesie:

Zk1G/ZkT ≈ 7,33

Tab. 2. Dopuszczalne czasy samoczynnego wyłączenia w układach zasilania TN oraz TT [na podstawie: PN HD 60364-4-41:2009 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 4-41. Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed porażeniem elektrycznym.]
Rys. 4. Schemat jednofazowego obwodu zwarcia w instalacji zasilającej z zespołu prądotwórczego [11]
Rys. 4. Schemat jednofazowego obwodu zwarcia w instalacji zasilającej z zespołu prądotwórczego [na podstawie: PN HD 60364-4-41:2009 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 4-41. Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed porażeniem elektrycznym.]

Po upływie czasu działania układu forsowania wzbudzenia stosunek tych impedancji uzyskuje wartość: ZkG/ZkT ≅ 22, przy której spełnienie warunku samoczynnego wyłączenia jest niemożliwe.

Obwód zwarciowy dla potrzeb ochrony przeciwporażeniowej przedstawia rys. 4.

Czytaj też: Zasilanie budynków w energię elektryczną w warunkach normalnych a zasilanie w warunkach pożaru >>>

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

Literatura

1. Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z 12 kwietnia 2002 roku w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. z 2015 roku poz.1422)
2. Rozporządzeniu Ministra Łączności z 21 kwietnia 1995 roku w sprawie zasilania energią elektryczną obiektów budowlanych łączności (Dz. U. Nr 50/1995 poz. 271)
3. Rozporządzenia Ministra Gospodarki z dnia 4 maja 2007 roku w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego (Dz. U. Nr 93/2007 poz. 623)
4. PN – ISO 8528-5 Zespoły prądotwórcze napędzane silnikiem spalinowym tłokowym. Zespoły prądotwórcze.
5. PN HD 60364-4-41:2009 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 4-41. Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed porażeniem elektrycznym.
6. N SEP-E 001 Sieci elektroenergetyczne niskiego napięcia. Ochrona przeciwporażeniowa.
7. PN-EN 50160:2010 Parametry jakościowe napięcia w publicznych sieciach rozdzielczych.
8. N SEP-E 005 Dobór przewodów elektrycznych do zasilania urządzeń, których funkcjonowanie jest niezbędne w czasie pożaru.
9.DIN 14686:2010-05 Feuerwehrwesen-Schaltschränke für fest eingebaute Stromerzeuger (Generatorsätze) ≥ 12 kVA für den Einsatz Feuerwehrfahrzugen
10. DIN 14686:2007-02 Feuerwehrwesen-Fest eingebaute Stromerzeugerkleiner 12 kVA für den Einsatz Feurewehrfahrzugen.
11. DIN VDE 0100 Errichten von Niederspannungsanlagen - Teil 5-55: Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel - Andere Betriebsmittel - Abschnitt 551: Niederspannungsstromerzeugungseinrichtungen - Anschluss von Stromerzeugungseinrichtungen für den Parallelbetrieb mit anderen Stromquellen einschließlich einem öffentlichen Stromverteilungsnetz.
12. J. Wiatr; M. Orzechowski – Poradnik projektanta elektryka – DW Medium 2012 wydanie V
13. J. Wiatr – Zespoły prądotwórcze w układach zasilania awaryjnego – DW Medium 2008
14. R. Kacejko; J. Machowski – Zwarcia w systemach elektroenergetycznych – WNT 2001
15. praca zbiorowa pod redakcją J. Wiatr – Poradnik Projektanta systemów zasilania awaryjnego i gwarantowanego – EATON POWER QUALITY 2008
16. J. Wiatr; M. Miegoń – Zasilacze UPS i baterie akumulatorów w układach zasilania gwarantowanego –DW Medium 2008
17. T. Sutkowski – Rezerwowe i bezprzerwowe zasilanie w energię elektryczną. Urządzenia i układy – COS i W SEP 2007
18. L. Danielski; R. Zacirka – Badanie ochrony przeciwporażeniowej w obiektach z przemiennikami częstotliwości – elektro.info nr 12/2005
19. E. Musiał – Ochrona przeciwporażeniowa w instalacjach zasilanych z zespołów prądotwórczych– inpe nr 170-171 listopad-grudzień 2013 r.

Ten artykuł jest PŁATNY. Aby go przeczytać, wykup dostęp.
DOSTĘP ABONAMENTOWY
DOSTĘP SMS
Dostęp za pomocą SMS czasowo zawieszony







Reklamacje usługi prosimy zgłaszać przez formularz reklamacyjny
Masz już abonament - zaloguj się:
:
:
zapomniałem hasła
Nie posiadasz konta - kliknij i załóż »
Nie masz abonamentu - wykup dostęp:
Abonament umożliwia zalogowanym użytkownikom dostęp do wszystkich płatnych treści na naszym portalu.
Dostępne opcje abonamentowe:
Pakiet: dwuletnia prenumerata papierowa (20 numerów) + dwuletni dostęp do wszystkich treści portalu (730 dni) - 185,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. Zamów już dziś!
Pakiet: roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do wszystkich treści portalu (365 dni) - 105,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. Zamów już dziś!
Prenumerata elektroniczna (365 dni) - 79,00 zł
Roczny dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Prenumerata elektroniczna (30 dni) - 15,00 zł
30 dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Roczny dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Dwuletni dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie! - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś dwuletnią prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
30 dniowy dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Prenumerata elektroniczna (730 dni) - 138,00 zł
Dwuletni dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Regulamin korzystania z portalu elektro.info.pl - zobacz regulamin
Uwagi prosimy zgłaszać na adres:
Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 12/2017

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Jak czyścić i konserwować urządzenia elektryczne pod napięciem?

czyszczenie urządzeń pod napięciem Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można uniknąć poważnych awarii, nadmiernych strat energii i w najgorszym wypadku (...) czytam dalej »


Nowe wtykowe złącza silnoprądowe przystosowane do podłączania mobilnych zespołów prądotwórczych do rozdzielnic nn»

Systemy fotowoltaiczne. Jak zwiększyć efektywność energetyczną?

Złącza silnoprądowe wtykowe Rola miedzi w energetyce słonecznej
Wykonane z tworzywa sztucznego odpornego na wysokie temperatury z kolorowymi oznaczeniami i znacznikami kodowymi uniemożliwiającymi błędne połączenie(...) czytam dalej » Sektor energii słonecznej umacnia się coraz bardziej. Według Solar Power Europe, w roku 2017 została zainstalowana globalnie większa moc energii fotowoltaicznej niż (...) czytam dalej »

Przeciwpożarowa kontrola instalacji elektrycznej »

Kamera termowizyjna przy badaniu sieci elektrycznej Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można uniknąć poważnych awarii, nadmiernych strat energii i w najgorszym wypadku (...) czytam dalej »


Miejskie stacje ładowania pojazdów elektrycznych - jakie mogą mieć funkcjonalności»

Licznik zużycia energii elektrycznej - na jakie parametry zwrócić uwagę?

miejska stacja ładowania Liczniki energii elektrycznej
Samochody elektryczne stają się coraz bardziej popularne. Jednak ich żywot jest uzależniony od stacji ładowania. Stacja ładowania to urządzenie elektryczne, które(...) czytam dalej » Rozwój technologii przemysłowych oraz rozwój budownictwa powodują coraz większe zapotrzebowanie na moc (...) czytam dalej »

Rozwój odnawialnych źródeł energii w Polsce »
Magazyny energi w polsce

Aparatura łączeniową i sterownicza dla automatyki przemysłowej, techniki medycznej oraz automatyki budynków... czytam dalej »


Co się stało z tymi kablami?»

Jakie bezpieczniki wybrać do projektu?

Plątanina kabli  jak sobie z nią poradzić Bezpieczniki siba
Wszelkie błędy popełnione na etapie projektowania, wykonawstwa i eksploatacji nawarstwiają się latami, stopniowo pro­wadząc do wydłużenia czasu poświęcanego na administrację systemu, zmniejszając pewność jego działania i tym samym zwiększając koszty ... czytam dalej » "Okazało się, że bezpiecznik przegrzał się, ponieważ zamontowano go w miejscu gdzie nie miał wystarczającego chłodzenia. Byliśmy w stanie znaleźć rozwiązanie tego problemu - także (...) czytam dalej»

Bezpłatne ebooki dla elektryków i nie tylko !
Ebooki dla elektryków i nie tylko

Darmowe ebooki i poradniki: projektowanie, budowa, osprzęt... (...) czytam dalej »


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
9/2018

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2018
W miesięczniku m.in.:
  • - Nowoczesne urządzenia rozdzielcze zwiększające bezpieczeństwo pracy
  • - Projekt zasilania osiedla domków jednorodzinnych w energię elektryczną
Zobacz szczegóły
Jak zwiększyć niezawodność instalacji elektrycznej?

Jak zwiększyć niezawodność instalacji elektrycznej?

Instalacja elektryczna znajduje się w każdym budynku i jest częścią układu niskiego napięcia. Powinna być wykonana z niezwykłą starannością oraz dokładnością. Co...
Essentra Components Essentra Components
Essentra plc jest spółką notowaną w indeksie FTSE 250 i wiodącym międzynarodowym dostawcą specjalistycznych produktów i rozwiązań ....
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl