Print

Zachování kvality dodávky elektrické energie za proměnlivých podmínek

-- 30.11.2015

Navzdory zdokonalení stávajících systémů se problematika uzemnění a monitorování stále řadí mezi významné aspekty spolehlivosti.

Kvalita dodávky elektrické energie se řadí mezi důležité aspekty moderního podniku 21. století. Tato skutečnost platí, přestože se spolehlivost systémů rozvodných závodů a odolnost podnikových procesů a zařízení proti narušením dodávky elektrické energie za posledních 20 let celkově značně zlepšila. I v nadcházejících letech se však bude jednat o velmi důležitou záležitost, jelikož můžeme očekávat prudký nárůst distribuovaných zdrojů sluneční a větrné energie, které budou tvořit stále větší část skladby výroby elektrické energie.

Takže jakým způsobem můžete zajistit, aby váš podnik nebyl ovlivněn těmito změnami? V tomto článku vám poskytneme několik doporučení, která byste měli zvážit, pokud chcete přehodnotit své priority v oblasti kvality dodávky elektrické energie.

Věnujte pozornost důležitým základním principům

Podnikoví manažeři si musejí uvědomit, že většina poruch v rámci dodávky elektrické energie je výsledkem degradace nebo poškození systémů elektroinstalace, zejména pak spojovacích a uzemňovacích systémů průmyslových zařízení. Bez ohledu na skladbu dodávky elektrické energie budou mít účinné uzemňovací systémy i nadále zásadní význam pro bezpečný a spolehlivý provoz rozvodu elektrické energie.

Za normálních okolností nepovažují manažeři účinnou zpětnou dráhu zemního spojení za něco nezbytně nutného u méně než poloviny výkonového proudového obvodu, ale k tomu vlastně dochází během jakéhokoli jednofázového zemního spojení.

Efektivní spojovací a uzemňovací systém zajišťuje, že zaměstnanci jsou v bezpečí, k poškození zařízení dochází jen zřídka a závada je omezena na nejmenší možnou část elektrického systému.

Poruchy v rámci silových obvodů elektroinstalace jsou obecněji větší měrou přijímány, jelikož panují obavy o kvalitu dodávky výkonu elektrické energie, a proto si většina podniků snadno odůvodní uvolnění části rozpočtu na provádění údržby. Silové vodiče přenášejí elektrický proud v režimu 24/7, tak aby elektrické zátěže fungovaly správně, což je také důvod, proč se uvolněným kontaktům v těchto systémech dostává náležité pozornosti a monitoringu, např. pomocí infračerveného snímání určeného k identifikaci uvolněných (zahřívajících se) spojů, včetně aktivního sledování výkonu a kontrolních systémů.

Na druhou stranu přenášejí systémy uzemnění vysoký proud pouze při poruchových stavech či přepěťových událostech, takže jejich degradace je obtížněji sledovatelná a lze ji snadněji zanedbávat. Avšak jako u airbagu nebo padáku je nutné mít jistotu, že budou v okamžiku potřeby fungovat, také v rámci systému uzemnění by bylo opravdu nabíledni spoléhat na to, že v případě kolize bude fungovat, jak má. Naštěstí existují způsoby, jak zjistit stav systému uzemnění, který ale nelze považovat za ekvivalent nárazu do stromu nebo výskoku z letadla.

Zjistěte, zda váš systém uzemnění vyžaduje pozornost

Existuje koncepce, která se skládá ze čtyř základních bodů a jež slouží k posouzení stavu systému uzemnění:

  • Přezkoumejte konstrukční návrh systému uzemnění; jako užitečný odkaz poslouží normy IEEE 3003.1 (uzemňování systémů) a 3003.2 (uzemňování zařízení).
  • Zkontrolujte, zda aktuální stav elektroinstalace splňuje požadavky norem zejména v klíčových bodech, jako jsou rozvodny, transformátory, generátory a přepínače.
  • Proveďte inspekci všech částí systému uzemnění, které jsou podezřelé nebo je nelze zkontrolovat; viz např. norma IEEE 81-2012.
  • Odstraňte všechny zjištěné nedostatky a dejte do pořádku všechny problematické oblasti.

Přezkoumání konstrukčního návrhu systému uzemnění začíná u energetických zařízení a generátorů. Jsou tyto systémy určené k trvalému uzemnění? Uzemnění přes odpor, nebo uzemnění přes nízkou impedanci? Nebo jsou navrženy jako neuzemněné? Každý typ systému má jiné požadavky, pokud jde o velikost a zpracování zemního poruchového proudu, nastavení ochran, detekci zemního spojení, tlumení přechodného napětí a samozřejmě též o různé druhy zatížení, které lze efektivně ovládat podle typu systému. 

Bez ohledu na daný typ elektrizační soustavy byste měli být v souladu nejméně se třemi aspekty správného uzemnění:

  • Všechny zemniče, ochranné přípojnice, instalační trubky, kabelové lávky, kovové konstrukce a elektrická zařízení v rámci podniku musejí být spojeny dohromady, aby byly minimalizovány rozdíly potenciálních napětí mezi některými z těchto zařízení. (Použité slovo „musejí“ je v tomto případě správným výrazem, jelikož se jedná o požadavek stanovený zákonem o elektrických zařízeních). Do této oblasti jsou zahrnuta i další průmyslová odvětví, např. sektor spravující vodovodní a plynová potrubí nebo vybavení pro plnění palivem atd.
  • Takto propojený systém by měl být uzemněn takovým způsobem, který zajišťuje nízkoimpedanční dráhu ve všech jeho místech.
  • Je třeba zvážit zavedení systému na snížení účinků blesku na základě četnosti bouřkové činnosti v daném regionu. V případě této problematiky se řiďte normou NFPA 780 (instalace systémů ochrany před zasažením bleskem).

Závěrečné body v rámci problematiky uzemnění

Nejste si jisti, zda kovové potrubí tvoří účinnou zpětnou dráhu zemního spojení? Integrita může být testována kvalifikovaným odborníkem prostřednictvím přímé nebo dvoubodové odporové metody.

Bude posuzování a testování systému uzemnění vyžadovat zastavení provozu? Bohužel ano. S největší pravděpodobností bude muset být určitá část systému v beznapěťovém stavu, aby bylo možno provádět vnitřní inspekci a testování komponent systému napájení bezpečně a efektivně.

Jaká jsou obecně požadovaná nápravná opatření? Odstranění nedostatků v rámci stávajícího systému uzemnění obecně zahrnuje instalaci dodatečných zemnicích vodičů, výměnu uzemňovacích pásků nebo konektorů, dodatečné připojení k systému uzemnění/pospojování a následnou instalaci anebo náhradu uzemňovacích elektrod (zemnicí tyče, které nikdy nesmějí být „zaizolovány“ a vždy musejí být propojeny se zbytkem systému uzemnění). Často se stává, že u nadproudových ochranných zařízení, jako jsou jističe, je vyžadována změna nastavení zemního spojení.

Tyto výše popsané způsoby zdokonalení systému uzemnění mohou představovat úsporné zabezpečení proti vzniku poruch v důsledku anomálií vzniklých v oblasti uzemnění.

Ta „druhá polovina“ v rámci distribuce elektrické energie

Již dříve jsem se zmínil o uvolněných kontaktech nebo poškozených připojovacích místech v rámci elektroinstalace.

K těmto závadám dochází tak často, že celý průmysl provozní kontroly je podporován používáním sofistikovaných kamer, které jsou schopny detekovat infračervenou energii vyzařovanou vadnými kontakty. Dnes již existují i novější technologie, např. instalace dálkových teplotních čidel, která jsou připevňována k přípojným místům v rámci elektrické distribuční soustavy a bezdrátově přenášejí údaje o aktuální teplotě.

Kromě toho je náležitě umístěný a naprogramovaný monitorovací systém napájení schopen detekovat nepravidelné křivky napětí a proudu, které vyplývají z nesprávně provedeného spojení. Zatímco diskontinuity ve tvaru proudové křivky může být těžší odlišit od zatěžovacího proudu, poklesy a kolísání napětí na straně zátěže vadných spojů je možné odhalit snáz.

Nepříjemný problém týkající se kvality dodávek elektrické energie byl nakonec vyřešen v jednom automobilovém závodě, když byl na jističi vedení zachycen pokles napětí, i když se na hlavním jističi téže rozváděčové řady tento pokles neobjevil. Jediné možné vysvětlení představovalo uvolněné spojení mezi hlavním a napájecím vedením.

A opravdu, vypnutí a následná kontrola odhalily kabelová oka přípojnic, která byla nesprávně zakončena uvnitř rozváděče, a infračervené snímací zařízení nebylo schopno odhalit závadu, jelikož tato oblast byla poněkud zakryta.

Spolehlivost rozvodného závodu

Míra spolehlivosti elektrizační soustavy je záležitostí, jež udržuje rozvodné závody v permanentní pohotovosti i v noci a je příčinou nespavosti techniků, kteří za její funkčnost zodpovídají. Distribuované zdroje energie, klesající infrastruktura a změna povětrnostních podmínek k tomuto znepokojení značně přispívají.

Například instalovaný výkon solární energie v USA nyní přesahuje 20 GW; údaje poskytla asociace Solar Energy Industries Association. V současné době se však nejvíce rozvíjejí tzv. projekty na míru danému objektu. Mezi dvě zásadní poruchy, které zaznamenáváme a sledujeme na začátku elektrické instalace, patří poklesy napětí a krátkodobá přerušení dodávek proudu.

Poklesy napětí jsou nejčastějším typem poruchy, co se týče kvality dodávané elektrické energie v typické rozvodné soustavě rozvodného závodu. Pokles napětí se projevuje jako krátké (trvající méně než jednu sekundu) a náhlé zhoršení účinného napětí, často kvůli zemnímu zkratu krajního vodiče na nedalekém venkovním distribučním systému. Poklesy napětí jsou krátké, protože elektrické rozvodné systémy jsou navrženy tak, aby otevřely postiženou část obvodu a automaticky daný úsek oživily, jelikož většina poruch vzniklých kvůli zemnímu zkratu krajního vodiče může být tímto postupem odstraněna.

V případě, že část paprskového venkovního obvodu, u kterého dojde k zemnímu zkratu krajního vodiče, obsluhuje přímo váš podnik, pak se porucha může projevit jako krátkodobý výpadek, nikoli jako pokles napětí. Zmírnění tohoto typu poruchy je v rámci podniků obecně nákladnější, protože napájecí napětí v průběhu poruchy klesne na nulu. U většiny poklesů však jen zřídka dojde ke krátkodobému poklesu napětí až na nulu na všech třech fázích.

V každém případě by monitorovací program napájecí soustavy podniku měl tyto události zaznamenávat a pravidelně je ohlašovat dodavateli rozvodné soustavy. Zatímco mnoho událostí se může vyskytnout během bouřek jako nevyhnutelný produkt způsobu konstrukčního provedení venkovního rozvodu, rozvodný závod může být schopen provést změny, které snižují frekvenci a velikost těchto událostí. Rozvodný závod by měl zaznamenat čas, datum a aktuální povětrnostní podmínky pro každou událost a mimo to by měl přesně mapovat rozsah a trvání poklesu napětí nebo přerušení. Diagram závislosti velikosti poruchy na době jejího trvání může být cenným nástrojem při řešení nepříjemných poruch rozvodné soustavy, které mohou nepříznivě ovlivnit provoz podnikových zařízení. Ř&Ú

Larry Ray je ředitel poradenských služeb ve společnosti Schneider Electric. Kontaktovat jej můžete na e-mailové adrese Larry.ray@schneider-electric.com.

 

Autor: Larry Ray, Schneider Electric


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Moderní technologie ve farmacii
2019-09-24 - 2019-09-24
Místo: Brno
Factory Tour 2019
2019-09-24 - 2019-09-26
Místo: ČR, SK
Moderní technologie v potravinářství
2019-09-25 - 2019-09-25
Místo: Brno
Konference DOCURIDE 2019 „Nejlepší mix pro Váš úspěch"
2019-10-03 - 2019-10-03
Místo: Hotel Park Holiday, Praha
Mezinárodní strojírenský veletrh 2019
2019-10-07 - 2019-10-11
Místo: Výstaviště Brno

Katalog

Panasonic Electric Works Europe AG
Panasonic Electric Works Europe AG
Veveří 3163/111
616 00 Brno
tel. +420 541 217 001

Brady s.r.o
Brady s.r.o
Na Pantoch 18
831 06 Bratislava
tel. +421 2 3300 4862

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

ABB s.r.o.
ABB s.r.o.
Vyskočilova 1561/4a
14000 Praha 4
tel. +420739552216

všechny firmy
Reklama



Tematické newslettery






Anketa


Na horách/u moře
Na chalupě/chatě v tuzemsku
Co je to dovolená?

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   Partneři   |   Blogy   |   
Copyright © 2007-2019 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI