Od redakcji 2/2019

okladkaSzanowni Państwo,

Międzynarodowe prognozy dotyczące globalnego rynku oświetleniowego wskazują, że jego wartość w 2020 r. osiągnie poziom ok. 100 mld euro. Głównymi motorami wzrostu popytu będą przede wszystkim wzrost populacji, postępująca urbanizacja oraz zmiany klimatyczne pobudzające ideę efektywności energetycznej i poszanowania środowiska naturalnego.

Więcej…

Ochrona przed zagrożeniami

Ochrona odgromowa obiektów budowlanych w praktyce (2)

W czerwcowym zeszycie czasopisma „Elektroinstalator” przedstawiliśmy pierwszą część artykułu, poświęconą głównie normalizacji i rozporządzeniom regulującym zasady wykonywania ochrony odgromowej budynków. Omówiono również elementy zewnętrznej ochrony odgromowej i osprzętu pomocniczego.

Więcej...

Dobór ograniczników przepięć w budownictwie mieszkaniowym

2013-06-32Firma EATON wprowadziła do oferty nowe serie ograniczników przepięć, których zastosowanie obejmuje ochronę przeciwprzepięciową urządzeń elektrycznych stosowanych w obiektach budowlanych. Wewnątrz budynku stosuje się trójstopniowy system ochrony: ograniczniki przepięć typu 1, 2 i 3 (klasy B, C i D). Każdy z typów pełni ważną i odrębną rolę przy redukcji przepięć. W artykule przedstawiono kilka praktycznych przykładów obrazujących sposób postępowania polecany przez EATON przy doborze ograniczników przepięć.

Więcej...

Bierne i czynne zabezpieczenie szachtów kablowych

Współczesne biurowce, zakłady produkcyjne, laboratoria, a także muzea i archiwa mają wysokie zapotrzebowanie na energię elektryczną. Do tego dochodzą inne elementy teletechniczne, w które wyposażane są wymienione obiekty. W tym celu projektowane są w nich pionowe i poziome kanały, służące do prowadzenia okablowania. Jak zabezpieczyć przeciwpożarowo to coraz powszechniejsze rozwiązanie architektoniczne?

Więcej...

Ochrona odgromowa obiektów budowlanych w praktyce (1)

Kompleksowa ochrona odgromowa przed skutkami wyładowań atmosferycznych składa się z elementów zewnętrznych oraz wewnętrznych. Zgodnie z przepisami ochrona wewnętrzna powinna być stosowana w każdym przypadku, natomiast zewnętrzna wtedy, gdy wynika to z obliczeń przeprowadzonych w oparciu o postanowienia zawarte w polskiej normie. Niniejszy artykuł poświęcony jest praktycznym zasadom montażu instalacji odgromowych w budynkach.

Więcej...

Ochrona przeciwprzepięciowa SCHNEIDER ELECTRIC

     Jedynym z zagrożeń występujących w instalacjach elektrycznych są przepięcia. Ich źródłem mogą być zarówno pracujące aparaty i urządzenia w samej instalacji czy sieci elektroenergetycznej, jak również czynniki zewnętrzne, najczęściej wyładowania atmosferyczne. Skutkiem przepięć mogą być uszkodzenia wrażliwego sprzętu elektrycznego i elektronicznego oraz awarie o trudnych do przewidzenia skutkach. Do ochrony przed tym zagrożeniem służą ograniczniki przepięć fi rmy SCHNEIDER ELECTRIC.

 

     Cztery typy przepięć mogą zakłócać działanie instalacji i odbiorników elektrycznych. Są to przepięcia łączeniowe o wysokiej częstotliwości lub przepięcia szybkozmienne spowodowane zmianą stanu pracy sieci elektrycznej (podczas działania aparatury rozdzielczej). Na miejscu drugim są przepięcia o częstotliwości zasilania, czyli tej samej co sieć (50, 60 lub 400 Hz), spowodowane ciągłą zmianą stanu pracy sieci (następującą po awarii: izolacji, uszkodzenia przewodu neutralnego, itp.). Trzecim rodzajem przepięć są te spowodowane wyładowaniem elektrostatycznym – bardzo krótkie przepięcia (kilka nanosekund) o bardzo wysokiej częstotliwości, spowodowane rozładowaniem zgromadzonego ładunku elektrycznego (np. osoba chodząca po dywanie w obuwiu o izolacyjnych podeszwach, naładowana elektrycznie do napięcia rzędu kilku kilowoltów). Na samym końcu znajdą się najpopularniejsze, czyli przepięcia spowodowane wyładowaniem atmosferycznym.

     Na Ziemi występuje jednocześnie od 2000 do 5000 burz. Towarzyszą im wyładowania atmosferyczne, które stanowią poważne zagrożenie, zarówno dla ludzi, jak i dla urządzeń. Udary piorunowe trafi ają w ziemię z częstością od 30 do 100 razy na sekundę. Każdego roku występuje około 3 miliardów doziemnych wyładowań piorunowych.

 

 

2013-04-30-1

Rys. 1. Aparat PRD1 25r spełnia funkcje ochronnika Typ 1+2 w jednym produkcie

 

 

     Wyładowania atmosferyczne uszkadzają systemy elektryczne lub elektroniczne, a w szczególności: transformatory, urządzenia pomiarowe i urządzenia elektryczne, zarówno w budynkach mieszkalnych, jak i przemysłowych. Koszt naprawy uszkodzenia spowodowanego wyładowaniem jest wysoki. Jednak oszacowanie skutków wyładowań jest trudne ze względu na:

  • zakłócenia w pracy sieci komputerowych lub telekomunikacyjnych;
  • awarie w działaniu programowalnych układów logicznych i systemów kontrolnych.

     Koszt strat związanych z zakłóceniem pracy systemów może być dużo większy niż wartość zniszczonych urządzeń.

     Podstawową zasadą ochrony instalacji przed zagrożeniami spowodowanymi wyładowaniami atmosferycznymi jest zapobieganie dotarciu niszczącej energii do wrażliwych urządzeń. Aby to osiągnąć, konieczne jest:

  • przechwycenie prądu wyładowania i skierowanie go do ziemi w sposób najbardziej bezpośredni (unikając jego przepływu w sąsiedztwie urządzeń wrażliwych);
  • wyrównanie potencjałów instalacji. Połączenie wyrównania potencjałów jest wykonywane za pomocą przewodów wyrównawczych uzupełnionych ogranicznikami przeciwprzepięciowymi lub iskiernikami wyładowczymi (np. iskiernikami izolacyjnymi dla masztów antenowych);
  • zminimalizowanie efektów indukcyjnych wyładowań pobliskich przez instalację ograniczników i/lub fi ltrów.

     Dwa systemy ochrony są wykorzystywane w celu eliminacji lub ograniczania przepięć – są one znane jako system ochrony odgromowej budynku (instalacja na zewnątrz budynku) i system ochrony instalacji elektrycznej (wewnątrz budynku).

     Głównym zadaniem systemu ochrony instalacji elektrycznej jest zmniejszenie przepięcia do wartości, które są akceptowalne dla urządzeń. System taki zawiera jeden lub więcej ograniczników przeciwprzepięciowych, zależnie od konfi guracji budynku i połączeń wyrównawczych (ochrona klatkowa eksponowanych części przewodzących).

 

 

2013-04-31-1

Rys. 2. Ochronnik iPRD fi rmy SCHNEIDER ELECTRIC zawierający iskiernik między przewodem neutralnym i uziemiającym oraz warystory między przewodami fazowymi a przewodem neutralnym

 

 

Ograniczniki przepięć fi rmy SCHNEIDER ELECTRIC

     Firma SCHNEIDER ELECTRIC w ostatnich latach rozwij ała ograniczniki przepięć, jako naturalne przedłużenie systemów ochrony instalacji elektrycznej. Ograniczniki te włączane są równolegle w obwodzie zasilania urządzeń, które mają być chronione. Mogą być również stosowane na wszystkich poziomach sieci zasilających. Jest to najbardziej popularny i efektywny rodzaj ochrony przed przepięciami. W podstawowej ofercie ograniczników przepięć SCHNEIDER ELECTRIC znajdują się trzy typy: 1, 2, 3 – dawniej B, C, D.

 

 

2013-04-31-2

Rys. 3. Ochronnik przeciwprzepięciowy z zewnętrznym SCPD, nie zintegrowanym (iC60N + iPRD) oraz zintegrowanym (iQuick PRD 20r)

 

 

Ogranicznik przepięć Typ 1 (dawniej klasa B)

     Ogranicznik Typ 1 jest zalecany w szczególnych przypadkach w budynkach o charakterze usługowym i przemysłowym, chronionych przez system ochrony odgromowej. Chroni instalacje elektryczne przed skutkami bezpośredniego uderzenia pioruna. Może ograniczyć prądy wyładowania wpływające z uziomów do przewodów sieci. Typ 1 charakteryzuje się odpornością na prądy o kształcie udaru 10/350 μs. Ograniczniki te sprawdzają się w systemach uziemienia TT, TN-S, TN-C i 230 V IT (połączenie z przewodem neutralnym). Dodatkowo, ograniczniki przepięć PRF1 Master mogą być stosowane w systemie IT 400 V. Ograniczniki przepięć iPRF1 12,5r i PRD1 są wyposażone w sygnalizację dającą możliwość zdalnego informowania o konieczności wymiany wkładu (PRD1 25r mają łatwe w wymianie wkłady). Typ 1 ograniczników przepięć SCHNEIDER ELECTRIC jest wykonany w technologii iskiernikowej, a typ 1+2 (dawniej klasa B+C) w dwóch technologiach do wyboru – warystor z iskiernikiem, lub w technologii warystorowej.

 

     (...)

 

Magdalena Grzybek
Szef produktu SCHNEIDER ELECTRIC Polska

 

Pełna wersja artykułu w EI 05/2013.

 

Moduły do ochrony przeciwprzepięciowej fi rmy Weidmüller

     Nowe moduły VPU fi rmy Weidmüller typu 1, 2 i 3 zapewniają ochronę przeciwprzepięciową zgodną z obecną normą IEC 61643-11 oraz obowiązującymi od 2013 r. przepisami EN 61643-11. Moduły cechują się innowacyjnymi rozwiązaniami technicznymi. Zapewniając skuteczną ochronę instalacji stanowią również korzystną inwestycję na przyszłość.

 

 

2013-04-26-1

Szeroki zakres produktów VPU fi rmy Weidmüller dla sieci energetycznych stanowi odpowiedź na rosnące wymagania przedstawione w normach IEC 61643-11 oraz EN 61643-11

 

 

     Weidmüller oferuje nowe, charakteryzujące się przemyślanym projektem moduły do ochrony odgromowej i przeciwprzepięciowej VPU, które dają użytkownikowi pewność, że podejmuje długoterminową inwestycję. Dzięki kompleksowej gamie produktów typu 1, 2 i 3 fi rma Weidmüller nie pozostawia niczego przypadkowi – nowe ochronniki są zgodne zarówno z bieżącą normą IEC 61643-11, jak też przepisami przyszłej normy unij nej EN 61643-11. W przypadku tej ostatniej, której przepisy zaczynają obowiązywać od tego roku, położono nacisk m.in. na zapewnianie wysokiego stopnia ochrony odgromowej oraz przeciwprzepięciowej. Bazujące na wykorzystaniu warystorów i iskierników moduły VPU już dzisiaj spełniają nową normę, zapewniając trwałą ochronę instalacji. Zgodność z normami gwarantuje, że użytkownicy nowych VPU mogą do minimum zredukować koszty związane z ewentualną koniecznością przeprojektowywania urządzeń. Omawiane produkty charakteryzują się też wieloma praktycznymi cechami wspierającymi elektroinstalatorów przy montażu oraz serwisantów wykonujących prace konserwacyjne instalacji ochrony odgromowej i przeciwprzepięciowej. Nowe moduły VPU mogą być swobodnie rozmieszczone w szafi e rozdzielczej dzięki możliwości obrotu cokołu o 180°. Cecha ta pozwala również zapewnić jak najkrótszą drogę do przewodu wyrównawczego dla prądu piorunowego. Urządzenia mają duże, centralnie umieszczone okienko ze wskaźnikiem zapewniające dobrze widoczną informację o statusie funkcji ochronnej. Nowy rodzaj uchwytu cokołu zapewnia jego szybki montaż na szynie bez konieczności stosowania narzędzi, a odporna na wibracje wkładka ogranicznika zatrzaskuje się w cokole w sposób słyszalny i odczuwalny. Również demontaż modułów szyny nośnej, nawet w przypadku ich instalacji w grupach, jest szybki i polega na pociągnięciu cokołu. Jednocześnie innowacyjny mechanizm mocowania tego ostatniego zapewnia możliwość precyzyjnego demontażu cokołu z szyny. Również zestyk do zdalnej sygnalizacji może być szybko i pewnie podłączony dzięki wykorzystaniu złącza typu „push-in”. Zapewnia on wiarygodne informacje o statusie funkcji ochronnej.

 

 

2013-04-27-1

Centralnie umieszczone okienko ze wskaźnikiem zapewnia dobrze widoczną informację o statusie funkcji ochronnej (szczegół 1); odporna na wibracje wkładka ogranicznika zatrzaskuje się w cokole w sposób słyszalny i odczuwalny (szczegół 2)

 

 

Dlaczego ochrona przeciwprzepięciowa?

     Zgodnie ze statystykami fi rm zajmujących się ubezpieczeniami nieruchomości, wyładowania piorunowe i przepięcia są istotnym czynnikiem powodującym uszkodzenia instalacji budynków i innych obiektów. Właściciele tych ostatnich muszą chronić swoje inwestycje z wykorzystaniem innowacyjnych technologii i zgodnie z bieżącymi normami. Tymczasem, jak wiadomo, koszt wdrożenia zabezpieczeń stanowi jedynie ułamek kosztów ponoszonych w przypadku wystąpienia awarii. Producenci i użytkownicy systemów ochrony piorunowej i przeciwprzepięciowej zredefi niowali wymagania stawiane niezawodnym rozwiązaniom chroniącym osoby i obiekty, wpływając na obecną IEC 61643-11 oraz wchodzącą w życie w 2013 r. normę EN 61643-11. Obydwie dotyczą urządzeń ochrony przeciwprzepięciowej stosowanych w zakresie sieci energetycznych.

 

     (...)

 

Opracowano na podstawie materiałów firmy Weidmüller

 

Pełna wersja artykułu w IE 05/2013

 

Zabezpieczanie obwodów prądu stałego elektrowni fotowoltaicznych

     W artykule opisano zasady doboru bezpieczników topikowych w instalacjach elektrowni fotowoltaicznych, zwłaszcza w kontekście szybko rosnącego zainteresowania odnawialnymi źródłami energii. Nie bez znaczenia jest również szybki rozwój standaryzacji w tym obszarze. Podane będą dodatkowe szczegółowe warunki doboru zabezpieczeń topikowych o nowej charakterystyce czasowo-prądowej gPV, które wykorzystywane są do zabezpieczania rzędów modułów fotowoltaicznych przed przetężeniem.

 

Przykład doboru zabezpieczenia przetężeniowego dla modułów fotowoltaicznych

     Na świecie wykorzystuje się tysiące różnych elektrowni fotowoltaicznych – od tych o najmniejszej mocy ok. 100 W do największych ok. 10 MW. Ten fakt może sugerować, że dobranie prawidłowego zabezpieczenia przetężeniowego systemów fotowoltaicznych to zwykłe rutynowe zajęcie projektanta instalacji elektrycznej. Niestety tak jednak nie jest.

     W praktyce producenci modułów fotowoltaicznych proponują do ich zabezpieczania zastosowanie wkładki topikowej o danym prądzie znamionowym np. 20 A, producenci przekształtników zalecają zastosowanie innej wkładki topikowej np. 16 A, natomiast wykonawcy instalacji elektrycznej mogą zastosować wkładkę o jeszcze innym prądzie znamionowym. Podobnie jest także przy wyborze napięcia znamionowego wkładki – niektórzy dobierają jej napięcie na podstawie podanego napięcia nieobciążonego (otwarty obwód) rzędu modułów PV (UOC INST – Open Circuit INSTalation) w warunkach standardowego testu (STC – Standard Test Condition), w innym przypadku brane jest za podstawę doboru maksymalne nasłonecznienie, które może pojawić się tylko w Hiszpanii...

     Jakie zalecenie jest zatem prawidłowe i jaką ścieżkę doboru powinien wybrać projektant zabezpieczenia przetężeniowego systemu modułów PV? W niniejszym artykule w kilku punktach będzie pokazany dobór właściwego bezpiecznika wraz z uzasadnieniem podjętego obliczenia.

     Jako podstawę do obliczenia prawidłowego zabezpieczenia modułów PV za pomocą wkładek topikowych gPV przyjęto instalację fotowoltaiczną średniej wielkości o mocy całkowitej 30 kW z dziewięcioma rzędami modułów PV połączonych równolegle. W każdym rzędzie jest 18 modułów połączonych szeregowo.

 

 

2013-04-22-1

Rys. 1. Graficzne przedstawienie znaczenia terminów „fotowoltaiczna cela”, „moduł PV” i „rząd modułów PV”

 

 

     Na rys. 1 przedstawiono grafi cznie znaczenie terminów „fotowoltaiczna cela”, „moduł PV” i „rząd modułów PV”. Wiele rzędów tworzy pole modułów PV (ang. „array”).

     W tym przypadku do doboru zabezpieczenia wykorzystano multikrystaliczny fotowoltaiczny moduł o maksymalnej mocy 221 W, wyprodukowany przez BISOL d.o.o. (Słowenia) oraz dane techniczne zabezpieczenia w postaci wkładek topikowych specjalnych CH10 PV (producent ETI d.d.) o charakterystyce gPV do zabezpieczania modułów PV. Dane techniczne modułu PV wybranego z katalogu fi rmy BISOL d.o.o. przedstawiono w tablicach 1 i 2.

     Schemat omawianej instalacji PV jest pokazany na rys. 2. Analizowany będzie system składający się z 9 rzędów modułów, z których każdy ma 18 modułów PV. Po trzy rzędy modułów są przyłączone do przekształtnika DC/AC, zatem w tym przypadku zostały zastosowane 3 przekształtniki DC/AC, które na schemacie są oznaczone jako A, B i C. Dane techniczne niezbędne do obliczenia parametrów systemu modułów PV są przedstawione w tablicach 1 i 2.

     Dobór właściwej wkładki topikowej gPV do zabezpieczenia tej elektrowni fotowoltaicznej o mocy 30 MW będzie przebiegał w czterech etapach.

 

 

2013-04-23-1

 

 

2013-04-23-2

 

 

1. Wybór napięcia znamionowego wkładki topikowej

     Dla doboru napięcia znamionowego wkładki należy wykorzystać napięcie modułu nieobciążonego (przy otwartych zaciskach – UOC MOD) z tablicy 1. Najwyższe napięcie oczywiście może się pojawić w przypadku wystąpienia najniższej dozwolonej temperatury otoczenia (dane w tablicy 2) i osiągnięcia tej temperatury przez moduły PV. Jest to napięcie testowe rzędu modułów PV – UTPV MAX (nie jest napięciem znamionowym) i jest ono oczywiście wyższe od napięcia maksymalnego nieobciążonego rzędu modułów PV. Wkładki topikowe oraz osprzęt muszą być wymiarowane na to napięcie.

 

 

2013-04-23-3

Rys. 2. Typowy układ elektrowni fotowoltaicznej

 

 

2013-04-24-1

Rys. 3. Zależność parametrów wkładki topikowej CH10 gPV od temperatury otoczenia

 

 

     Wybór napięcia testowego UTPV MIN, czyli napięcia przy temperaturze otoczenia -25ºC, będzie przebiegał następująco:

  • wszystkie dane z oznaczeniem MPP (Maximum Power Point) lub „Punkt Największej Mocy” są ważne dla temperatury otoczenia 25ºC;
  • wszystkie dane z oznaczeniem STC (Standard Test Condition) dotyczą standardowego testu modułów w warunkach: naświetlenie 1000 W/m2, temperatura otoczenia 25ºC i rozkład widmowy (AM – Air Mass) 1,5;
  • ΔT = 50ºC (różnica pomiędzy najniższą dopuszczalną temperaturą otoczenia -25ºC i temperaturą STC 25ºC). Obliczenia dla jednego modułu:

 

2013-04-24-3

 

     Napięcie nieobciążonego modułu PV w temperaturze otoczenia -25ºC jest o 6 V wyższe, niż to samo napięcie tego modułu w temperaturze otoczenia 25ºC.

     Maksymalne (teoretycznie) napięcie rzędu 18 modułów PV wynosi w tych warunkach:

 

2013-04-24-4

 

     W przypadku prądu IMPP modułu wynoszącego 7,7 A i napięcia całego nieobciążonego rzędu PV = 770 V, jako zabezpieczenie przetężeniowe modułów PV należy dobrać wkładkę topikową cylindryczną CH10 o charakterystyce gPV o napięciu co najmniej 770 V, co w praktyce oznacza wybór wkładek topikowych o napięciu 1000 V/900 V DC. Obliczenie prądu znamionowego wkładki topikowej jest przedstawione w następnym punkcie.

 

2. Wybór prądu znamionowego wkładki gPV

     Warunki standardowego testu (STC) są również wymagane przy obliczaniu „prawdziwego” prądu znamionowego wkładki topikowej. Należy uwzględnić współczynniki korygujące zamieszczone w tablicy 3.

 

2013-04-24-5

 

     Dobrano najbliższy standardowy prąd znamionowy wkładki IN = 10 A.

     W następnej części obliczeń niezbędne jest sprawdzenie wybranego prądu znamionowego wkładki topikowej – 10 A – raz jeszcze, tym razem w powiązaniu z tymi samymi współczynnikami korygującymi: z temperaturowym współczynnikiem prądu zwarciowego ISC, temperaturowym współczynnikiem otoczenia wkładki i maksymalną dopuszczalną temperaturą celi PV. Otrzymany „zredukowany” prąd znamionowy wkładki, nazwany IN RED, musi być wyższy od prądu zwarciowego modułu PV – I’SC.

 

 

2013-04-24-7

 

 

     (...)

 

inż. Roman Kłopocki
ETI Polam, Pułtusk

 

Pełna wersja artykułu w EI 05/2013

 

Wyszukiwarka

like Nowości!

quote Na skróty

like Najczęściej czytane!

like Polecamy!

ewydanie

konf bpoz 160x222

 

like Newsletter!

Znajdź nas na facebooku!

UWAGA! Ten serwis używa cookies i podobnych technologii.

Brak zmiany ustawienia przeglądarki oznacza zgodę na to. Czytaj więcej…

Zrozumiałem