40

www.elektro.info.pl

3/2002

niezawodne

zasilanie

(czêœæ

Rozwój i tworzenie nowoczesnych

technik informatycznych

i telekomunikacyjnych,

koniecznoϾ coraz szybszego

i ci¹g³ego dostêpu do informacji

o zasiêgu lokalnym oraz

œwiatowym, opiera siê na

dzia³aniu nowoczesnych urz¹dzeñ

elektronicznych. Sterowniki,

regulatory, komputery, urz¹dzenia

teletransmisyjne, radiowe i inne,

dzia³aj¹ w oparciu o zasilanie

pr¹dem elektrycznym. Tak wiêc

mo¿na œmia³o powiedzieæ,

¿ e w dzisiejszym œwiecie

energia elektryczna to „artyku³

pierwszej potrzeby”.

wyliczyæ dla œciœle okreœlonej
konfiguracji systemu, a która
jest poparta skomplikowanymi
wyliczeniami matematycznymi
jako teoria niezawodnoœci.

Intuicyjnie niezawodnoϾ

urz¹dzenia, instalacji i sieci
mo¿na okreœliæ jako stopieñ
zaufania, ¿e bêd¹ one spe³-
niaæ swoje zadania w okreœlo-
nym czasie. Z matematycznego

punktu widzenia, niezawod-
noœæ jest prawdopodobieñst-
wem poprawnego dzia³ania
w okreœlonym czasie i w okreœ-
lonych warunkach. Oczywiœcie
dla elektroenergetyki niezawod-
noœæ oznacza prawid³owy
przep³yw energii elektrycznej
od danych punktów zasilaj¹-
cych do danych punktów od-

biorczych. Miar¹ tego jest
wspó³czynnik niezawodnoœci:

gdzie:

T

z

– ³¹czny czas trwania zasi-

lania w analizowanym okre-
sie czasu,

T

r

– analizowany okres czasu.

(W tym artykule obliczenia

matematyczne zosta³y ograni-
czone do niezbêdnego mini-
mum, koniecznego do wyjaœ-
nienia problemu.)

G³ównym celem, dla które-

go dokonuje siê analizy nieza-
wodnoœci, jest dobór optymal-
nej konfiguracji systemu do wa-
runków pracy i oczekiwañ
u¿ytkownika.

Parametrem charakterys-

tycznym dla systemów zasila-
nia gwarantowanego jest po-
ziom dostêpnoœci zasilania,
zwany inaczej wspó³czynni-
kiem zdatnoœci systemu (do
spe³niania swoich podstawo-
wych funkcji w analizowanym
przedziale czasowym).

Stosuj¹c pewne uogólnie-

nia, mo¿na zachowanie siê
systemu podczas eksploatacji
zilustrowaæ wykresem (rysunek
1) gdzie: t

p

– czas pracy, t

s

–

czas naprawy. Na tej podstawie
mo¿na sformu³owaæ zale¿-

P

T
T

z

z

r

=

£

1

R

osn¹ce wymagania
techniczne zasilanych
urz¹dzeñ wymuszaj¹

koniecznoϾ szerokiego i dok-
³adnego spojrzenia na proble-
my zasilania, w tym zasilania
gwarantowanego. Na ³amach
„elektro.info” by³y ju¿ porusza-
ne problemy zasilania gwaran-
towanego. Wiele szczegó³o-
wych aspektów instalacji gene-
ratorów pr¹dotwórczych opisa³
w swoich artyku³ach in¿.
J. Wiatr. Systemy zasilania
gwarantowanego to materia
doœæ skomplikowana sk³ada-
j¹ca siê z wielu ró¿nych urz¹-
dzeñ, ale równie¿ wymagaj¹ca
wiedzy i doœwiadczenia insta-
lacyjnego, i dlatego pragnê
zaproponowaæ czytelnikom
cykl artyku³ów, który bêdzie
prób¹ usystematyzowania za-
gadnieñ dotycz¹cych nieza-
wodnoœci zasilania oraz insta-
lacji systemów zasilania gwa-
rantowanego.

Rozwa¿ania nale¿y zacz¹æ

od kilku podstawowych kwes-
tii, a przede wszystkim trzeba
uœwiadomiæ sobie, ¿e „nieza-
wodnoœæ”, o której chcê mó-
wiæ to nie slogan reklamowy
firm sprzedaj¹cych generatory
pr¹dotwórcze czy popularne
ups-y. NiezawodnoϾ to konk-
retna wartoœæ, któr¹ mo¿na

in¿. Andrzej Kowalczyk

41

3/2002

www.elektro.info.pl

na wybraniem odpowiedniej
konfiguracji systemu. Tak wiêc
to projektant elektryk musi za-
decydowaæ o doborze w³aœci-
wych elementów systemu, ta-
kich jak zasilanie dwustronne,
zasilanie niezale¿ne (agregat),
system DUAL POWER, redun-
dancja itd. Nale¿y jednak pa-
miêtaæ, ¿e wykaz w³aœciwej
struktury niezawodnoœciowej
musi byæ poprzedzony dok-
³adn¹ analiz¹ ekonomiczn¹
i stanowiæ kompromis miêdzy
cen¹ a funkcjonalnoœci¹ urz¹-
dzenia.

W nastêpnych artyku³ach

postaram siê przybli¿yæ czytel-
nikom praktyczne zagadnienia
zwi¹zane z doborem rozwi¹-

zañ i stosowanymi konfigura-
cjami.

Znaczna czêœæ tego opraco-

wania zosta³a poœwiêcona za-
gadnieniom technicznym, ana-
lizie systemów zasilania gwa-
rantowanego w aspekcie nieza-
wodnoœci urz¹dzeñ, instalacji
czy wreszcie systemów. Jest
jednak jeszcze jeden bardzo
wa¿ny element zarówno budo-
wy, jak i eksploatacji systemów
zasilania gwarantowanego: po-
ziom wiedzy i kwalifikacji kad-
ry technicznej na ka¿dym
szczeblu – od projektantów,
przez wykonawców, po s³u¿by
utrzymania ruchu. Zanim przej-
dê do dalszych rozwa¿añ
zwi¹zanych z niezawodnoœci¹
i dostêpnoœci¹ zasilania, zat-

Rys. 1 Graficzna ilustracja okresu czasu pracy i czasu naprawy w okresie eksploatacji systemu

Rys. 2 Szeregowa struktura niezawodnoœciowa uk³adu zasilania

schemat ogólny

uk³ad szeregowy dwuelementowy

noœæ okreœlaj¹c¹ wspó³czyn-
nik zdatnoœci systemu:

Dla uœciœlenia nale¿y do-

daæ, ¿e jako system w tym
przypadku potraktowano urz¹-
dzenia oraz instalacje.

Odnosz¹c do praktyki do-

tychczasowe rozwa¿ania, nale-
¿y dodaæ, ¿e w dobie globali-
zacji informacji i ¿¹dania szyb-
kiego dostêpu do nich, dopusz-
czalny czas niedostêpnoœci
systemu w ci¹gu roku waha siê
pomiêdzy 0,5 a 5 min/rok.

Zanim przejdê do praktycz-

nych aspektów analizy nieza-
wodnoœci, chcê zauwa¿yæ, ¿e
sieci i instalacje elektroenerge-
tyczne sk³adaj¹ siê z du¿ej
liczby elementów, po³¹czo-
nych ze sob¹ w sposób wyni-
kaj¹cy z funkcji pe³nionych
w systemie.

Oczywiœcie niezawodnoœæ

systemu jest pochodn¹ para-
metrów niezawodnoœciowych
i wzajemnego po³¹czenia tych
elementów. Teoretycznie wy-
ró¿niamy dwie struktury nieza-
wodnoœciowe: szeregow¹
i równoleg³¹.

Rysunki 2 i 3 ilustruj¹ oba

przypadki. W strukturze szere-
gowej do prawid³owego dzia-
³ania systemu konieczne jest
prawid³owe dzia³anie wszyst-
kich jego elementów.

W przypadku uk³adu rów-

noleg³ego do prawid³owego
dzia³ania systemu konieczne
jest w³aœciwe dzia³anie tylko
okreœlonej czêœci elementów.
W praktyce sytuacja jest
znacznie bardziej skompliko-
wana.

Najczêœciej mamy do czy-

nienia ze strukturami miesza-
nymi, co komplikuje nieco ana-
lizê niezawodnoœciow¹ syste-
mu. Ponadto przy projektowa-
niu systemów zasilania gwa-

P

T
T

z

z

r

=

£

1

rantowanego nale¿y braæ pod
uwagê jeszcze jeden aspekt,
jakim jest struktura logiczna za-
silanych urz¹dzeñ i ich wza-
jemne zale¿noœci podczas nor-
malnej pracy.

Otó¿ mo¿e siê okazaæ, ¿e

o ile po stronie systemu elektro-
energetycznego uda siê uzys-
kaæ strukturê równoleg³¹, to
po stronie zasilanego systemu
informatycznego znajduje siê
struktura szeregowa i brak za-
silania dla jednego z urz¹dzeñ
unieruchamia, np. ca³y system
informatyczny. Opisany przypa-
dek ilustruje rysunek 4.

Naturalnie, ca³oœciowa

analiza systemu zasilania gwa-
rantowanego dla okreœlonego
obiektu musi zostaæ zakoñczo-

F

42

www.elektro.info.pl

3/2002

rzymam siê na wa¿nym prob-
lemie, jakim jest „czynnik ludz-
ki”. Dlaczego? Otó¿ nie wystar-
czy dokonaæ zakupu drogich
i nowoczesnych urz¹dzeñ zasi-
lania gwarantowanego, musz¹
powstaæ jeszcze instalacje
i sieci, aby ten system móg³
funkcjonowaæ.

Wed³ug Prawa Energetycz-

nego:
„Art. 3 pkt.10 „instalacje –

urz¹dzenia z uk³adami
po³¹czeñ miêdzy nimi”

Art. 3 pkt.11 „sieci – instala-

cje po³¹czone i wspó³pra-
cuj¹ce ze sob¹ s³u¿¹ce
do przesy³ania i dystrybu-
cji (...) energii (...)”

Rozdzia³ 6 „Urz¹dzenia,

instalacje, sieci i ich eksploa-
tacja” w art. 51 mówi:
„ Projektowanie, produkcja,
import, budowa oraz eksploa-
tacja urz¹dzeñ instalacji i sie-
ci powinny zapewniaæ racjo-
nalne i oszczêdne zu¿ycie
paliw lub energii przy zacho-
waniu:
1) niezawodnoœci wspó³dzia-

³ania z sieci¹,

2) bezpieczeñstwa obs³ugi

i otoczenia (...),

3) zgodnoœci z wymaganiami

odrêbnych przepisów,
a w szczególnoœci przepi-
sów: Prawa Budowlanego
o ochronie przeciwpora¿e-
niowej (...)”.
Przytoczone zapisy w Prawie

Energetycznym wprost kores-
ponduj¹ z zapisem w Pra-
wie Budowlanym. Artyku³ 5
mówi:

„Obiekt budowlany nale¿y

projektowaæ, budowaæ, u¿yt-

kowaæ i utrzymywaæ zgodnie
z przepisami, w tym technicz-
no budowlanymi, obowi¹zuj¹-
cymi Polskimi Normami oraz
zasadami wiedzy technicznej
(...)”.

Myœlê, ¿e ten, kto nie ma

wiedzy technicznej, nie mo¿e
kierowaæ siê jej zasadami.

Niestety z przykroœci¹ trze-

ba stwierdziæ, ¿e w naszym
kraju, pomimo przeobra¿eñ
politycznych i gospodarczych,
zmiany w zakresie elementar-
nej œwiadomoœci technicznej
nie nastêpuj¹ doœæ szybko.
W dalszym ci¹gu istniej¹ firmy,
w których na stanowiskach
zwi¹zanych z utrzymaniem ru-
chu elektrycznego s¹ zatrud-
niane osoby nie posiadaj¹ce
wykszta³cenia kierunkowego –
dla nich niezawodnoϾ syste-
mu zasilania sprowadza siê do
uporz¹dkowania „pajêczyny”
przed³u¿aczy i prowizorek, za-
silaj¹cych niejednokrotnie
urz¹dzenia wa¿ne dla funkcjo-
nowania przedsiêbiorstwa.

W swojej praktyce mia³em

równie¿ okazjê spotkaæ mene-
d¿erów zajmuj¹cych siê reali-
zacj¹ kontraktów z dziedziny
elektroenergetyki, dla których
problem ochrony przeciwpora-
¿eniowej sprowadza³ siê do
za³o¿enia os³onki lub okrêce-
nia taœma izolacyjn¹ go³ych
przewodów.

A tymczasem wystarczy od-

robinê logiki, aby uœwiadomiæ
sobie wagê problemu, jakim
jest dobrze wyszkolona kadra
in¿ynieryjno – techniczna. Wy-
mogi prawne przytoczone po-
wy¿ej jedynie potwierdzaj¹ ten
fakt.

Cykl artyku³ów poœwiêcony

gwarantowanym systemom za-
silania jest adresowany do
wszystkich, którzy z racji swo-
jej pracy, chc¹ usystematyzo-
waæ wiedzê w tym zakresie.

q

Rys. 3 Równoleg³a struktura niezawodnoœciowa uk³adu zasilania

SCHEMAT OGÓLNY

UK£AD RÓWNOLEG£Y

DWUELEMENTOWY

Rys. 4 Uk³ad zasilania w strukturze mieszanej