w w w . e l e k t r o . i n f o . p l
n r 3 / 2 0 0 4
p r o j e k t
76
W
niniejszym artykule prezentujemy rozwiązanie prostej automaty-
ki SZR pracującej w układzie rezerwy jawnej. Układ został zapro-
jektowany z wykorzystaniem sterownika SZR-10P produkcji ELESTER, któ-
ry jest przystosowany do instalowania na szynie TH35.
Jest to sterownik przeznaczony do stosowania w energetyce przemy-
słowej, w sieciach niskiego napięcia, ale dzięki swojej uniwersalnej bu-
dowie, przy zastosowaniu przekładników napięciowych, może być wyko-
rzystany w sieciach średnich napięć. Można go stosować do układu rezer-
wy jawnej, gdzie pracuje z automatycznym powrotem oraz do układu re-
zerwy ukrytej. Budowa sterownika zapewnia eliminację krótkotrwałych
zakłóceń oraz ustawienie odpowiedniej zwłoki czasowej wynoszącej (1 –
7) s lub (128 – 135) s, dzięki czemu istnieje możliwość ustawienia czasu
przełączenia oraz powrotu. Sterownik reaguje na zanik napięcia w dowol-
nej fazie. W układzie rezerwy jawnej podstawową jest sieć 1l, natomiast
rezerwową – sieć 2l. Zainstalowane wskaźniki świetlne pozwalają rozpo-
znać aktualny stan pracy sterownika.
Przedstawione w artykule rozwiązanie jest uproszczone, ponieważ do-
tyczy tylko układu automatyki SZR i układów pomiarowych (stanowi ono
część pełnego opracowania).
Projekt ten nie zawiera wielu elementów typowych dla pełnego roz-
wiązania, takich jak spadek napięcia, dobór zabezpieczeń linii kablowych
i inne. Celem autorów jest zaprezentowanie prostego i taniego rozwiąza-
nia układu samoczynnego załączenia rezerwy, z którym można się spo-
tkać w praktyce projektowej. Zachęcająca, oprócz prostoty rozwiązania,
jest również cena sterownika wynosząca około 800 zł, która w porówna-
niu z bardziej skomplikowanymi układami jest niska.
założenia
Na budynku zainstalowane jest złącze kablowe ZK-2B. Prąd zwarcia
symetrycznego w złączu kablowym wynosi:
a)
dla zasilania ze źródła podstawowego I”
k3
= 6 kA,
b)
dla zasilania ze źródła rezerwowego I”
k3
= 5 kA.
Moc zapotrzebowana P
z
= 50 kW. Dopuszczalny współczynnik mocy
biernej tg j = 0,4.
opis techniczny
Ze złącza kablowego ZK – 2B należy wyprowadzić w kierunku SZR dwa
tory zasilania, wykonane przewodami (4×YKY35) ze wspólnym przewo-
dem ochronnym typu LgYżo25, który trzeba wyprowadzić z uziemionego
zacisku PEN złącza kablowego.
W złączu kablowym ZK – 2B należy uziemić punkt PEN, łącząc go za po-
mocą taśmy FeZn 25×4 z uziomem fundamentowym. W szafie SZR należy
przed stycznikami 4×NO/100 A/230 V+1NZ, w każdym torze zasilania, za-
instalować przekładniki prądowe ELA1100/5 A/A kl. 05 S = 5 VA produk-
cji POLCONTACT, z których należy wyprowadzić do listwy zaciskowej S-
ka przewody LgY 2,5. Instalację układów pomiarowych dla mocy czynnej
i biernej w układzie pół pośrednim trzeba wykonać w osobnej szafie po-
miarowej, zainstalowanej obok szafy SZR.
obliczenia
Prąd znamionowy obciążenia:
I
P
U
A
arctg
B
z
N
=
⋅ ⋅
=
⋅
⋅
=
=
=
° →
=
3
50000
3 400 0 93
77 6
21 8
0
cos
,
,
,
cos
,
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
993
I
B
– prąd obciążenia,
P
z
– moc zapotrzebowana przez zasilany obiekt [kW],
U
N
– napięcie międzyfazowe,
cosj – współczynnik mocy biernej.
Uwaga! Do obliczeń przyjęto wartość współczynnika mocy biernej do-
puszczalną przez energetykę zawodową. W przypadku gdy jego wartość
jest większa niż dopuszczalna należy zastosować kompensacje mocy bier-
nej do wartości dopuszczalnej. Problem oszacowania rzeczywistego współ-
czynnika mocy biernej oraz jego ewentualnej kompensacji wykracza poza
zakres opracowania. Jest on zależny od typu i rodzaju zasilanych urządzeń
zainstalowanych w zasilanym obiekcie.
Dobór zabezpieczeń zainstalowanych w ZK – 2B:
I
A I
A
n
B
=
≥ =
80
77 6
,
gdzie:
I
n
– prąd znamionowy zabezpieczenia.
projekt
prostego układu SZR
mgr inż. Julian Wiatr, inż. Marcin Orzechowski
w w w . e l e k t r o . i n f o . p l
n r 3 / 2 0 0 4
77
p r o j e k t
Warunek ten pozwala na przyjęcie bezpieczni-
ków topikowych WTN00gG80.
Dobór przewodów zasilających wyprowadzonych z
ZK – 2B:
I
A I
A I
I
k I
A
B
n
z
z
n
=
≤ =
≤
≥
⋅
=
⋅
=
77 6
80
1 45
1 6 80
1 45
88 28
2
,
,
,
,
,
gdzie:
k
2
– współczynnik krotności prądu urządzenia zabez-
pieczającego (bezpiecznika) zapewniający jego wyłą-
czenie w określonym czasie,
I
z
– minimalna wymagana długotrwała obciążalność
prądowa kabla (przewodu zasilającego).
Uwaga! Ponieważ w jednym korytku instalacyj-
nym ułożone będą dwa tory zasilające, ale aktywny
będzie jeden z nich, współczynnik poprawkowy ta-
belarycznej obciążalności przewodów, uwzględniają-
cy liczbę torów, zgodnie z PN IEC 60364–523, wyno-
si 1, natomiast współczynnik uwzględniający mak-
symalną temperaturę otoczenia wynosi 0,87. Zatem
warunek długotrwałej obciążalności prądowej speł-
nia kabel YKYżo 5×35, dla którego I
z
= 0,87·111 =
96,57 A > 88,28 A.
Sprawdzenie dobranego kabla na warunek obciążal-
ności zwarciowej:
Uwaga! Na podstawie wartości prądów początko-
wych zwarcia w ZK – 2B odczytane z charakterysty-
ki t = f(I
k3
“), przedstawionej w katalogu producen-
ta bezpieczników topikowych, wartości czasów rze-
czywistych zwarcia są mniejsze od 0,1 s.
Zatem wymagana minimalna wartość przekroju
kabli (przewodów) wynosi:
S
k
I t
mm
w
≥
=
=
1
1
1
115
64000
1
2 2
2
2
,
Uzyskana wartość pozwala uznać dobrane kable za po-
prawne,
gdzie:
I
2
t
w
– maksymalna wartość całki Joule’a przepuszczana
przez zabezpieczenie typu WTN00gG80A, odczytana
z katalogu producenta.
Dobór styczników:
Na podstawie katalogu firmy ABB, przy założeniu kategorii pracy
AC1 (prąd załączenia równy prądowi obciążenia – brak silników zasila-
nych z RGnN obiektu), należy przyjąć styczniki 4NO 100A/230C+1NZ
typu EH 50–30–00 230.
Dobór przekładników prądowych w układzie pomiarowym:
(podstawa: „Dobór przekładników do pomiarów i zabezpieczeń”
S. Wróblewska elektro.info nr 6/2002):
S S
S
S
I
l
S
S
S
p
ap
z
p
ap
z
=
+
+
=
⋅
+
+
=
⋅
+ +
=
2
2
5
2
55 2 5
2 1 25 3 6
γ
,
,
,
Rys. 1
Schemat ideowy uk
ładu SZR i uk
ładu pomiarowego
w w w . e l e k t r o . i n f o . p l
n r 3 / 2 0 0 4
p r o j e k t
78
S
p
– moc tracona w przewodzie [VA],
S
z
– moc tracona na połączeniach [VA],
S
ap
– moc pobierana przez urządzenia pomiarowe [VA],
l
p
– długość przewodu [m],
g - konduktancja przewodu [(Wmm
2
/m)],
S – przekrój przewodu [mm
2
],
I – prąd przekładnika prądowego [A],
I
I t
A
I
I
I
kA
thT
w
dyn
k
1
2
0
3
64000
1
253
6
≥
=
=
>
=
=
"
Obliczone parametry pozwalają
na dobranie przekładników 100/5 A/A
kl. 05 S = 5 VA typu ELA1 produkcji fir-
my POLCONTACT.
uwagi końcowe
1.
Przekładniki prądowe należy uziemić, a
przed zainstalowaniem przekazać do Za-
kładu energetycznego w celu legalizacji.
2.
Szafę pomiarową wykonać z materiałów
nieprzewodzących.
3.
Ochrona przepięciowa sterownika
SZR 10–P – ogranicznik hybrydowy Deh-
nventil.
4.
Po zastosowaniu właściwych przekład-
ników można stosować w układach zasi-
lających SN (dane z katalogu producen-
ta).
zestawienie materiałów
1.
sterownik SZR–10P – 1 szt.
2.
Gniazdo bezpiecznikowe 3-polowe DO/
3 – 2 szt.
3.
Gniazdo bezpiecznikowe jednopolowe
DO – 2 szt.
4.
Stycznik 4NO100A/230V + 1NZ EH 50–
30–00–230 – 2 szt.
5.
Lampka sygnalizacyjna L191– 8 szt.
6.
Przekładnik prądowy 100/5 A/A kl 05
5VA – 6 szt.
7.
Ogranicznik przepięciowy Dehnven-
til – 2 szt.
8.
Przełącznik WP10 – 2 szt.
9.
Licznik energii biernej – 2 szt.
10.
licznik energii czynnej – 2 szt.
11.
Listwa zaciskowa S-ka – 2 szt.
12.
Bezpiecznik topikowy DO2gG16 – 6
szt.
13.
Bezpiecznik topikowy DO2gG6 – 2 szt.
14.
Bezpiecznik topikowy WTN00gG80 – 6 szt.
15.
Kabel YKY35 – 40 m
16.
Przewód LgYżo 25 – 5 m
17.
Taśma FeZn 25×4 – 5 m
18.
Zacisk GSWP – 1 szt
19.
Przewód LgY2,5 – 20 m
20.
Nie przewodząca obudowa układu pomiarowego – 1 kpl.
21.
Szafa do zabudowy SZR – 1 szt.
Rys. 2 Uproszczony schemat montażowy