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