56

www.elektro.info.pl

9/2002

systemy zasilania

obwodów

potrzeb w³asnych

W ostatnich latach nast¹pi³

burzliwy rozwój w dziedzinie

konstrukcji i koncepcji systemów

zasilania obwodów potrzeb

w³asnych. Stawiane s¹ coraz

wiêksze wymagania co do

niezawodnoœci, parametrów

elektrycznych, a tak¿e wp³ywu

urz¹dzeñ na œrodowisko, przy

stosunkowo d³ugim czasie

¿ywotnoœci (bezawaryjnym

funkcjonowaniu).

wyjœciu zasilacza buforowego
znajduje siê pole rozdzielcze
pr¹du sta³ego. Napiêcie gwa-
rantowane AC uzyskujemy z fa-
lownika napiêcia gwarantowa-
nego. Jest to falownik o bardzo
stabilnych parametrach i du-
¿ym pr¹dzie zwarciowym. Na
jego wyjœciu znajduje siê roz-
dzielnia napiêcia gwarantowa-
nego AC. Ca³y system jest do-
datkowo wyposa¿ony w System
Automatycznego Nadzoru, za-
pewniaj¹cy monitorowanie naj-
wa¿niejszych parametrów pra-
cy. W zale¿noœci od rozpatry-
wanego obiektu przedstawiony,
podstawowy schemat systemu
zasilania potrzeb w³asnych
podlega³ bêdzie modyfikacjom.

elektrownie

Systemy zasilania potrzeb

w³asnych w elektrowniach s¹
systemami wyj¹tkowo obszer-
nymi i skomplikowanymi. Wys-
têpuj¹ w rozdzielniach bloko-
wych oraz w systemach pomoc-
niczych lub uk³adach wyniesio-
nych. Generalnie wykonywane
s¹ zgodnie z ogólnym schema-
tem systemu zasilania potrzeb
w³asnych. W ostatnim okresie,
ze wzglêdu na próby obni¿enia

dr in¿. Piotr Szewczyk

mgr in¿. Grzegorz Czekala

APS Energia Sp. z o.o.

Rys. 1 Schemat typowego systemu zasilania obwodów potrzeb w³asnych

S

pe³nienie wszystkich
wymagañ owocuje coraz
nowszymi rozwi¹zania-

mi, np. w dziedzinie prostowni-
ków pracuj¹cych z redundan-
cj¹, z nowymi typami baterii
akumulatorów oraz rozwi¹zanie
przysz³oœciowe – ogniwa pali-
wowe.

Praktycznie wiêkszoœæ naj-

nowszych rozwi¹zañ uk³ado-
wych opiera siê na wykorzysta-
niu wysokoczêstotliwoœciowego
przetwarzania energii. Artyku³
przedstawia aktualne trendy
rozwojowe na przyk³adzie sta-

cji energetycznych PSE, zak³a-
dów energetycznych, elektrowni
i elektrociep³owni. Pokazuje
tak¿e rozwi¹zanie przysz³oœ-
ciowe z wykorzystaniem ogniw
paliwowych.

system zasilania

potrzeb w³asnych

Omawianie systemów zasila-

nia potrzeb w³asnych zacznie-
my od omówienia schematu ty-
powego systemu zasilania. Na
rysunku 1 przedstawione s¹
wszystkie elementy wchodz¹ce
w sk³ad tego systemu. Pierw-
szym elementem sk³adowym
jest rozdzielnia potrzeb w³as-
nych 400/230 V. Centraln¹
czêœæ stanowi bateria ze
wspó³pracuj¹cym z ni¹ zasila-
czem buforowym. Bateria ta to
nowoczesna konstrukcja, spe³-
niaj¹ca najnowsze wymagania
w zakresie parametrów eksplo-
atacyjnych i ochrony œrodowis-
ka. Zasilacz buforowy wykonany
jest w technologii wysokoczês-
totliwoœciowej i spe³nia wszys-
tkie najbardziej rygorystyczne
wymagania co do parametrów,
niezawodnoœci i obs³ugi bate-
rii. Bardzo czêsto pracuje w uk-
³adzie redundancyjnym. Na

57

9/2002

www.elektro.info.pl

kosztów wykonania instalacji,
w niektórych elektrowniach zas-
t¹piono uk³ad zasilania z bate-
ri¹ blokow¹ na systemy zasila-
nia oparte na UPS z wewnêtrz-
n¹ bateri¹. Zalet¹ tych uk³a-
dów jest ni¿szy koszt instalacji
i mniejsze wymiary. Jednak, jak
pokaza³a eksploatacja, tego ty-
pu uk³ady maj¹ ni¿sz¹ nieza-
wodnoœæ. Dlatego te¿ w dobie
rosn¹cej konkurencji, a co za
tym idzie, wiêkszej
n i e z a w o d n o œ c i ,
lepszym rozwi¹za-
niem wydaje siê
system zasilania
oparty na wykorzys-
taniu energii pr¹du
sta³ego.

elektro-

ciep³ownie

Cech¹ charakte-

rystyczn¹ odró¿nia-
j¹c¹ elektrociep-
³ownie od innych
obiektów jest olb-
rzymia rozleg³oœæ
instalacji. Stwarza
to okreœlone prob-
lemy zwi¹zane z ja-
koœci¹ izolacji,
a wiêc z doziemie-
niami w uk³adach
DC. Stosowanym dotychczas
systemem zasilania potrzeb
w³asnych by³ system zgodny
z systemem przedstawionym na
rysunku 1. Jednak eksploatacja
tego systemu w warunkach
elektrociep³owni stwarza³a du-
¿e problemy. Czêste awarie
zwi¹zane z

doziemieniami

w obwodach pr¹du sta³ego by-
³y du¿ym problemem. Rozwi¹-
zanie tego problemu umo¿liwi³
rozwój nowoczesnych uk³adów
przekszta³tnikowych opartych
na przetwarzaniu wysokoczês-
totliwoœciowym. Na rysunku 2
przedstawiono schemat syste-
mu zasilania stosowany od kil-
ku lat w jednej z elektrociep-

³owni w £odzi. Ró¿nica w sto-
sunku do systemu podstawowe-
go polega na zastosowaniu do-
datkowych przetwornic DC/DC
umo¿liwiaj¹cych separacjê gal-
waniczn¹ systemów sta³opr¹-
dowych, pracuj¹cych w uk³a-
dach redundancyjnych zapew-
niaj¹cych wysok¹ niezawod-
noϾ systemu zasilania. Kilku-
letnia eksploatacja tego systemu

w pe³ni potwierdzi³a s³usz-
noϾ zastosowanej koncepcji.

zak³ady

przemys³owe

W systemach zasilania linii

technologicznych wystêpuj¹-
cych w zak³adach przemys³o-
wych w zasadzie nie zawsze
wyró¿nia siê systemy zasilania
potrzeb w³asnych. Jednak sto-
sowanie systemów zasilania linii
technologicznych, opartych na
ogólnym schemacie systemu za-
silania potrzeb w³asnych, za-
pewni bardzo du¿¹ niezawod-
noϾ i jest polecane w przypad-
kach, w których zatrzymanie
procesu technologicznego gene-

Rys. 2 Schemat systemu zasilania obwodów

potrzeb w³asnych elektrociep³owni

z wykorzystaniem przetwornic DC/DC

Fot. 1

System

pracuj¹cy w jednej

z elektrociep³owni

z wykorzystaniem

przetwornic DC/DC

Rys. 4 Schemat rozproszonego, stacyjnego systemu zasilania

F

ruje du¿e straty ekonomiczne
lub prowadzi do sytuacji niebez-
piecznych.

stacje

energetyczne PSE

Wydaje siê, ¿e najwiêksza

ewolucja systemów zasilania
potrzeb w³asnych mia³a miej-
sce w przypadku stacji energe-
tycznych w PSE SA. S¹ to naj-
czêœciej du¿e obiekty odpowia-
daj¹ce za bezpieczeñstwo
w krajowym systemie elektroe-
nergetycznym, gdzie awaria
uk³adów potrzeb w³asnych
powoduje wy³¹czenie ich z
systemu. Z uwagi na odpowie-
dzialnoϾ tych stacji oraz na
ewentualne straty w przypadku
awarii, podstawowym za³o¿e-
niem przyjêtym przy konstruo-
waniu systemów zasilania by³a
niezawodnoϾ. Mniejsze zna-
czenie odgrywaj¹ koszty instala-
cji, które i tak szybko siê zwra-
caj¹, z uwagi na mniejsz¹ awa-
ryjnoœæ tych systemów. Do nie-
dawna system zasilania potrzeb

w³asnych w stacjach PSE by³
identyczny, jak przedstawiony
na rys. 1. Od oko³o 2 lat stosu-
je siê koncepcjê rozproszonego
systemu zasilania obwodów po-
trzeb w³asnych, zwan¹ te¿ sys-
temem kioskowym. Schemat ta-
kiego systemu zasilania przeds-
tawiono na rys. 4.

Zastosowanie takiego uk³a-

du powoduje, ¿e ca³y system
zasilania wzajemnie siê rezer-
wuje. Uzyskano dziêki temu
bardzo du¿¹ niezawodnoœæ.
Pojedynczy blok na rysunku 4
przedstawia system zasilania
znajduj¹cy siê wewn¹trz kios-
ku. Z uwagi na ma³e moce
niezbêdne do zasilania w uk³a-
dzie kiosku, jak te¿ i niedu¿e
pojemnoœci baterii, stosowane
s¹ dwa rodzaje urz¹dzeñ: z ba-
teri¹ umieszczon¹ wewn¹trz
szafy i z bateri¹ umieszczon¹
na stojaku. Ró¿nice miêdzy ty-
mi rozwi¹zaniami sprowadzaj¹
siê do wielkoœci urz¹dzenia
i wynikaj¹cej z tego ³atwoœci
obs³ugi eksploatacyjnej. Roz-

58

www.elektro.info.pl

9/2002

zak³ady

energetyczne

Znakomita wiêkszoœæ stacji

zak³adów energetycznych to
stacje napiêcia 15 kV. Z uwagi
na ró¿nicê wielkoœci w stosun-
ku do stacji PSE, zastosowanie
tutaj rozproszonego systemu za-
silania nie do koñca znajduje
uzasadnienie. Czynnik kosztów
powoduje, ¿e stosuje siê tu pra-
wie wy³¹cznie systemy zasila-
nia potrzeb w³asnych, zgodnie
z ogólnym systemem przedsta-

wszystkich przypadkach syste-
mów zasilania omówionych po-
wy¿ej, trzeba go tylko rozbudo-
waæ o brakuj¹ce elementy, tj.
rozdzielnie, prostowniki, falow-
niki. Powodem, dla którego nie
stosujemy jeszcze tego rozwi¹-
zania w dniu dzisiejszym, s¹ je-
go wysokie koszty. Jednak cena
ogniw paliwowych spada
w szybkim tempie, a koszty och-
rony œrodowiska i op³at z tym
zwi¹zanych stale rosn¹. Dlate-
go te¿ nale¿y siê spodziewaæ,
¿e rachunek ekonomiczny
w krótkim czasie zdecyduje
o masowym zastosowaniu tego
typu systemów.

wnioski

Przedstawiony materia³ poz-

wala stwierdziæ, ¿e systemy za-
silania potrzeb w³asnych
przesz³y pewn¹ ewolucjê. S¹
nowoczesne i wykorzystuj¹
œwiatowe trendy, a dalszy ich
rozwój bêdzie silnie zwi¹zany
z rozwojem technologii proeko-
logicznych. Cieszy równie¿ fakt,
i¿ mamy w Polsce producentów
dostarczaj¹cych kompleksowo
urz¹dzenia wczeœniej opisane.

&

literatura

1. Dmowski Antoni: „Elektroniczne

uk³ady zasilania pr¹dem sta³ym

w telekomunikacji i energetyce”,

WNT 1998.

2. APS Energia Sp. z o.o.: Karty ka-

talogowe produktów.

3. APS Energia Sp. z o.o.: DTR pro-

duktów.

4. „Szczegó³owe za³o¿enia tech-

niczne dla rozwi¹zañ zunifikowa-

nych rozdzielnic potrzeb w³as-

nych pr¹du sta³ego i przemienne-

go w obiektach stacyjnych

Rys. 5

Schemat pogl¹dowy

uk³adu zasilania DC

wykorzystuj¹cy ogniwo paliwowe

wionym na rys. 1. Jednak nie
oznacza to, ¿e nie mo¿na zna-
leŸæ znacznie zró¿nicowanych
rozwi¹zañ wielu firm.

Eksploatacja wielu systemów

rozproszonego zasilania na stac-
jach PSE dostarczy³a szeregu
wniosków, które i tu powinny
zostaæ uwzglêdnione [4]. Du¿e
problemy stwarza umieszczanie
w jednej szafie urz¹dzeñ wielu

firm, które nie do koñca
wspó³pracuj¹ ze sob¹
poprawnie. Znacznie
korzystniejszym rozwi¹-
zaniem jest zastosowa-
nie zintegrowanych sys-
temów zasilania pot-
rzeb w³asnych pocho-
dz¹cych od jednego
producenta. Na rys. 6
przedstawiono schemat
zintegrowanego syste-
mu zasilania potrzeb

w³asnych dla stacji 15 kV pro-
dukcji firmy APS. Nale¿y tu

wspomnieæ, ¿e przedstawione
rozwi¹zanie jest niezwykle uni-
wersalne i mo¿e znaleŸæ zasto-
sowanie zarówno w stacjach
zak³adów energetycznych, jak
i w zak³adach przemys³owych
oraz w niektórych obiektach
elektrowni i elektrociep³owni.

przysz³oœciowy

system zasilania

Jednym z najwa¿niejszych

aspektów przysz³oœciowych
systemów zasilania jest nieza-

wodnoœæ, ochrona œro-
dowiska i ¿ywotnoœæ.
Zastosowanie ogniwa
paliwowego, jako pods-
tawowego Ÿród³a ener-
gii rezerwowej, spowo-
duje spe³nienie tych
warunków. Schemat
sta³opr¹dowego syste-
mu zasilania z wyko-
rzystaniem ogniwa pali-
wowego przedstawiono
na rys. 9. Mo¿na uk³ad
ten zastosowaæ we

05-091 Z¹bki k/Warszawy

ul. Drewnicka 5

tel. [phone]

fax [phone]

e-mail: [e-mail]

www.aps.waw.pl

wi¹zanie z bateri¹ umieszczon¹
wewn¹trz szafy daje mniejsze
wymiary ca³ego urz¹dzenia,
lecz tak¿e powoduje utrudniony
dostêp do elementów sk³ado-
wych, czyli trudniejsz¹ obs³ugê
serwisow¹. Z punktu widzenia
parametrów elektrycznych oba
rozwi¹zania s¹ równorzêdne.
Eksploatacja tych systemów
w pe³ni potwierdzi³a s³usz-
noœæ przyjêtej koncepcji.

Rys. 6 Zintegrowany system zasilania potrzeb w³asnych stacji 15 kV

Fot. 2

Fotografia

zintegrowanego

systemu zasilania

potrzeb w³asnych

w czasie prac

instalacyjnych

na jednej ze stacji

rozdzielczych 15 kV