Zasilanie odbiorników elektrycznych drugie. Kategorie niezawodności zasilania. Klasyfikacja odbiorników energii elektrycznej i ich ogólna charakterystyka
Wszystkich potencjalnych odbiorców energii elektrycznej można podzielić na kategorie, zgodnie z potrzebą zapewnienia i gwarantowania dostaw energii elektrycznej.
Na przykład wymagania dotyczące niezawodności zasilania budynków mieszkalnych mogą znacznie różnić się od podobnych schematów dla obiektów specjalnych. Przykładem jest specjalny system „zasilania” gaśniczych urządzeń pompowych, który wymaga wykonywania swoich podstawowych funkcji nawet w przypadku braku zasilania.
Terminowe dostarczanie energii elektrycznej różnym odbiorcom wymaga określonego priorytetu, a także przestrzegania odpowiednich norm niezawodności.
Na podstawie tych parametrów opracowano odpowiednie kategorie zasilaczy. Ich główne cechy są określone w zasady dotyczące instalacji elektrycznych (pkt 1.2.18).
To tutaj podkreślono główne kategorie zużycia energii, zapewniając pewną korzyść niektórym konsumentom:
- Pierwsza i wyjątkowa grupa kategoria pierwsza (szczególnie ważni konsumenci „nieprzełączalni”);
- Druga kategoria(konsument może zostać odłączony na nie dłużej niż godzinę);
- Trzecia kategoria(odbiorca może zostać odłączony na czas prac renowacyjnych i naprawczych).
Na listach pierwsza kategoria (PUE klauzula 1. 2. 19) istnieją odbiorcy energii, których przerwa w dostawie prądu może skutkować zagrożeniem życia ludności, poważnymi szkodami materialnymi (na przykład awarią drogiego sprzętu lub zakłóceniem złożonego procesu technologicznego), a także negatywnymi konsekwencjami społecznymi procesów na wypadek awarii usług publicznych.
Przede wszystkim tę kategorię reprezentują tzw. „odpowiedzialni konsumenci”:
- oświetlenie awaryjne;
- systemy bezpieczeństwa i sygnalizacji pożaru;
- pompy przeciwpożarowe itp.
Obejmuje to również specjalną grupę, której nieprzerwane dostawy energii elektrycznej zapewniają znaczne zmniejszenie ryzyka poważnych pożarów, eksplozji, a co za tym idzie ofiar w ludziach.
Do pracy takich odbiorców energii konieczne jest zapewnienie co najmniej dwóch niezależnych, a jednocześnie redundantnych źródeł energii elektrycznej, zapewniających ich automatyczne załączanie.
Zazwyczaj takie obwody mocy obejmują połączenie dwóch niezależnych źródeł. Awaria jednego inicjuje automatyczne podłączenie drugiego źródła. Czas przełączania pomiędzy źródłami wynosi zazwyczaj od 0,3 s do 3 sekund (czas działania). Możliwe są opcje awaryjnego podłączenia generatorów diesla lub akumulatorów.
Zazwyczaj takie źródła są używane jako trzeci obowiązkowy element obwodu, zapewniający niezbędną niezawodność.
Druga kategoria (po prostu ważne, PUE klauzula 1. 2 .20) obejmuje odbiorców energii elektrycznej, w przypadku których nagła przerwa w dostawie prądu może prowadzić do poważnych usterek w produkcji lub długotrwałych przestojów, a także zakłócenia normalnego trybu życia dużych grup ludności na obszarach miejskich lub wiejskich.
W grupie tej przewidziano także dwa niezależne źródła energii elektrycznej, które wzajemnie się ubezpieczają, jednak przewidziany jest pewien czas na przełączenie sieci na rezerwowe źródło zasilania (np. na ręczne wykonanie przez personel dyżurny niezbędnych przełączeń).
Narzekać
Dział 1. Zasady ogólne
Rozdział 1.2. Zasilanie i sieci elektryczne
Kategorie odbiorników elektrycznych i zapewnienie niezawodności zasilania
1.2.17. Kategorie odbiorników mocy ze względu na niezawodność zasilania ustalane są podczas projektowania systemu zasilania na podstawie dokumentacji regulacyjnej, a także części technologicznej projektu.
1.2.18. Ze względu na zapewnienie niezawodności zasilania, odbiorniki energii dzielą się na trzy kategorie.
Odbiorniki elektryczne pierwszej kategorii to odbiorniki elektryczne, których przerwa w zasilaniu może wiązać się z zagrożeniem życia ludzkiego, zagrożeniem bezpieczeństwa państwa, znacznymi szkodami materialnymi, zakłóceniem złożonego procesu technologicznego, zakłóceniem funkcjonowania szczególnie ważnych elementów obiektów użyteczności publicznej, łączności i telewizji.
Z pierwszej kategorii odbiorników elektrycznych wyróżnia się szczególną grupę odbiorników elektrycznych, których nieprzerwana praca jest niezbędna do bezwypadkowego zatrzymania produkcji w celu zapobieżenia zagrożeniom życia ludzkiego, wybuchom i pożarom.
Odbiorniki elektryczne drugiej kategorii to odbiorniki energii elektrycznej, których przerwa w dostawie prądu prowadzi do ogromnych niedoborów produktów, masowych przestojów pracowników, maszyn i transportu przemysłowego, zakłócenia normalnej działalności znacznej liczby mieszkańców miast i wsi.
Odbiorniki elektryczne trzeciej kategorii - wszyscy inni odbiorcy energii elektrycznej, którzy nie mieszczą się w definicjach pierwszej i drugiej kategorii.
1.2.19. Odbiorniki elektryczne pierwszej kategorii w trybie normalnym muszą być zasilane energią elektryczną z dwóch niezależnych, wzajemnie redundantnych źródeł zasilania, a przerwa w ich zasilaniu w przypadku zaniku napięcia w jednym ze źródeł zasilania może być dozwolona jedynie na czas automatycznego przywracania zasilania.
Aby zasilić specjalną grupę odbiorników elektrycznych pierwszej kategorii, należy zapewnić dodatkowe zasilanie z trzeciego, niezależnego, wzajemnie redundantnego źródła zasilania.
Jako trzecie niezależne źródło zasilania szczególnej grupy odbiorników elektrycznych oraz jako drugie samodzielne źródło zasilania pozostałych odbiorników elektrycznych pierwszej kategorii, elektrownie lokalne, elektrownie systemów elektroenergetycznych (w szczególności szyn napięciowych generatorów), energetyki gwarantowanej przeznaczonych do tego celu zasilaczy, akumulatorów itp.
Jeżeli redundancja zasilania nie jest w stanie zapewnić ciągłości procesu technologicznego lub gdy redundancja zasilania nie jest ekonomicznie możliwa, należy wdrożyć redundancję technologiczną, np. instalując wzajemnie redundantne jednostki technologiczne, specjalne urządzenia umożliwiające bezwypadkowe zatrzymanie procesu technologicznego, działanie w przypadku awarii zasilania.
Jeżeli dostępne są studia wykonalności, zaleca się, aby zasilanie odbiorników mocy pierwszej kategorii o szczególnie złożonym, ciągłym procesie technologicznym wymagało długiego czasu na przywrócenie normalnej pracy z dwóch niezależnych, wzajemnie redundantnych źródeł zasilania, które podlegają dodatkowym wymaganiom określonym ze względu na cechy procesu technologicznego.
1.2.20. Odbiorniki elektryczne drugiej kategorii w trybie normalnym muszą być zasilane energią elektryczną z dwóch niezależnych, wzajemnie redundantnych źródeł zasilania.
Nieźle
Doktor, dyrektor techniczny grupy biznesowej „Center-SB”,
Główny inżynier techniczny wsparcie Poliset-SB LLC
Jak wiadomo, w tym roku nastąpiła pełna aktualizacja ram prawnych określających wymagania dotyczące systemów sygnalizacji pożaru i systemów gaśniczych: weszła w życie ustawa federalna nr 123-FZ „Przepisy techniczne dotyczące wymagań bezpieczeństwa pożarowego”, GOST R 53325-2009 weszło w życie „Sprzęt przeciwpożarowy”. Sprzęt automatyczny przeciwpożarowy. Ogólne wymagania techniczne. Metody testowe". W Kodeksie Postępowania SP 5.13130.2009 „Systemy ochrony przeciwpożarowej. Instalacje sygnalizacji pożaru i gaszenia pożaru są automatyczne. Normy i Zasady Projektowania” znajduje się rozdział „Zasilanie systemów sygnalizacji pożaru i instalacji gaśniczych” oraz odrębny Kodeks Postępowania SP 6.13130.2009 „Systemy przeciwpożarowe. Sprzęt elektryczny. Wymagania bezpieczeństwa przeciwpożarowego.” Ponadto obowiązuje PUE (wydanie siódme, 2002 r.) – Zasady budowy instalacji elektrycznych, o których mowa w SP 5.13130.2009. Zastanówmy się, jakie wymagania te dokumenty nakładają na zasilacze, spróbujmy określić ich fizyczne znaczenie i możliwości praktycznej realizacji.
KATEGORIE ODBIORNIKÓW ELEKTRYCZNYCH WEDŁUG NIEZAWODNOŚCI ZASILANIA
W PUE w rozdziale 1.2 wszystkie odbiorniki elektryczne (urządzenia, jednostki i inni odbiorcy energii elektrycznej) w celu zapewnienia niezawodności zasilania podzielono na kategorie I, II i III, ponadto w kategorii przydzielona jest specjalna grupa odbiorników elektrycznych I. Do kategorii I zalicza się odbiorniki elektryczne, „których przerwa w zasilaniu może powodować zagrożenie życia ludzkiego, zagrożenie bezpieczeństwa państwa, znaczne szkody materialne, zakłócenie złożonego procesu technologicznego, zakłócenie funkcjonowania szczególnie ważnych elementów infrastruktury publicznej”. instalacje użyteczności publicznej, komunikacyjne i telewizyjne.” Do szczególnej grupy kategorii I zaliczają się odbiorniki elektryczne, „których nieprzerwana praca jest konieczna dla bezwypadkowego zatrzymania produkcji w celu zapobieżenia zagrożeniu życia ludzkiego, wybuchom i pożarom”. Kategoria II to „odbiorniki elektryczne, których przerwa w dostawie prądu powoduje masowe niedobory produktów, masowe przestoje pracowników, maszyn i transportu przemysłowego, zakłócenie normalnej działalności znacznej liczby mieszkańców miast i wsi” oraz wszystkie pozostałe odbiorniki elektryczne zaliczone do kategorii III.
Dla każdej kategorii odbiorników mocy PUE określa wymagania dotyczące niezawodności zasilania. Odbiorniki elektryczne kategorii I „muszą być zasilane energią elektryczną z dwóch niezależnych, wzajemnie redundantnych źródeł zasilania...”, a dla odbiorników elektrycznych specjalnej grupy kategorii I „należy zapewnić dodatkowe zasilanie z trzeciego niezależnego, wzajemnie redundantnego źródła zasilania źródła”, co zapewnia jeszcze większą niezawodność zasilania. Odbiorniki elektryczne kategorii II także „muszą być zasilane energią elektryczną z dwóch niezależnych, wzajemnie redundantnych źródeł zasilania”, jeżeli jednak dla kategorii I musi być zapewnione samoczynne przywrócenie zasilania, to dla kategorii II dopuszcza się przerwy w zasilaniu na czas niezbędny do załączenia zasilania. na zasilaniu rezerwowym poprzez działania personelu dyżurnego lub brygad operacji polowych, natomiast dla kategorii III zasilanie „może być zapewnione z jednego źródła zasilania, pod warunkiem wystąpienia przerw w zasilaniu niezbędnych do naprawy lub wymiany uszkodzonego elementu systemu zasilania”. nie przekraczać 1 dnia.”
Zatem, jeśli dla odbiorników elektrycznych kategorii II i III w PUE dopuszczalne są znaczne przerwy w zasilaniu, określone przez włączenie zasilania rezerwowego w trybie ręcznym i czas rozwiązywania problemów, to dla odbiorników elektrycznych kategorii I stwierdza się że „przerwa w ich zasilaniu w przypadku zaniku zasilania z jednego ze źródeł zasilania może być dozwolona jedynie na czas automatycznego przywrócenia zasilania”.
ZASILANIE SYSTEMÓW PRZECIWPOŻAROWYCH
Ogólnie rzecz biorąc, PUE zaleca określenie kategorii odbiorników mocy w procesie projektowania systemu zasilania. Kodeksy zasad SP 5.13130.2009 w p. 15.1 i SP 6.13130.2009 w p. 4.2 wskazują, że „ze względu na stopień zapewnienia niezawodności zasilania, odbiorniki elektryczne instalacji automatycznego gaszenia pożaru i systemów sygnalizacji pożaru należy zaliczyć do kategorii I zgodnie z Zasadami budowy instalacji elektrycznych, z wyjątkiem silników elektrycznych sprężarek, pomp odwadniających i środków piankowych należących do III kategorii zasilania, a także przypadków określonych w 15.3, 15.4 (4.3, 4.4).” Rzeczywiście, w wyniku przerwy w dostawie prądu do systemów sygnalizacji pożaru i gaszenia pożaru, powstaje realne zagrożenie dla życia ludzkiego i możliwe są znaczne szkody materialne.
Ponadto w punkcie 15.2 stwierdza się, że „zasilanie odbiorników elektrycznych powinno odbywać się zgodnie z PUE, z uwzględnieniem wymagań 15.3, 15.4”. W klauzuli PUE 1.2.10 podana jest definicja niezależnego źródła zasilania - jest to „źródło zasilania, na którym napięcie jest utrzymywane w trybie poawaryjnym w regulowanych granicach w przypadku jego zaniku z innego lub innych źródeł zasilania”. Zgodnie z klauzulą 1.2.19 PUE elektrownie lokalne, elektrownie systemów elektroenergetycznych (w szczególności szynoprzewodów generatorowych), przeznaczone do tego celu zasilacze awaryjne, akumulatory itp. mogą być wykorzystywane jako samodzielne źródło energii do celów „odbiorniki elektryczne kategorii I”. » Przepisy SP 5.13130.2009, SP 6.13130.2009 dopuszczają także zasilanie automatycznych instalacji gaśniczych i systemów sygnalizacji pożaru „z jednego źródła – z różnych transformatorów stacji dwutransformatorowej lub z dwóch pobliskich stacji jednotransformatorowych podłączonych do różnych linii zasilających układane różnymi trasami, z automatycznym urządzeniem przesyłowym, zwykle po stronie niskiego napięcia.” W obiektach III kategorii niezawodności zasilania, jeżeli występuje jedno źródło zasilania, „dopuszcza się stosowanie jako rezerwowego źródła zasilania akumulatorów elektrycznych lub zespołów zasilania awaryjnego, które muszą w stanie gotowości zapewnić zasilanie określonym odbiornikom energii elektrycznej przez 24 godziny...”, to wymagania są odmienne: „plus 1 godzina” według SP 5.13130.2009, ale „plus 3 godziny” według SP 6.13130.2009, „praca automatycznego systemu pożarowego w trybie awaryjnym”. Jednakże w obu wspólnych przedsięwzięciach „dopuszczalne jest ograniczenie czasu pracy źródła rezerwowego w trybie alarmowym do 1,3-krotności czasu wykonywania zadań automatyki pożarowej”. Tym samym, aby spełnić wymagania PUE w zakresie zasilania I kategorii niezawodności w obiektach III kategorii niezawodności, konieczne jest wykorzystanie co najmniej dwóch źródeł zasilania: sieci głównej i baterii rezerwowej, z monitorowaniem ich pracy każdego źródła, w tym pod kątem wystarczającej pojemności baterii oraz z automatycznym uruchomieniem źródła rezerwowego w przypadku zaniku zasilania ze źródła sieciowego, zarówno w przypadku braku sieci, jak i jej nieprawidłowego działania.
Obowiązująca wcześniej norma NPB 86-2000 „Zasilacze prądu stałego do urządzeń przeciwpożarowych. Ogólne wymagania techniczne. Metody testowe” określiła wymagania jedynie dla zasilaczy prądu stałego, a kwestie zasilania rezerwowego praktycznie nie były uwzględniane. Chociaż zauważono, że źródło musi mieć wskaźniki podłączenia do sieci elektrycznych, że może zawierać baterię itp. Nie było wymogu określania czasu podtrzymania przy pracy na zasilaniu bateryjnym. Oczywiście sugerowano, że kwestie redundancji należy uwzględnić w procesie projektowania systemu. Średni czas między awariami źródła prądu stałego według NPB 86-2000 musi wynosić co najmniej 40 000 godzin, czyli nieco ponad 4,5 roku, a żywotność akumulatora również zwykle nie przekracza 4-5 lat. Zatem w ciągu około 10-letniego okresu użytkowania można liczyć na kilka awarii zasilania sieciowego, akumulatora lub obu.
Rozważmy na przykład działanie zasilacza awaryjnego certyfikowanego zgodnie z normą NPB 86-2000. Można przyjąć, że zasilany jest z dwóch niezależnych źródeł zasilania: sieci ~220 V oraz akumulatora, co jest dopuszczalne w obiektach o III kategorii niezawodności zasilania. Ale jeśli samo źródło ulegnie awarii, wymagana jest jego wymiana na kolejne naprawy. Tym samym niezawodność zasilania zostaje obniżona co najmniej do kategorii II w obecności części zamiennych i personelu dyżurnego upoważnionego do wykonywania prac naprawczych lub w przypadku przybycia ekipy operacyjnej o dowolnej porze dnia i dnia tygodnia. W większości przypadków przywrócenie zasilania nie nastąpi nawet w ciągu 24 godzin (a biorąc pod uwagę weekendy w ciągu kilku dni), czyli tj. W rzeczywistości niezawodność zasilania nie odpowiada nawet kategorii III. Ponadto zgodnie z NPB 86-2000 źródło zasilania z akumulatorem musi z jakiegoś powodu generować sygnał awarii przy minimalnej wartości napięcia akumulatora określonego w TD dla akumulatora, tj. po zakończeniu okresu podtrzymania i wyłączeniu zasilania systemu, w stacji monitorującej automatycznie generowany jest sygnał awarii.
ŹRÓDŁA KATEGORII I NIEZAWODNOŚCI ZASILANIA
Nowy GOST R 53325-2009 wprowadza pojęcie „źródła niezawodności kategorii I zasilania urządzeń przeciwpożarowych”, którego definicja poświęcona jest całej sekcji 5. Naturalnym jest założenie, że te źródła niezawodności zasilania kategorii I powinny zapewniać niezawodność zasilania kategorii I i mogą być wykorzystywane do zasilania odbiorników mocy kategorii I, w tym urządzeń przeciwpożarowych. Wymagania stanowią, że źródła te muszą być zasilane „z co najmniej dwóch niezależnych źródeł zasilania (głównego i rezerwowego (rezerwowego))” oraz że „muszą zapewniać nieprzerwane zasilanie urządzeń przeciwpożarowych w przypadku awarii sieci głównej”. lub rezerwowe (rezerwowe) źródła zasilania.” Jednak GOST R 53325-2009 nie mówi nic o własnej niezawodności, stwierdza jedynie, że „musi być zaprojektowany do ciągłej pracy przez całą dobę”, „musi być produktem nadającym się do naprawy i serwisowania” oraz że jego średnia żywotność „musi mieć co najmniej 10 lat”. Nie ma wymaganego minimalnego średniego czasu pomiędzy awariami źródła I kategorii niezawodności zasilania.
Jednak pomimo użycia w nazwie źródeł określenia „I kategoria niezawodności zasilania”, same środki przeciwpożarowe pozostają odbiornikami elektrycznymi kategorii I i muszą być zasilane bez przerwy, a nie tylko ze źródła zasilania. Zaliczenie zasilacza o kategorii I niezawodności zasilania pomiędzy niezależne źródła zasilania a urządzenia przeciwpożarowe nie powinno obniżać kategorii ich zasilania.
Zgodnie z GOST R 53325-2009, w źródle I kategorii niezawodności zasilania, utrzymano wymóg automatycznego generowania sygnału o uszkodzeniu przy minimalnej wartości napięcia akumulatora, ale dodano wymóg „zapewnienia możliwości przekazania informacji do obwodów zewnętrznych o braku napięcia wyjściowego i napięcia wejściowego zasilania na dowolnym wejściu”, co pozwoli na podjęcie działań w odpowiednim czasie w przypadku przełączenia na zasilanie rezerwowe, a nie w przypadku wyłączenia całego systemu. Ponadto należy przewidzieć optyczne wskaźniki „obecności (w normalnych granicach) zasilania głównego i rezerwowego lub rezerwowego (oddzielnie dla każdego wejścia zasilacza) oraz obecności napięcia wyjściowego”.
Dokumentacja techniczna wraz z wartością znamionową napięcia wyjściowego i jego dopuszczalną odchyłką oraz innymi charakterystykami musi wskazywać prąd pobierany przez źródło z głównego i rezerwowego lub rezerwowego źródła zasilania przy maksymalnym prądzie w obwodzie mocy wyjściowej oraz w przypadku braku obciążenia, ocenić wydajność źródła i straty mocy w różnych trybach pracy.
Jednak nawet jeśli wszystkie wymagania GOST R 53325-2009 zostaną spełnione w zasilaczu o niezawodności zasilania kategorii I, możliwe jest znaczne zmniejszenie pojemności akumulatora podczas pracy i możliwe jest odłączenie zasilania od akumulatora, jeśli sieć awarii źródła zasilania, co eliminuje redundancję do czasu wymiany źródła zasilania. W przypadku wystąpienia awarii w zasilaniu sieciowym o kategorii niezawodności zasilania I, system należy zasilać z akumulatora, a także w przypadku odłączenia jednego ze źródeł zasilania, aby niezawodność zasilania nie uległa pogorszeniu. Natomiast w przypadku braku kontroli układu ładowania, pojemności akumulatora i stopnia jej ubytku w trakcie pracy, a także pracy drugiego niezależnego źródła, istnieje duże prawdopodobieństwo, że wymagany czas podtrzymania nie zostanie zachowany. dostępne, gdy główne zasilanie jest wyłączone.
Wracając do wymagań PUE dotyczących niezawodności zasilania instalacji automatycznego gaszenia pożaru kategorii I i systemów sygnalizacji pożaru, „których przerwa w zasilaniu może powodować zagrożenie życia ludzkiego, zagrożenie bezpieczeństwa państwa, znaczne straty materialne uszkodzenia…”, „muszą być zasilane energią elektryczną z dwóch niezależnych, wzajemnie redundantnych źródeł zasilania”, a nie z jednego źródła zasilania o niepewnej niezawodności z akumulatorem o nieznanej pojemności. Powstaje zatem paradoksalna sytuacja, gdy źródło kategorii „I” niezawodności zasilania urządzeń przeciwpożarowych według GOST R 53325-2009 nie zapewnia niezawodności zasilania kategorii „I” według PUE. W takim przypadku można zastosować znane metody zwiększenia niezawodności urządzeń, np. w celu zwiększenia niezawodności zasilania można zastosować dwa zasilacze w trybie hot standby. Oczywiście systemy przeciwpożarowe muszą posiadać także techniczną możliwość podłączenia kilku niezależnych źródeł zasilania, aby osiągnąć I kategorię niezawodności zasilania. To znaczy dysponować odpowiednimi nakładami, co już ma miejsce w praktyce. Przykładowo urządzenia bezpieczeństwa i sygnalizacji pożaru „Signal-20P” i „Signal-20P SMD” posiadają po dwa wejścia zasilania 12/24 V, które umożliwiają podłączenie dwóch niezależnych źródeł zasilania (rys. 1), z których jedno jest skromnie oznaczony jako „opcjonalny”. Zapewnia to redundancję samych źródeł, możliwe jest odłączenie i wymiana uszkodzonego źródła zasilania, wymiana akumulatorów itp. bez zakłócania pracy systemu. Oczywiście, aby zaimplementować wszystkie funkcje, system musi posiadać wyjścia sygnału „Usterki” z każdego źródła, nie pokazane na schemacie.
Wejścia zasilania są izolowane diodami (rys. 2), a zasilacz o wyższym napięciu wyjściowym jest zawsze pod obciążeniem. Zapewnia to podtrzymanie źródeł w dowolnym trybie pracy, w przypadku wyłączenia zasilania sieciowego czas podtrzymania będzie wyznaczany na podstawie łącznej pojemności akumulatorów obu źródeł zasilania, czyli tj. Zapewnione jest także podtrzymanie bateryjne. Oczywiście możliwe jest zastosowanie innych metod poprawy niezawodności zasilania.
Niewątpliwą pozytywną stroną nowych dokumentów regulacyjnych wydanych zgodnie z Regulaminem Technicznym dotyczącym wymagań bezpieczeństwa pożarowego jest ponowne podkreślenie istotnego znaczenia systemów przeciwpożarowych i wysokiej niezawodności ich zasilania. Znacząco rozszerzyła się klasa źródeł zasilania urządzeń przeciwpożarowych, wzrosły wymagania wobec nich itp. Nie należy jednak zapominać, że wymóg zaklasyfikowania odbiorników elektrycznych instalacji automatycznego gaszenia pożaru i systemów sygnalizacji pożaru do kategorii I stopnia zapewnienia niezawodności zasilania zgodnie z Przepisami Budowy Instalacji Elektrycznych zawarta była także pod każdym względem w znanych NPB 88-2001 i NPB 88-2001*, a zasilacze zostały pomyślnie certyfikowane zgodnie z NPB 86- 2000.
Ryż. 1. Schemat podłączenia dwóch zasilaczy do centrali „Signal-20P”, „Signal-20P SMD”
Ryż. 2. Izolacja dwóch wejść zasilaczy za pomocą diod
Nieprzerwane źródło zasilania– to brak niedoborów energii i mocy do odbiorcy. Spełnienie tego wymagania gwarantuje, że odbiorca otrzyma wymaganą ilość energii elektrycznej i mocy. System musi mieć wystarczającą pojemność stacji, sieci muszą przesyłać niezbędną energię i musi istnieć odpowiedni zapas paliwa. Ciągłość będzie gwizdać z całego zakresu możliwości obiektów systemu. W trakcie rozwoju systemu i jego eksploatacji ustalane są takie parametry systemu, które zapewniają nieprzerwane zasilanie.
Niezawodność- To gwarancja nieprzerwanej pracy.
Z punktu widzenia zapewnienia niezawodnego i nieprzerwanego zasilania, odbiorniki energii elektrycznej dzieli się na trzy kategorie (PUE 1.2.17-1.2.20):
Odbiorniki elektryczne 1 kategoria– są to urządzenia elektroniczne, których przerwa w zasilaniu może wiązać się z zagrożeniem życia ludzkiego, zagrożeniem bezpieczeństwa państwa, znacznymi szkodami materialnymi, zakłóceniem złożonego procesu technologicznego, zakłóceniem funkcjonowania szczególnie ważnych elementów obiekty użyteczności publicznej, urządzenia komunikacyjne i telewizyjne.
Są to odbiorcy energii elektrycznej tacy jak duże zakłady metalurgiczne, przedsiębiorstwa chemiczne o ciągłym cyklu produkcyjnym, gospodarstwa hodowlane, szpitale, wodociągi i kanalizacja. Kwestia niezawodności zasilania odbiorców jest związana z liczbą niezależnych źródeł zasilania, schematem zasilania i kategorią odbiorców. Odbiorniki 1. kategorii muszą mieć co najmniej dwa niezależne zasilacze o czasie ATS nie dłuższym niż 1 s. (podstacja dwutransformatorowa; system elektroenergetyczny i zakładowa elektrociepłownia), zasilanie liniami jednotorowymi.
Dwa lub więcej źródeł władzy nazywa się niezależnymi, jeżeli naruszenie reżimu lub uszkodzenie jednego z nich nie powoduje awarii drugiego.
Wśród odbiorników elektrycznych pierwszej kategorii wyróżnia się specjalna grupa odbiorniki elektryczne, których nieprzerwana praca jest niezbędna do bezwypadkowego zatrzymania produkcji w celu zapobieżenia zagrożeniu życia ludzkiego, wybuchom i pożarom.
Są to np. pompy obiegowe w reaktorach jądrowych, systemy sterowania w zakładach petrochemicznych. W przypadku grupy specjalnej należy zapewnić trzecie niezależne źródło zasilania (generator diesla, akumulator). Jeżeli nie jest możliwe osiągnięcie całkowicie bezawaryjnej pracy z rezerwami, stosuje się redundancję technologiczną i bezwypadkowe urządzenia do wyłączania produkcji.
Odbiorniki elektryczne 2 kategorie– odbiorniki elektryczne, których przerwa w dostawie prądu powoduje masowe niedobory produktów, masowe przestoje pracowników, maszyn i transportu przemysłowego, zakłócenie normalnego życia znacznej liczby mieszkańców miast i wsi.
W urządzeniach elektrycznych kategorii 2 zasilanie może zostać przerwane od 3 godzin do doby i musi być zapewnione przez dwa niezależne wejścia, ale rezerwę można włączyć ręcznie. Są to na przykład zakłady budowy maszyn, domy z kuchenkami elektrycznymi. Odbiorniki II kategorii mogą posiadać jedno lub dwa niezależne źródła zasilania (decyduje się o tym w zależności od znaczenia, jakie ma dane przedsiębiorstwo przemysłowe w gospodarce kraju oraz warunków lokalnych). Zasilanie odbiorników elektrycznych tej kategorii jest dozwolone za pośrednictwem jednej linii napowietrznej lub jednej linii kablowej z dwoma lub więcej kablami lub przez jeden transformator, jeżeli możliwe jest w nim przeprowadzenie napraw awaryjnych lub wymiana uszkodzonego transformatora ze scentralizowanej rezerwy w nie więcej niż 1 dzień.
Odbiorniki elektryczne 3 kategorie– są to podpisy elektroniczne, które nie mieszczą się w definicji kategorii 1 i 2. Np. odbiorcy warsztatów pomocniczych, które nie determinują procesu technologicznego produkcji głównej.
Zasilanie elektryczne urządzeń elektrycznych kategorii 3 może być zapewnione z jednego źródła zasilania, jeżeli czas naprawy lub wymiany uszkodzonego sprzętu nie przekracza 1 dnia. Jeśli jednak zgodnie z lokalnymi warunkami możliwe jest zapewnienie zasilania bez znacznych kosztów z drugiego źródła, wówczas stosuje się zasilanie rezerwowe również dla tej kategorii odbiorników.
Niezawodność zasilania zapewniona jest poprzez stworzenie odpowiedniego obwodu (niezawodność obwodu), zastosowanie odpowiednich zespołów, urządzeń przełączających, transformatorów (niezawodność sprzętu). Osiąga się to poprzez konstrukcję sprzętu i jego prawidłową eksploatację. Niezawodność wiąże się także z modami (niezawodność modowa), która wymaga podejmowania świadomych decyzji dotyczących wykorzystania sprzętu, stacji i systemów, zapewnienia stabilności systemu itp.
Niezawodność i ciągłość mają swoją cenę. Im wyższe te wymagania, tym więcej pieniędzy trzeba zainwestować w odpowiednią technologię.
Najbardziej znaczące zmniejszenie niezawodności następuje w wyniku awarii systemu, które mogą być bardzo poważne. Jednakże prawdopodobieństwo wystąpienia takich wypadków jest niskie i zapewnienie wyjątkowo wysokiego poziomu niezawodności w tych rzadkich przypadkach nie jest ekonomicznie uzasadnione. Lepiej pozwolić na przerwę w dostawie prądu. Ważne jest, aby konsument wiedział, jaki poziom niezawodności jest gwarantowany. Jeśli konsument wymaga indywidualnie wysokiego poziomu niezawodności, musi za to zapłacić.
Istnieją dwa podstawowe podejścia do oceny niezawodności systemów zasilania. Pierwsza opiera się na dokumentach regulacyjnych (PUE, GOST), w których wszystkie odbiorniki elektryczne są podzielone na trzy kategorie. Wdrożenie tego podejścia w tworzeniu SES nie nastręcza formalnie żadnych trudności. Jednak z reguły konsumenci należący do różnych kategorii są podłączeni do węzłów sieci. Jednocześnie, jeśli skoncentrujesz się na najmniej odpowiedzialnych konsumentach (wybierz najprostszy i najtańszy schemat), najbardziej odpowiedzialnym konsumentom nie zostanie zapewniony wymagany poziom niezawodności. Jeśli będziesz na nich polegać przy wyborze programu, może to prowadzić do nieuzasadnionych komplikacji i wzrostu kosztów programu SES. Należy także wziąć pod uwagę, że wymagania PUE zostały sformułowane w odniesieniu do gospodarki scentralizowanej, opartej na globalnych interesach gospodarczych. Oczywiście w warunkach gospodarki rynkowej wymagania te muszą być zachowane przynajmniej w odniesieniu do przypadków przerw w dostawie prądu, które prowadzą do zagrożenia życia ludzkiego, wybuchów, pożarów i ewentualnie innych niekorzystnych skutków.
Drugie podejście polega na ekonomicznej (ilościowej) ocenie niedoborów energii elektrycznej – szkód gospodarczych spowodowanych niedoborami energii elektrycznej. Zaleca się go stosować przede wszystkim w przypadkach, gdy porównywane warianty schematów SES różnią się znacznie niezawodnością zasilania, a także do oceny działań mających na celu zwiększenie niezawodności. Wadą tego podejścia jest niejednoznaczność (niedokładność) wartości liczbowych konkretnych strat z tytułu niedoboru energii elektrycznej do odbiorców.
W warunkach rynkowych na pierwszy plan wysuwają się interesy ekonomiczne poszczególnych organizacji: dostawcy energii elektrycznej (dostawcy energii elektrycznej) i odbiorcy energii elektrycznej. W odniesieniu do organizacji dostaw energii elektrycznej szkoda ekonomiczna będzie objawiać się utratą zysków z powodu niedoborów energii elektrycznej z powodu przerw w dostawie energii, kar od odbiorców za niedostateczną podaż energii elektrycznej, dodatkowych kosztów awaryjnych napraw uszkodzonych elementów sieci itp. Również w krajach uprzemysłowionych o gospodarce rynkowej za akceptowalną ocenę szkód gospodarczych wyrządzonych społeczeństwu przez przerwy w dostawie prądu.
Zazwyczaj system zasilania wybiera odpowiedni poziom niezawodności w oparciu o wymagania klienta. Wyznaczane są one podczas awarii projektowej, dla której ustalane są standardy niezawodności, np. stabilności systemów elektroenergetycznych. Uważa się, że elementy elektroenergetyczne i system powinny zapewniać poziom niezawodności podczas pracy na poziomie 0,9 - 0,99. Dla konsumentów specjalnej grupy kategorii 1 poziom niezawodności wynosi 0,999. Ale powszechnie wiadomo, że nawet na tym obliczonym poziomie możliwe są awarie (elektrownia jądrowa w Czarnobylu). Technologia nigdy nie może być całkowicie niezawodna. Określając poziom niezawodności, gwarantuje się bezpieczeństwo sprzętu, szczególnie drogiego sprzętu.
Oczywiście zdarzają się przypadki, gdy w systemie energetycznym zdarzają się superciężkie awarie i wtedy zostają naruszone wszelkie gwarancje niezawodności. Jednak całkowita ochrona konsumentów przed takimi wypadkami nie jest ekonomicznie wykonalna. Chociaż po tak poważnych wypadkach należy podjąć pewne środki w celu poprawy niezawodności.
Aby zapewnić niezawodność, istnieją rezerwy: przy przesyłaniu energii liniami elektroenergetycznymi, przy wyborze mocy transformatora, urządzeń przełączających i wydajności stacji. EPS zawsze posiada awaryjną rezerwę mocy. Utrzymanie rezerwy wiąże się z pewnymi kosztami zarówno w trakcie tworzenia systemu, jak i jego eksploatacji. Oczywiście koszty zależą od kategorii odbiorców pod względem niezawodności i dlatego należy je uwzględnić w taryfie za energię elektryczną.
Dla normalnej pracy przedsiębiorstwa przemysłowego, oprócz niezawodności zasilania, ważne jest utrzymanie stabilności napięcia i częstotliwości.
Kilkadziesiąt lat temu po raz pierwszy sformułowano „Zasady budowy instalacji elektrycznych” (RUE). Od tego momentu były one często zmieniane i uzupełniane, jednak cel tego dokumentu pozostał ten sam – zapewnienie bezpieczeństwa osobom korzystającym z różnych instalacji elektrycznych. W szczególności określa, z jakiego schematu zasilania korzysta odbiorca lub grupa, a to określa kategorie niezawodności zasilania. W sumie są 3 grupy.
Pierwsza kategoria
Ludzie często zastanawiają się, dlaczego niektórzy odbiorcy energii elektrycznej nigdy nie mają problemów z dostawą prądu. Odpowiedzi na to pytanie udzielają PUE, a mianowicie określone w nich kategorie odbiorników mocy ze względu na niezawodność zasilania. Zgodnie z przepisami przerwy w dostawie prądu są dla odbiorców z tej grupy niedopuszczalne, ponieważ spowodują poważne kłopoty:
- Pojawienie się dużej liczby wadliwych produktów.
- Zagrożenia dla życia ludzkiego stają się niezwykle wysokie.
- Awaria drogiego sprzętu i jego awaria.
- Najbardziej złożone procesy techniczne zostają przerwane.
- Problemy pojawiają się w pracy obiektów użyteczności publicznej.
Kategoria 1 zasilania obejmuje głównie obiekty przemysłowe, zaprzestanie działalności, przy czym może spowodować poważne problemy, np. zatrzymanie wentylatorów kopalnianych.
Jest oczywiste, że w tym przypadku nie tylko proces wydobycia zostanie zatrzymany, ale także życie pracowników zakładu będzie zagrożone.
Do tej grupy zaliczają się przede wszystkim przedsiębiorstwa branży chemicznej i metalurgicznej. W pozostałych branżach liczba konsumentów w rozpatrywanej grupie jest znacznie mniejsza. Na przykład w przedsiębiorstwach metalurgicznych z niepełnym cyklem produkcyjnym (hale wielkopiecowe itp.) Około 80% sprzętu elektrycznego zalicza się do pierwszej kategorii. Z kolei w przedsiębiorstwach tej samej branży, posiadających pełny cykl produkcyjny, odsetek takich instalacji elektrycznych waha się od 25 do 40 proc.
Pracując nad projektem systemu zasilania, ważne jest zbadanie cech procesu produkcyjnego konsumenta. Tutaj niezwykle ważne jest rozważenie i przeanalizowanie różnych sytuacji, nie przeceniając możliwości obiektu. Dodatkowo należy przewidzieć system zasilania rezerwowego. Przykładowymi instalacjami elektrycznymi tego typu mogą być:
- Maszyny dźwigowe instalowane w kopalniach do awaryjnej ewakuacji ludzi w przypadku zagrożenia.
- Pompy chłodzące wielkiego pieca.
- Systemy kanalizacyjne.
Druga kategoria
Jeśli wystąpią przerwy w dostawie prądu dla przedstawicieli tej grupy, może nastąpić zatrzymanie transportu elektrycznego, masowe przestoje drogiego sprzętu itp. 
Dla odbiorców o niezawodności zasilania kategorii 2 konieczne jest również zapewnienie systemów zasilania rezerwowego, ale w odróżnieniu od pierwszej grupy, przerwy w zasilaniu możliwe są w przypadku ręcznego wejścia do układu zasilania awaryjnego. W sytuacjach, gdy system automatycznego zapisywania rezerwy nie wymaga dużych nakładów finansowych w trakcie jego tworzenia, można go zastosować także dla obiektów drugiej grupy.
W całej branży ta grupa jest najliczniejsza. Może zawierać ładunki zbliżone wymaganiami zarówno do pierwszej, jak i trzeciej grupy. Tworząc systemy zasilania dla odbiorców z tej grupy, należy zachować jak największą ostrożność i nie korzystać stale z zasilania awaryjnego.
Wszystkie te wymagania są wyraźnie określone w PUE i w pewnych okolicznościach nie można tworzyć systemów zasilania rezerwowego dla zasilania kategorii 2. Najczęściej przy określaniu poziomu niezawodności dostaw energii stosuje się obliczenia określające minimalne koszty, jakie można uzyskać w czasie przestojów produkcyjnych.
Trzecia kategoria
Do tej grupy zaliczają się wszyscy konsumenci, którzy nie mieszczą się w definicjach dwóch pierwszych. Wśród nich znajdują się budynki mieszkalne, a także produkcja pomocnicza i warsztaty, w których nie prowadzi się produkcji masowej. Zgodnie z przepisami trzecia kategoria niezawodności zasilania odbiorców dopuszcza przerwę w dostawie energii elektrycznej na okres niezbędny do przeprowadzenia prac naprawczych. W takim przypadku czas przestoju nie powinien przekraczać 24 godzin.
Projektując zasilacze dla odbiorców tej kategorii, należy przewidzieć możliwości ułożenia sieci energetycznej i wykonania transformatorów rezerwowych, aby umożliwić szybkie prace renowacyjne.
W oparciu o wymagania określone w przepisach, projektując systemy zasilania wszystkich obiektów, należy wziąć pod uwagę wiele czynników. PUE przewiduje również zmianę grupową, ale tylko w przypadku znaczących zmian procesu technologicznego.
