Volba druhu, dimenze a provozních vlastností nouzového zdroje elektrické energie, technické normy

6.3.4.13

Volba druhu, dimenze a provozních vlastností nouzového zdroje elektrické energie, technické normy

Ing. Vítězslav Šťastný, CSc. a kolektiv

Technické, provozní a organizační možnosti lze rozdělit do následujících skupin:

• První skupinu tvoří opatření týkající se výběru zdrojů zásobujících elektrickou energií odběratele připojené na DS či LDS. Cílem rozhodovacího procesu je výběr vhodného typu a jeho parametrů technických i vlastností provozních, určení počtu zdrojů, a to zejména z hlediska závislosti či nezávislosti vzájemné (interní) i vůči nadřazenému dodavateli (externí).

• Do externí nezávislosti zařazujeme i možnost využití diverzifikace primární energie (druhu paliva) pro výrobu elektřiny. U odběrů citlivých na jakékoliv přerušení (i krátkodobé) je nezbytný výběr zdrojů zcela nezávislých na okolním systému a v takových případech je třeba použít vícenásobné zabezpečení v počtu a vlastnostech zdrojů. Obvykle se uplatní automatické systémy umožňující ostrovní provoz zdrojů (s limitovaným zatížením, nebo tzv. "sjetí do vlastní spotřeby zdroje“). Vhodné je realizovat v takových případech zdroj elektrické energie se schopností rozběhu (startem) ze tmy.

• Do druhé skupiny lze zařadit opatření, která se týkají volby technických parametrů a provozních vlastností silových prvků distribučního systému, jejich řazení (pospojování) do vhodné konfigurace, umožňující překlenutí porušených nebo plánovitě vypnutých prvků DS. Souvisí to s aplikací systému preventivní údržby a možností vytvářet záložní napájecí směry, a to za použití manuálně prováděných manipulací, případně využitím automatických systémů. Zavádění automatizace pronikavě snižuje dobu potřebnou pro změnu konfigurace, nelze však automatické systémy zavádět obecně, je třeba rozvíjet distribuční systém v intencích pevně stanovených koncepčních zásad.

V této kapitole se budeme zabývat problematikou výběru vhodných opatření využitých k reálnému zvýšení úrovně spolehlivosti dodávky elektrické energie odběratelům, a to zejména v oblasti zdrojů, které lze využít v případech, kdy ze strany dodavatele dojde k přerušení dodávky elektrické energie, a to bez ohledu na místo poruchy a rozsah výpadku. Bylo již v předchozí kapitole poukázáno, že v takových případech je vhodným prostředkem záložní zdroj situovaný u samotného odběratele nebo v areálu, kde zabezpečuje dodávku pro skupinu odběratelů. Součástí kapitoly je i doporučení, jak rozdělit záložní zdroje podle jejich funkce na dvě základní skupiny:

• Nouzové zdroje

• Náhradní zdroje

Technické normy a provozní předpisy pro nouzové zdroje

Dříve než se budeme věnovat specifikaci charakteristických vlastností záložních zdrojů a jejich využití v provozu distribučních soustav, je třeba si uvědomit, že v oblasti provozních vlastností, technických parametrů, realizaci a provozu těchto zdrojů je uplatněna celá řada technických norem a provozních předpisů, které musíme více či méně při konkrétních aplikacích respektovat.

Problematika nouzových elektrických zdrojů je natolik široká, že z pohledu platných technických norem zasahuje do oblastí:

• pístových spalovacích motorů,

• točivých elektrických strojů,

• spínacích a řídicích zařízení a rozváděčů,

• krytí elektrických předmětů a zařízení,

• ochrany před úrazem elektrickým proudem pracovních strojů,

• mechanických vibrací,

• vysokofrekvenčního rušení,

• zkušebnictví a požární bezpečnosti

• a řady dalších oborů.

 NahoruTechnické normy

Technické normy pro oblast nouzových elektrických zdrojů existují ve dvou základních úrovních. První úroveň tvoří ucelený soubor speciálních norem vydaných mezinárodní normalizační organizací ISO jako řada ISO 8528 Střídavá zdrojová soustrojí poháněná pístovými spalovacími motory.

Tento soubor obsahuje 12 základních norem:

• ISO 8528-1:1993 Část 1: Použití, jmenovité údaje a vlastnosti

• ISO 8528-2:1993 Část 2: Motory

• ISO 8528-3:1993 Část 3: Střídavé generátory

• ISO 8528-4:1993 Část 4: Řídicí a spínací přístroje

• ISO 8528-5:1993 Část 5: Zdrojová soustrojí

• ISO 8528-6:1993 Část 6: Metody zkoušení

• ISO 8528-7:1994 Část 7: Technické údaje pro specifikaci a návrh

• ISO 8528-8:1995 Část 8: Požadavky a zkoušky pro zdrojová soustrojí malého výkonu

• ISO 8528-9:1995 Část 9: Měření a hodnocení mechanických vibrací

• ISO 8528-10:1999 Část 10: Měření hluku šířeného vzduchem

• ISO 8528-11:1999 Část 11: Dynamické nepřerušitelné systémy napájení

• ISO 8528-12:1999 Část 12: Nouzové napájecí systémy

Z pohledu souvisících norem je možné uvést:

• EN 12601:2002 Střídavá zdrojová soustrojí poháněná pístovými spalovacími motory – Bezpečnost

• ISO 2954:1975 Vibrace strojních zařízení s rotačním a vratným pohybem

• ISO 3046:1986 Pístové a spalovací motory

• ISO 6826:1982 Pístové a spalovací motory. Požární ochrana

• ISO 8178:1994 Pístové a spalovací motory. Měření emisí

• Soubor norem IEC 34 Točivé elektrické stroje

• Soubor norem EN 60439 a IEC 439 Rozváděče

• CISPR 12 a 14 Vysokofrekvenční rušení

Druhá úroveň je tvořena národními normami ČSN. Do této skupiny patří:

• Soubor ČSN ISO 8528-1 až 9, které jsou identické s ISO 8528-1-9

• ČSN EN 12601:2002 Střídavá zdrojová soustrojí poháněná pístovými spalovacími motory – Bezpečnost

• Soubor ČSN ve třídě 09 00 Spalovací motory, ve třídě 09 07 Pístové spalovací motory

• ČSN 33 2000-4-41 Ochrana před úrazem elektrickým proudem

• ČSN 33 2200 Bezpečnost elektrických zařízení pracovních strojů

• ČSN 33 0430 Ochranné kryty elektrických zařízení a předmětů

• ČSN EN 60073 Kódování sdělovačů a ovládačů pomocí barev

• ČSN EN 60529 Stupně ochrany krytem (IP-kód),

• ČSN 01 1413 Mechanické kmitání. Pružné hřídelové spojky

 NahoruZákladní požadavky

Základní požadavky lze vyjádřit následovně:

• Použití

• Jmenovitá výkonnost

• Třídy provedení

• Charakteristické znaky

• Normalizované srovnávací podmínky

• Podmínky na místě montáže

• Provozní vlastnosti

Samostatnou speciální skupinu nouzových zdrojů tvoří zdroje UPS (zdroje nepřerušitelného napájení). Požadavky na tyto zdroje jsou obsaženy v normě ISO 8528-11.

 NahoruPoužití

Zdrojová soustrojí jsou definována jako technická zařízení sestavená z jednoho nebo více pístových spalovacích motorů a jednoho nebo více generátorů, včetně součástí na přenos mechanické energie (spojky, převodovky apod.). Jsou určena pro AC zdrojová soustrojí, která pohánějí benzinovými a dieselovými motory synchronní nebo asynchronní generátory pro všeobecné použití v průmyslu, energetice, zdravotnictví a terciární sféře.

Norma ISO 8528-8 stanovuje podmínky pro zdrojová soustrojí s výkonem do 10 kW pro výrobu AC nebo DC proudu s napětím do 500 V s použitím v domácnostech, při rekreaci a v průmyslu. Tato soustrojí jsou obvykle přenosná nebo pojízdná a jsou užívána a obsluhována osobami bez elektrotechnické kvalifikace (laiky). Pro speciální použití (napájení nemocnic, výškových budov apod.) musí být splněny další doplňující požadavky. Záložní zdrojová soustrojí se používají k výrobě elektrické energie pro trvalé (bez účasti veřejné distribuční sítě) špičkové a záložní napájení. Při paralelním provozu pracuje zdrojové soustrojí ve spojení s jiným zdrojem napájení s vhodným kmitočtem, napětím a sledem fází. V případě paralelního provozu s veřejnou distribuční sítí je nutná dohoda a povolení příslušné distribuční společnosti.

 NahoruJmenovitá výkonnost

Definování jmenovitých výkonností je nutné pro to, aby výrobce stanovil zaručenou hodnotu výkonu soustrojí, který bude při stanovených provozních podmínkách. Z tohoto důvodu je nutné definovat následující pojmy:

1. Výkon zdrojového soustrojí – jako výstupní výkon, který je k dispozici na svorkách zdrojového soustrojí, kromě elektrického výkonu spotřebovaného důležitými nezávislými pomocnými zařízeními. Jmenovitá výkonnost zdrojových soustrojí musí být vyjádřena v kW při jmenovitém kmitočtu 50 Hz a účiníku 0,8

2. Trvalý výkon…