FAME - innowacyjny system wtyków pomiarowych do testowania urządzeń zabezpieczających sieci elektroenergetyczne

Fot. 1. Maksymylian Gruner i jego zespół Systemów Energetycznych Obwodów Wtórnych odpowiadają za dobór komponentów zabezpieczających - SWM zdecydował się stosować system FAME dla systemów o wszystkich poziomach napięć

Stadtwerke Monachium (SWM) jest jednym z największych przedsiębiorstw usług komunalnych w Europie i jednym z największych zakładów energetycznych w Niemczech. SWM zapewnia niezawodną obsługę klientów w stolicy Bawarii i w jej okolicach, dostarczając już od ponad wieku energię, ogrzewanie oraz usługi. Mieszkańcy miasta mogą liczyć na wysoką niezawodność dostaw energii przez całą dobę.

Jest to możliwe po części dlatego, że przedsiębiorstwo wytwarza większość koniecznej energii we własnym zakresie, łącząc w sposób zrównoważony kogenerację oraz źródła energii wodnej, wiatrowej, słonecznej i geotermalnej. SWM wytwarza znaczną część energii w swoich około 50 zakładach zlokalizowanych w Monachium i okolicach, które zapewniają inteligentne połączenie źródeł odnawialnych i przyjaznej dla środowiska kogeneracji.

Ilość energii produkowanej przez niewielkie elektrownie może być elastycznie zwiększana lub obniżana, dzięki czemu idealnie nadają się one do realizacji dostaw na pokrycie obciążenia podstawowego, równoważąc maksymalne zapotrzebowania i umożliwiając osiągnięcie wysokiego poziomu bezpieczeństwa dostaw.

Na przykład podczas nagłej i nieoczekiwanej burzy powodującej szybkie zaciemnienie i spadek temperatury, konieczne jest zapewnienie dodatkowych 50 MW energii elektrycznej, co równa się pięciokrotności mocy wymaganej do utrzymania oświetlenia w czasie monachijskiego festiwalu piwa - Oktoberfestu.

WYSOKA DOSTĘPNOŚĆ JEST MOŻLIWA DZIĘKI POSIADANIU WŁASNEJ SIECI ZAOPATRZENIA W ENERGIĘ

Fot. 2. Nowe możliwości w stacjach elekroenergetycznych: zakład energetyczny w Monachium modernizuje swoje rozdzielnie z użyciem systemu kontrolno-pomiarowego FAME firmy Phoenix Contact

Kluczem do zapewnienia bezpieczeństwa zasilania jest nie tylko wytwarzanie energii - ważną rolę do odegrania ma tu również sprawna dystrybucja. SWM Infrastruktur, spółka zależna Stadtwerke Monachium, ma własną sieć, którą dostarcza energię do 1,4 miliona mieszkańców stolicy Bawarii - Monachium oraz do ośmiu innych gmin.

"W naszej sieci mamy ponad 12000 kilometrów linii energetycznych, obejmujących wszystkie poziomy napięć" - wyjaśnia Maksymylian Gruner (rys. 1), lider zespół Systemów Energetycznych Obwodów Wtórnych w SWM Services GmbH. Łączna powierzchnia objęta siecią wynosi około 400 kilometrów kwadratowych.

Posiadanie własnych stacji elektroenergetycznych ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia wysokiej dostępności sieci SWM. Obejmuje ona dziewięć stacji przekształcających bardzo wysokie napięcie na napięcie wysokie, 328 przekształcających to ostatnie na napięcie średnie oraz 5184 stacje przekształcające napięcie średnie na niskie.

Usterki lub zakłócenia muszą być wykrywane bardzo szybko, aby zapewnić niezawodne działanie sieci oraz ewentualnie przekierowanie energii do innych linii przesyłowych, gdy zajdzie taka konieczność. Wymaga to stałego monitorowania mierzonych wartości, co wykonywane jest przez cyfrowe przekaźniki zabezpieczające sieć.

Pozyskują one wartości zmierzonych wielkości z przekładników prądowych i napięciowych ze stacji transformatorowych i rozdzielczych. Przykładowo niezawodnie wykrywane są awarie wywołane przez drzewa upadające na linie energetyczne i powodujące zwarcia. "Przekaźnik zabezpieczający sieć włącza wyłącznik, który z kolei odcina zasilanie dotkniętej awarią linii", wyjaśnia Gruner. "Ze względu na olbrzymie znaczenie, jakie przekaźniki zabezpieczające sieć mają dla zapewnienia bezpieczeństwa dostaw, regularnie wykonujemy testy zabezpieczeń", dodaje.

Jeszcze dwa lata temu SWM do ostatniego z celów stosowało złącza i listwy kontrolne z gniazdami pomiarowymi. Podczas wykonywania testów takiego systemu zabezpieczającego operacje na złączkach pomiarowych dodatkowo otwierają, a co za tym idzie, wyłączają sygnały oraz kolejno włączają zestyki. Redundantne zabezpieczenie linii energetycznych średniego napięcia jest wówczas dostępne tylko dla wybranych linii.

Błędy występujące podczas testów systemu zabezpieczającego mają poważny wpływ na nieredundantne systemy zabezpieczające, zagrażając bezpieczeństwu dostaw lub powodując uszkodzenie lub zniszczenie poszczególnych komponentów systemu.

WYSTARCZY TYLKO PODŁĄCZYĆ I PRZETESTOWAĆ ZA POMOCĄ FAME

Fot. 3. FAME oszczędza miejsce przez połączenie podstawowych i rezerwowych zabezpieczeń sieci za pomocą jednej listwy wtyków pomiarowych; następnie prowadzi się badania zabezpieczeń za pomocą różnie skonfigurowanych wtyków pomiarowych

Phoenix Contact opracował innowacyjny system złączy kontrolno-pomiarowych FAME, aby każde z tych zadań było łatwiejsze, bardziej ustrukturyzowane i przede wszystkim bezpieczniejsze (rys. 2). Kolejną zaletą FAME jest szybki czas połączenia, skracający czas przygotowania do testów o połowę.

Jak mówi Gruner: "Fame pozwala podłączyć złożony układ kontrolno-pomiarowy do urządzenia zabezpieczającego w jednym kroku. Umożliwia to bezpieczne i automatyczne wykonanie wszystkich niezbędnych procesów łączeniowych." Sekwencja wtyków łączących oraz operacji rozłączenia i połączenia jest przewidziana w złączu, co wyklucza możliwość wystąpienia błędów. Dostępnych jest wiele wzorów listew do obwodów zabezpieczeń, z wieloma seryjnymi sekwencjami przełączania zacisków przekaźników, realizowanych w jednym równolegle kontrolowanym kroku.

Takie rozwiązanie eliminuje szereg możliwych błędów, takich jak otwarte połączenia lub ustawienie mostków zwierających dla przekładników prądowych. Technik wykonujący badanie systemu zabezpieczającego może skupić się jedynie na okablowaniu wtyku pomiarowego. W ten sposób jesteśmy w stanie jeszcze bardziej zwiększyć bezpieczeństwo poprzez zastosowanie wstępnie zmontowanego wtyku pomiarowego.

Dzięki powyższemu wykonywanie czynności kontrolno-pomiarowych jest znacznie łatwiejsze dla personelu technicznego. Aby zapobiec podłączeniu wtyków pomiarowych o tej samej polaryzacji, można zakodować listwy elementów pomiarowych oraz same wtyki pomiarowe za pomocą dedykowanych kluczy.

Jest również możliwe łączenie różnych grup funkcyjnych na znormalizowanej listwie wtyków pomiarowych. "Początkowo dla zaoszczędzenia przestrzeni używaliśmy podstawowych i rezerwowych zabezpieczeń nad listwą wtyków pomiarowych z dwoma oddzielnymi wtykami pomiarowymi" - stwierdza Grüner (rys. 3).

W skład systemu FAME wchodzą również akcesoria takie jak gniazda do wtyków łączeniowych kodowane kolorami oraz jednopinowe złącza serwisowe. Te ostatnie mogą być używane do wykonywania pojedynczych pomiarów lub do szybkiego i skutecznego odłączenia cewki wyzwalającej wyłącznika wysokiego napięcia z urządzenia zabezpieczającego.

System FAME jest także wyposażony w technologię zabezpieczającą przed dotknięciem, zarówno w obszarze wtyku, jak i w obszarze łączenia. Zwarcie obwodów przekładników prądowych może być wykonane za pośrednictwem wtykowych mostków bezpośrednio na listwie wtyku pomiarowego. Ponadto, nie ma potrzeby stosowania dodatkowej listwy złączy do obwodów przekładnikowych.

FAME - system kontrolno-pomiarowy wyposażony w połączenia push-in Wysoki stopień bezpieczeństwa podczas badań: w trakcie wyjmowania wtyku opatentowany mechanizm uchwytu obrotowego zapewnia łatwość obrócenia i dokładne odstępy sygnalizacji FAME jest nowym, innowacyjnym systemem kontrolno-pomiarowym dla wszystkich zadań kontrolnych i pomiarowych dla systemów łączeniowych średniego oraz wysokiego napięcia w urządzeniach zabezpieczających sieci elektroenergetyczne, transformatory, generatory i silniki. Wyposażony jest on w połączenia push-in lub połączenia śrubowe. Skomplikowane operacje łączeniowe mogą być teraz wykonywane w ramach jednej procedury kontrolno-pomiarowej. Opatentowany obrotowy uchwyt bezpieczeństwa zapewnia zachowanie dokładnych odstępów dla sygnałów z wykorzystaniem minimalnego wysiłku. Wielu użytkowników instaluje system FAME bezpośrednio na drzwiach rozdzielnicy. Dzięki temu te ostatnie nie muszą być otwarte podczas przeprowadzania badania, co poprawia dostępność oraz ułatwia wykonanie pomiarów - nawet przez podwykonawców. Pomiary przy użyciu FAME mogą być wykonywane, nawet jeśli systemy nie są włączone. W takich przypadkach zapasowe urządzenie zabezpieczające zostaje podłączone z wykorzystaniem wtyku pomiarowego FAME (urządzenie zapasowe zapewnia stały poziom bezpieczeństwa sieci). Nawet jeśli urządzenie zabezpieczające zawiedzie, badanie może być kontynuowane. Do czasu wymiany wadliwego urządzenia, tymczasowy zamiennik może być szybko i łatwo podłączony poprzez system FAME. Ponieważ system modułowy może być dostosowany do bieżących potrzeb, możliwe jest jego dopasowanie do dowolnej postaci obwodów. Użytkownik, wykorzystując narzędzia programowe, konfiguruje system, który następnie jest montowany i dostarczany przez Phoenix Contact. Dostępne są również standardowe konfiguracje zgodnie ze specyfikacjami VDE i FNN.

PODSUMOWANIE

System wtyków pomiarowych FAME zapewnia zakładowi energetycznemu w Monachium większą elastyczność, a jednocześnie zwiększenie bezpieczeństwa i funkcjonalności. "Zalety systemu to między innymi przejrzyste nachodzenie na siebie zestyków oraz wtyki pomiarowe przeznaczone dla danego zastosowania.

Są to dwie rzeczy, których nawet przełącznik obrotowy nie może zaoferować" - mówi Grüner. "Inną zaletą jest wysokiej jakości prowadnica we wtyczce, która zapobiega rozłączeniu wtyku przy ustawieniu pod kątem", dodaje. Dostępne są trzy "czasy połączenia" dla dowolnego przypisania zestyków (na przykład: długi zestyk dla sygnału wyłączenia i sygnałów pomocniczych, średni zestyk dla obwodów napięciowych oraz krótki zestyk dla przekładników prądowych). Zestyk nieprzypisany może służyć jako ślepy zestyk.

Ilustracja tytułowa: Nowe możliwości dla nowoczesnych rozdzielni: zakład energetyczny w Monachium wykorzystuje FAME do kontroli i pomiarów

Bernd Schairer
Dariusz Chiliński
Phoenix Contact
www.phoenixcontact.pl