– Alimentarea fara intrerupere a consumatorilor

Sa vedem care este situatia accesarilor acestui articol la 01.11.2009:

  

Judecand dupa numarul accesarilor peste 6000 in doi ani se pare ca subiectul prezinta interes. Noi avem modelul experimental. Putem sustine proiectarea necesara lansarea produsului pe piata!

INTRODUCERE

 

În lucrare este prezentat un dispozitiv de anclanşare automată a rezervei dedicat consumatorilor sensibili la goluri de tensiune cu durată mai mare de 8 milisecunde, ce beneficiază de două sau mai multe alimentări cu energie electrică din surse diferite.

Dispozitivul DUAAR asigură în mod permanent alimentarea consumatorilor din sursa de energie cu parametrii cei mai buni, comutarea de pe o sursă pe alta făcându-se în maxim 4 milisecunde.

  1. CONSIDERAŢII GENERALE Impactul negativ al golurilor de tensiune asupra calităţii energiei electrice furnizate consumatorilor este deosebit de important şi depinde de tipul acestor goluri de tensiune cât şi de curbele de acceptabilitate ale diferitelor clase de echipamente consumatoare de energie electrică. Golul de tensiune se defineşte ca o reducere bruscă de tensiune, sub un nivel de prag, urmată de o revenire după un interval de timp relativ scurt. Nivelul acestei perturbaţii ce afectează negativ consumatorii este determinat atât de procentul de reducere al tensiunii cât şi de durată. Efectele golurilor de tensiune asupra unei anumite clase de echipamente sunt cuantificate prin curbele de acceptabilitate care reprezintă graficul unei funcţii de delimitare a condiţiilor de funcţionare a unui echipament atunci când nivelul tensiunii variază în timp. În figurile 1.a, 1.b, 1.c sunt prezentate curbele de acceptabilitate recunoscute international:

Figura 1.a. Curba CBEMA (Computer Business Equipament Manufactures Association)

Figura 1.b. Curba ITIC Information Technology Industry Council / 2000

Figura 1.c. Curba SEMI (Semiconductor Equipment and Materials International Group / 1998)

Din analiza celor trei curbe se poate concluziona că durata maxim acceptată a unui gol total de tensiune, în timpul căruia tensiunea scade la zero, este cuprinsă între 8,33 ms (curba CBEMA ) şi 20 ms ( curba ITIC, SEMI ). Este evident că pentru goluri de tensiune în timpul cărora tensiunea nu dispare total durata de timp acceptată va fi mai mare.În prezent, securizarea alimentării cu energie electrică a consumatorilor  se realizează cu ajutorul dispozitivelor clasice de anclanşare automată a rezervei ( AAR ), alimentate din două surse de energie independente. Aceste dispozitive AAR clasice impun anumite condiţii de funcţionare, iar comutarea consumului de energie de pe o sursă pe alta este realizat prin intermediul a două contactoare tetrapolare cu contacte în mişcare. Schema de AAR clasic are ca şi caracteristică pauza de AAR la care se mai adaugă timpul propriu de acţionare al elementelor de sesizare a minimei tensiuni şi timpul propriu de acţionare al celor două contactoare de forţă, acţionarea dispozitivului fiind permisă numai dacă a fost deconectată în prealabil calea alimentării normale, la dispariţia tensiunii pe aceasta, şi dacă tensiunea pe calea de rezervă are valoarea minimă de funcţionare admisă.În consecinţă, cel mai rapid dispozitiv de AAR clasic va produce la ieşirea sa un gol de tensiune de cel puţin 500 milisecunde cu efecte negative asupra consumatorilor, traduse în pierderea datelor ce rulează în acel moment pe calculatoare, stingerea iluminatului fluorescent, afectarea funcţionării lifturilor sau a  proceselor industriale sensibile.Dispozitivul ultrarapid de anclanşare automată a rezervei DUAAR vine să completeze gama echipamentelor destinate securizării alimentărilor cu energie electrică.

2. DESCRIEREA DISPOZITIVULUI

Dispozitivul ultrarapid de anclanşare automată a rezervei este dedicat consumatorilor sensibili la goluri de tensiune cu durata mai mare de 4 milisecunde ce beneficiază de două sau mai multe alimentări cu energie electrică din surse diferite, având rolul de a realimenta ultrarapid consumatorul prin comutarea acestuia pe sursa de energie cu parametrii cei mai buni.

Dispozitivul DUAAR este alimentat din două surse de energie de joasă tensiune fazate şi este capabil să furnizeze la ieşire energie electrică atâta timp cât cel puţin una din surse are tensiune cu valoare cuprinsă în domeniul admisibil setabil.

DUAAR este un dispozitiv static, realizat din componente electronice de forţă şi de comandă, în variantă monofazată sau trifazată, constând în principal dintr-un bloc de decizie , comandă şi alimentare ( BDCA ), două contactoare statice ( CS ), un releu de supraveghere a fazelor ( RSF ), un releu de protecţie la suprasarcini şi scurtcircuite ( P )  şi un traductor de curent ( TC ).Utilizarea DUAAR, comparativ cu dispozitivul clasic de anclanşare automată a rezervei, oferă următoarele avantaje :

• permite realimentarea ultrarapidă a consumatorilor (maxim 4 milisecunde), comutarea consumatorului de pe o alimentare pe alta se face practic fără întreruperea tensiunii şi ori de câte ori parametrii de calitate ai tensiunii pe alimentarea în funcţie ies din domeniul admisibil setat ;
• limitarea substanţială a solicitărilor termice şi electrodinamice la curenti de scurtcircuit generati de defecte de izolatie in aval de DUAAR, datorita protectiilor ultrarapide ;
• asigură echilibrarea dinamică a celor două reţele de alimentare datorită faptului că dispozitivul DUAAR îşi alege în permanenţă sursa cu tensiunea cea mai mare, cu condiţia ca aceasta să se afle în domeniul admisibil setat ;
• elimină multitudinea de condiţii ce trebuie asigurate la funcţionarea dispozitivului clasic de anclanşare automată a rezervei ;
• supratensiuni de comutatie minime la trecerea de pe o sursa pe alta ;
• nu produce zgomote sau vibratii ;
• comutarea de pe o sursa pe alta nu este sesizata nici de cei mai sensibili consumatori ;
• fiabilitate ridicata datorita comutatiei statice ;
• asigura protectia consumatorului la supratensiuni si limiteaza efectele distructive la consumatori in cazul unor scurtcircuite.

In cazul în care ambele surse de alimentare cu energie electrică sunt valide, comutarea consumului pe sursa cu parametrii mai buni are loc practic fără a afecta sinusoida tensiunii la consumator, frecvenţa comutării de pe o sursă pe alta, oricât de mare ar fi, este insesizabilă pentru consumatorii cei mai sensibili : calculatoare, iluminat fluorescent şi procese tehnologice speciale.Domeniul de utilizare al DUAAR este deosebit de larg. El poate fi realizat in variante monofazate sau trifazate, cu puteri pana la 350 kW. In aceste conditii, DUAAR isi gaseste aplicabilitatea incepand de la aplicatii casnice pana la asistarea consumului unor procese tehnologice sau manifestari publice extrem de importante si sensibile. DUAAR elimina practic pauza necesara comutarii de pe o sursa pe alta a dispozitivelor clasice. Acest atribut confera avantaje deosebit de importante beneficiarilor prin evitarea consecintelor economice si psihologice care sunt legate de intreruperi chiar de scurta durata a alimentarii cu energie electrica. Protectia DUAAR in cazul unui scurtcircuit in aval de acesta asigura intreruperea alimentarii intr-un timp de circa 10 ms, timp sufficient de scurt pentru a asigura o protectie eficienta la efecte termice si electrodinamice atat a dispozitivului DUAAR cat si a circuitelor din aval si amonte de acesta. Protectia DUAAR este deosebit de eficace atat pentru scurtcircuite cat si pentru suprasarcini. In cazul suprasarcinii, DUAAR se autoprotejeaza prin monitorizarea permanenta a temperaturii elementelor proprii aflate pe calea de curent. Dupa atingerea pragului critic de temperatură pe elementele de comutaţie aflate în funcţie, DUAAR comandă comutarea sarcinii pe cealaltă cale de curent, cu condiţia  ca parametrii de tensiune ai acestei căi de alimentare să se afle în domeniul admisibil setat. DUAAR poate emite semnale de avertizare a regimului de suprasarcina in timp util permitand operatorilor umani sa ia masuri de reducere a incarcarii circuitelor asistate. Dacă situatia critică persistă, la depasirea pragului critic de temperatură a elementelor din DUAAR aflate pe ambele căi de alimentare, dispozitivul comandă deconectarea selectivă pe trepte de prioritate a unor părti din consumul asistat.Echiparea DUAAR cu protectii proprii la supratensiuni atmosferice asigură implicit şi protecţia consumului asistat la aceste regimuri foarte daunatoare pentru instalatiile si receptoarele electrice

Auditoriu la prezentarea DUAAR la PSC 2006 Timisoara

3. FUNCTIONAREA DISPOZITIVULUI

Schema bloc a DUAAR monofazat, conform fig.2, se compune din următoarele elemente:

– Doua contactoare statice monofazate CS-1 , CS-2;

– Bloc de decizie, comandă si alimentare BDCA;

– Doua relee de supraveghere a fazelor RSF1, RSF2;

– Releu de protecţie la suprasarcini şi scurtcircuite P

Figura 2. DUAAR monofazat – schema bloc

Cele două contactoarele statice CS funcţionează în opoziţie şi au rolul de a asigura alimentarea cu energie electrică a consumatorilor, din una din cele două surse de energie, fiind comandate BDCA.

BDCA analizează şi compară în permanenţă valorile tensiunii celor două surse fazate, între ele sau faţă de o valoare de referinţă (tensiunea nominală). Criteriul de decizie al blocului BDCA este selectat manual de către operatorul uman, astfel încât consumatorul să fie alimentat în orice moment ori din sursa cu tensiunea cea mai mare, ori din sursa cu tensiunea cea mai apropiată de tensiunea nominală.

Indiferent de regimul de funcţionare ales, timpul de comutare a sarciniii de pe o sursă pe alta este extrem de scurt. În cel mai defavorabil caz, în care tensiunea pe calea aflată în funcţie ar dispărea total, golul de tensiune la ieşirea dispozitivului ultrarapid de anclanşare automată a rezervei va avea o durată de cel mult 4 ms, insesizabil la consumatori.

Cele două relee de supraveghere a fazelor  RSF au rolul de a inhiba comanda de acţionare a contactorului static corespunzător, atunci când tensiunea unei surse iese din domeniul admisibil cuprins între o valoare minimă şi o valoare maximă, valori setabile pentru fiecare releu în parte.

Releul de protecţie P comandă blocarea temporizată sau instantanee a celor două contactoare statice în momentul în care traductorul de curent  sesizează o suprasarcină sau un scurtcircuit în aval de dispozitivul ultrarapid de anclanşare automată a rezervei.

Varianta trifazată a dispozitivului este alcătuită în principiu din trei dispozitive monofazate.

Contactoarele statice sunt comandate două câte două, pe fazele de acelaşi nume R, S si T ale celor două surse primare de alimentare, de câte un bloc BDCA. Cele trei blocuri BDCA analizează şi compară în permanenţă valorile tensiunii celor două surse fazate, pe fazele de acelaşi nume.

Se poate opta pentru unul din cele două regimuri de funcţionare:

a) consumatorul să fie alimentat în permanenţă din fazele cu tensiunea cea mai mare;

b) consumatorul să fie alimentat în permanenţă din fazele cu tensiunea cea mai apropiată de tensiunea nominală.

În situaţia în care tensiunile de pe fazele ambelor surse se află în domeniul admisibil setat, consumatorii sunt alimentaţi în permanenţă ori din fazele cu tensiunea cea mai mare ori cea mai apropiată de valoarea nominală, prin  selectarea manuală a unia din  aceste două  regimuri. În funcţie de valorile acestor tensiuni, este posibil ca în acelaşi timp receptoarele de energie electrică să fie alimentate dintr-o singură sursă sau din ambele surse ( două faze dintr-o sursă şi o fază din cealaltă sursă ).

Releul de protecţie P comandă blocarea temporizată sau instantanee a două, patru sau  şase contactoare statice în momentul în care  traductorul de curent de pe o fază, două sau toate cele trei faze sesizează o suprasarcină sau un scurtcircuit în aval de dispozitivul ultrarapid de anclanşare automată a rezervei.

CONCLUZII

Echipamentul a fost testat in laborator. Oscilograma din fig. 3, capturată în momentul dispariţiei totale a tensiunii pe calea aflată în funcţie, confirmă caracteristicile enuntate.

Fig. 3. Oscilograma tensiunii la ieşirea DUAAR, la momentul comutării de pe o sursă pe alta

Auditoriu la prezentarea DUAAR la PSC 2006 Timisoara

BIBLIOGRAFIE

[ 1 ] Goluri de tensiune. Autor : dr. ing. Mihaela Marilena Albu – Revista Energetica feb 2004

[ 2 ] Brevet de inventie 120996/30.03.2007 autori Calugaru Stefan si Constantin Stoian

[ 3 ] DUAAR , CEE 2005, Targoviste, Calugaru Stefan, Stoian Constantin, Rusu Lucian