System wtyków pomiarowych do testowania urządzeń zabezpieczających sieć elektroenergetyczną

fot. Rys. 1. Nowe możliwości dla nowoczesnych rozdzielni: Zakład Energetyczny w Monachium wykorzystuje FAME do kontroli i pomiarów

Na całym świecie sieci elektroenergetyczne podlegają wymianie, modernizacji oraz coraz ściślejszej kontroli. Aby obsługa, konserwacja i modernizacja sieci były prostsze i bezpieczniejsze, Phoenix Contact wprowadziła na rynek swój system kontrolno-pomiarowy FAME.

Zakład energetyczny w Monachium, jedno z największych przedsiębiorstw gospodarki komunalnej w Niemczech, korzysta z tego systemu przy aktualnych modernizacjach oraz w celu zwiększenia dyspozycyjności swojej sieci.

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 inne usługi. Mieszkańcy miasta mogą liczyć na wysoce niezawodne i wygodne dostawy energii przez całą dobę.

Własne zdolności wytwórcze zapewniają elastyczność w dostosowywaniu się

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

Rys. 2. Maximilian Gruner i jego zespół Obwodów Wtórnych Systemów Energetycznych odpowiadają za dobór komponentów zabezpieczających - SWM zdecydował się stosować system FAME na wszystkich poziomach napięć.

Kluczem do zapewnienia bezpieczeństwa zasilania jest nie tylko wytwarzanie energii - dystrybucja ma tu również ważną rolę do odegrania. SWM Infrastruktur, spółka zależna Stadtwerke Monachium, posiada własną sieć, która 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 Maksymilian Gruner - Lider Zespołu 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 wysokie napięcie na napięcie średnie oraz 5184 stacje przekształcające napięcie średnie na niskie. Usterki lub zakłócenia muszą być wykrywane bardzo szybko aby zapewnić niezawodne działanie sieci energetycznej oraz przekierowanie energii do innych linii przesyłowych gdy zajdzie taka konieczność. Wymaga to stałego monitorowania mierzonych wartości, które wykonywane jest przez cyfrowe przekaźniki zabezpieczające sieć. Uzyskują one zmierzone wartości dla używanych przekładników prądowych i napięciowych ze stacji transformatorowych i rozdzielczych. Na przykład, 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”.

Jeszcze dwa lata temu SWM stosowało do tego celu 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 dostępna 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

Phoenix Contact opracowała innowacyjny system złączy kontrolno pomiarowych FAME, aby każde z tych zadań było łatwiejsze, bardziej ustrukturyzowane i przede wszystkim bezpieczniejsze.

Rys. 3. Nowe możliwości w stacjach elekroenergetycznych: Zakład Energetyczny w Monachium modernizuje swoje rozdzielnie z użyciem systemu kontrolno pomiarowego FAME firmy Phoenix Contact.

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 ciągu jednego kroku. Umożliwia to bezpieczne i automatyczne wykonanie wszystkich niezbędnych procesów łączeniowych.” Sekwencja wtyków łączących oraz operacji rozłączenia i połączenia są przewidziane 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.

Rys. 4. Fame oszczędza miejsce przez połączenie podstawowych i rezerwowych zabezpieczeń sieci za pomocą jednej listwy wtyków pomiarowych - następnie, badania zabezpieczeń prowadzi się za pomocą różnie skonfigurowanych wtyków pomiarowych.

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 temu wykonywanie czynności kontrolno pomiarowych jest znacznie łatwiejsze dla personelu technicznego. Aby zapobiec podłączeniu wtyków pomiarowych o tej samej polaryzacji, można zakodować listwy wtyków pomiarowych oraz same wtyki pomiarowe za pomocą dedykowanych kluczy. Jest również możliwe łączenie różnych grup funkcyjnych na znormalizowanej listwie wtyków pomiarowych. Gruner: "Początkowo, na przykład, dla zaoszczędzenia przestrzeni używaliśmy podstawowych i rezerwowych zabezpieczeń nad listwą wtyków pomiarowych z dwoma oddzielnymi wtykami pomiarowymi." (Rysunek 4)

W skład systemu FAME wchodzą również akcesoria takie jak gniazda do wtyków łączeniowych kodowane kolorami, jednopinowe złącza serwisowe. Złącze jednopinowe może 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.

Podsumowanie

System wtyków pomiarowych FAME zapewnia Zakładowi 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 dedykowanego 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." 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.

Phoenix Contact