Gdańskie Dni Elektryki 2006
Nowe techniki i technologie w instalacjach, automatyce i napędach elektrycznych

 W budynku NOT 22-23 XI 2006 r. odbyły się tradycyjne – bo już XXXI Gdańskie Dni Elektryki(GDE), o charakterze konferencji naukowo-technicznej pod hasłem „Nowe techniki i technologie w instalacjach, automatyce i napędach elektrycznych”.

Patronat nad GDE 2006 objął wojewoda pomorski, a organizatorem był jak co roku Oddział Gdański Stowarzyszenia Elektryków Polskich (SEP).

GDE to w pewnym sensie święto elektryków i automatyków województwa pomorskiego, tym bardziej że impreza ta ma charakter otwartego forum wymiany poglądów – szczególnie pomiędzy osobami zajmującymi się projektowaniem, eksploatacją obiektów technicznych oraz wprowadzaniem nowych rozwiązań technicznych w sterowaniu i zasilaniu odbiorników elektrycznych. Uczestnictwo w wykładach pracowników uczelni technicznych, instytutów, elektroenergetyki zawodowej oraz w prezentacjach firm wystawiających sprawia, że odwiedzający stoiska GDE poznają nowe produkty i technologie. Mają oni także możliwość pośredniego (w czasie wykładów) i bezpośredniego (w czasie dyskusji plenarnych, w kuluarach, w trakcie spotkania koleżeńskiego) kontaktu z wysokiej klasy specjalistami z różnych dziedzin elektrotechniki i automatyki. Przekrój wiekowy osób odwiedzających GDE jest więc szeroki – od uczniów szkół średnich, zazwyczaj technicznych, aż do emerytów, którzy są równie chłonni aktualnych problemów eksploatacyjnych i wykonawczych co ich młodsi koledzy.

Przy szerokim udziale firm elektroenergetycznych część z 37 wystawców poruszała w czasie prezentacji i wystawy w sposób rozszerzony zagadnienia automatyki i sterowania. Można tu wymienić firmy: Medcom, Dehn Polska, Jean Muller Polska, Sonel, Biall, Comel Gdańsk, Automatic Systems Enginering i Twelvee Electric.

Od starszych szybko uczą się młodsi, o czym mogli przekonać się odwiedzający stoisko przedstawicieli koła robotyki z Zespołu Szkół Chłodniczych i Elektronicznych w Gdyni, prezentujący możliwości nowego systemu Lego Mindstorms, skutecznie wprowadzającego przez zabawę dzieci i młodzież w świat działania robotów.

W czasie pierwszego dnia wykładów poruszano m.in. zagadnienia z zakresu energetyki jądrowej (wykład „Dlaczego istnieje w Polsce konieczność budowy elektrowni jądrowych?”, Marecki J., Duda M.), odnawialnej, w tym automatyzacji elektrowni wodnej Smolice, dla której przedstawiono szczegółowy opis parametrów i funkcji realizowanych przez urządzenia wchodzące w skład układów automatycznego sterowania pracą hydrozespołów („Automatyzacja elektrowni wodnej Smolice”, Ciechacki R., Downar D., Pastwa D.).

Extra online

Urządzenia automatyki umożliwiają samoczynne sterowanie pracą elektrowni, uwarunkowane odpowiednim poziomem wody. Zezwolenie na start hydrozespołu wymusza jego automatyczny rozruch, synchronizację z pełnym pakietem odpowiednich zabezpieczeń pod (nad) napięciowych, pod (nad) częstotliwościowych, nadprądowych oraz składowej przeciwnej prądu.

Szeroki zarys zasad wykonywania instalacji elektrycznych w przemyśle i ich zabezpieczaniu z uwzględnieniem systemów wyrównywania potencjałów pełniących istotną rolę w wewnętrznej ochronie odgromowej obiektów budowlanych oraz w ograniczaniu zagrożeń przepięciowych urządzeń i systemów automatyki i sterowania przedstawiono w referatach Markiewicza “Instalacje elektryczne przemysłowe” oraz Sowy “Systemy wyrównywania potencjałów w nowoczesnych obiektach budowlanych”.

Uzupełnienie tej części wykładu stanowiły produkty prezentowane na stoiskach firm ZPUE SA Włoszczowa (stacje transformatorowe, linie napowietrzne, układy zdalnego sterowania w elektroenergetyce), DEHN (ograniczniki przepięć i systemy uziemień), COMEL Gdańsk – dystrybutora m.in. układów falownikowych ABB, systemów rozdziału energii i automatyki (SELCO), aparatury pomiarowej (LUMEL), łączników elektrycznych (APATOR).

Ważne informacje dla projektantów instalacji niskiego napięcia, bo dotyczące istotnych zmian w ochronie przeciwporażeniowej, zawarto w referacie “Ewolucja normalizacji ochrony przeciwporażeniowej w urządzeniach niskiego napięcia”, Musiał E.

Zapis dopuszczający kierowanie się powszechnie uznanymi regułami technicznymi przy braku odpowiednich dokumentów rangi norm europejskich (EN) lub dokumentów harmonizacyjnych (HD) podano na początku arkusza [PN-HD 60364-5-51: 2006 (U) Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Część 5-51: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego – Postanowienia ogólne. Zastępuje PN-IEC 60364-5-51: 2000]. Zasada ta może być stosowana w celu rozwiązania problemów eksploatacyjnych lub znalezienia poprawnych rozwiązań technicznych urządzeń i instalacji, dla których nie ma właściwych norm zharmonizowanych. W przypadku braku takich norm producent dla urządzenia powinien zastosować wymagania zaakceptowane przez jednostkę kompetentną, a w przypadku instalacji przy braku dokumentów EN lub HD należy stosować w kolejności:

  • normy krajowe wprowadzające wymagania HD,

  • wymagania właściwej normy krajowej,

  • normę IEC albo właściwą normę krajową innego kraju (o odpowiednim poziomie technicznym).

Przykładowe wykorzystanie wymagań normy zharmonizowanej dla łączników elektronicznych stosowanych w układach sterowania z zastosowaniem dodatkowych czujników zewnętrznych, np. temperatury, natężenia oświetlenia, wilgotności itd. podano w prezentacji “Badania typu łączników elektronicznych”, Olesz M., Łuszcz J.

Referat ten uwypukla złożony proces projektowania układów automatyki przy uwzględnieniu wymagań normalizacyjnych z zakresu dyrektyw niskonapięciowej (LVD) i kompatybilności elektromagnetycznej (EMC) istotnie wpływających na konstrukcję urządzenia. Normy zharmonizowane wymuszają zastosowanie dobrej jakości i odpornych na podwyższoną temperaturę materiałów, które nie będą ulegały zniszczeniu w czasie prób trwałości, badaniu wytrzymałości mechanicznej, odporności na podwyższoną temperaturę, żar, prądy pełzające. Urządzenia powinny być wyposażone w odpowiednie zabezpieczenia wykluczające brak zagrożeń otoczenia w czasie pracy w warunkach normalnych oraz przy zwarciach i przeciążeniach. Jednocześnie zastosowanie prawidłowych rozwiązań konstrukcyjnych w zakresie dyrektywy LVD może powodować trudności w dotrzymaniu wymagań dyrektywie EMC. Przykładem może być dobór elementów biernych w sposób wykluczający nadmierne nagrzewanie, co przy zbyt małych indukcyjnościach może nie wystarczyć w odpowiednim tłumieniu harmonicznych prądowych wyższych rzędów (PN-EN 61000-3-2: 2006 Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC). Część 3-2: Dopuszczalne poziomy. Dopuszczalne poziomy emisji harmonicznych prądu (fazowy prąd zasilający odbiornika < lub =16 A).

Rozszerzenie powyższego wykładu stanowiły prezentowane na stoiskach firm różnego typu regulatory– ogrzewacze do szaf sterowniczych i systemów pomiarowych, regulatory temperatury i wilgotności, półprzewodnikowe wentylatory do szaf sterowniczych oraz filtry z wentylatorami (P. P. Bezpol) oraz szereg przyrządów (dystrybucja firma Biall sp. z o. o. Gdańsk), mogących mieć zastosowanie w procedurach oceny zgodności, pomiarach sprawdzających instalacji oraz w układach automatyki i sterowania.

Cennym uzupełnieniem przedstawionych powyżej ogólnych zasad projektowania układów elektrycznych może być 54-stronicowy artykuł w materiałach konferencyjnych dotyczący systemów CAD w elektryce (“Projektowanie instalacji i urządzeń elektrycznych niskiego napięcia z wykorzystaniem oprogramowania typu CAD/CAE”, Surówka I.). Podczas opisu jednego z programów ELAPLAN (www. elaplan. com, ElektraSoft 2005) zasygnalizowano jego możliwości – przykładowo: w module 9 (komunikacja, LAN) można projektować sieci telekomunikacyjne i komputerowe, a w module 10 (automatyzacja budynków) wykonywać projekty automatyki.

Wpływ odbiorników nieliniowych na pogarszanie się jakości energii elektrycznej powoduje wzrost zainteresowania wielu firm w produkcji analizatorów jakości energii elektrycznej (Twelve Electric) oraz filtrów aktywnych bazujących na modułach IGBT (Medcom). Nową wersję zestawu programów od obsługi analizatorów jakości energii elektrycznej rodziny AS – 3 przedstawiła firma Twelve Electric sp. z o. o., Warszawa. Analizatory te umożliwiają monitorowanie parametrów jakości energii elektrycznej z równoległym zapisem do pamięci przyrządu lub komputera przebiegów napięciowych i prądowych przy przekroczeniach progów zaprogramowanych przez użytkownika oraz okresowych uśrednionych wartości napięcia, prądu, mocy, harmonicznych. Wykorzystanie w praktyce eksploatacyjnej obu informacji charakteryzujących stan awaryjny instalacji zazwyczaj umożliwia określenie przyczyn niepoprawnej pracy urządzeń odbiorczych. Możliwość bezprzewodowego przesyłu wyników pomiarów do centralnego punktu sterowania jest dodatkowym atutem prezentowanego rozwiązania analizatora.

Kilka z przedstawionych referatów bezpośrednio dotyczyło zagadnienia jakości energii elektrycznej zarówno w aspekcie problemów metrologicznych, jak eksploatacyjnych.

Ze względu na fakt wykonywania w zakładach przemysłowych pomiarów mocy i energii w układach półpośrednich i pośrednich należy rozważyć dokładność przenoszenia wyższych harmonicznych przez przekładniki napięciowe i prądowe. Problematykę tę opisano w referacie “Właściwości pomiarowe przekładników napięciowych w warunkach odkształconych przebiegów napięć”, panów Łuszcza i Iwana, gdzie pokazano modele przekładników napięciowych w warunkach występowania odkształconych przebiegów napięcia zawierających składowe harmoniczne. Zaproponowano uproszczony szerokopasmowy model obwodowy przekładnika napięciowego opisujący występujące mechanizmy sprzężeń. Model ten pozwala na przybliżone określanie właściwości przekładników w zakresie częstotliwości typowych analiz odkształceń harmonicznych. Przedstawione rozważania teoretyczne uzupełniono wybranymi wynikami z przeprowadzonych obszernych badań eksperymentalnych dla różnych przekładników napięciowych.

Uzyskane wyniki potwierdzają występowanie istotnych zmian charakterystyk częstotliwościowych przenoszenia przekładników napięciowych w zakresie częstotliwości składowych harmonicznych od 1 kHz, czyli już podlegających ocenie normalizacyjnej.

Z kolei artykuły “Oddziaływanie falownikowych układów napędowych na jakość energii w sieci zasilającej” (Łuszcz J., Olesz M.) oraz “Zaburzenia elektromagnetyczne wysokich częstotliwości w układach przekształtnikowych” (Władziński W., Witkowski S., Abramik S.) poruszały wpływ obciążenia przekształtnikowych układów napędowych prądu przemiennego na rozkład widmowy prądu wejściowego pobieranego z sieci zasilającej. Uwzględnianie specyficznych warunków obciążenia w określonym układzie aplikacyjnym, w szczególności zawierającym znaczą ilość układów napędowych mniejszych mocy, może mieć istotny wpływ na dobór odpowiednich środków ograniczających poziom emisji harmonicznych. Zaprezentowane wyniki badań eksperymentalnych pozwoliły na szczegółowe określenie wpływu stosowanych dławików wejściowych na poziomy poszczególnych składowych harmonicznych prądów wejściowych pobieranych z sieci zasilającej.

Ocenę parametrów jakościowych energii elektrycznej ze szczególnym uwzględnieniem oddziaływania baterii kondensatorów zainstalowanej w zakładzie przemysłowym wyposażonym w dużą liczbę przekształtników energoelektronicznych zasilających napędy elektryczne opisano w referacie Marka Olesza “Praca kondensatorów energetycznych w warunkach odkształconego napięcia zasilającego”. W czasie eksploatacji baterii w środowisku napięć odkształconych obserwowano przypadki nadmiernego nagrzewania kondensatorów prowadzące do zmiany kształtu obudowy, aż do jej rozerwania włącznie. Na podstawie analizy kształtu prądu pobieranego przez baterię stwierdzono wysoki poziom prądu 7–ej składowej harmonicznej napięcia zasilającego przy prawidłowej zawartości innych wyższych harmonicznych w sieci zakładu. Dla poprawnych parametrów jakościowych napięcia zasilającego baterię (zmiany uśrednionego w czasie 10 minut poziomu napięcia zasilającego w zakresie –1,7%÷+3,7%Un, zawartość harmonicznych THDU< 6,7%) i obciążenia (mimo rezonansu dla 7-ej harmonicznej napięcia) prądem nieprzekraczającym wartości znamionowej w referacie próbowano oszacować wzrost strat czynnych spowodowany odkształceniem napięcia oraz określić inne przyczyny uszkadzania kondensatorów.

* * *

Opisane powyżej wystąpienia są jedynie częścią wygłoszonych referatów; a referaty te zostały dopełnione wystąpieniami przedstawicieli firm oraz wystawą produktów. Otrzymane informacje uzupełnione rozmowami w czasie bezpośrednich spotkań z przedstawicielami różnychfirm będą z pewnością pomocne w rozwiązaniu wielu problemów eksploatacyjnych i projektowych.

* * *

Do zobaczenia za rok na kolejnych (oby tak samo udanych) Gdańskich Dniach Elektryki.