Corelarea Instalațiilor Aar CU Dispozitivele DE Comanda

CUPRINS

INTRODUCERE

Lucrarea de față iși propune să prezinte principalele aspecte teoretice și practice a existenței unui sistem integrat, care sa asigure furnizarea de energie electrică în mod constant și fără întreruperi pentru alte sisteme, numite sisteme vitale.

Prin consumator vital se înțelege acele aparate sau utilaje industriale, prin întreruperea cu energie electrică a acestora ar duce la expozii, incendii, dereglarea proceselor tehnologice care funcționează în flux continuu, pierderea de vieți omenești, dar și distrugerea utilajelor . Aceste sisteme pot fii dupa cum urmează:

Sisteme de furnizare a energiei electrice pentru spitale, aceste fiind considerate consumatori vitali pentru sălile de operatii, a saliloe de reanimare sau a centrelor de dializă, intreruperea alimentarii cu energie electrică ar duce la pierderea de vieți omenești.

Furnizarea de energie electrică a unor consumatori vitali din instalatiile ce aparțin unor rafinării, întreruperea energiei electrice a acestor consumatori ar duce la deteriorarea instalațiilor, sar produce explozii si implicit la pierderea de vieți omeneși.

Furnizarea de energie electrica a unui sistem de intercomunicații voce-date în cadrul unui sistem de siguranța naționala.

Furnizarea energiei electrice a echipamentelor de depoluare atmosferică și epurare a apei

Având în vedere cele enumerate mai sus, am constatat că tema aleasă de mine, anclașarea automata a rezervei, asigura atăt partea soft cât și partea hardware pentru asigurarea necesității de a asigura cu energie electrica a unor consumatori vitali.

In ceea ce priveste implementarea acestui sistem trebuie precizat că realizarea proiectului a fost realizat cu costuri minime pentru a da rezultate satisfacatoare.

Furnizarea energiei electrice presupune livrearea către consumatori cu respectarea indicatorilor calitativi (tensiune, frecvență) în limitele de abatere față de valorile nominale impuse prescripțiilor în vigoare. Printre indicatorii de natura neelectrică care caracterizează calitatea energiei electrice livate, o deosebită importanță are gradul de asigurare a continuității în alimentarea cu energie electrica a consumatorilor. Datorita întreruperilor sau a caderilor de tensiune, beneficiarii poate avea probleme cu aparatura electrica si electronică. Furnizorii de energie electrică pot implementa în sismemul propriu de alimentare cu energie electrica a unor sisteme de automatizare numite anclasare automata a rezervei (AAR).

Aceste sisteme sunt folosite pentru a pastra un grad ridicat de siguranță în furnizarea energiei electrice și, deci, echiparea lor cu dispozitive de protecție prin relee, automate programabile au rolul de a asigura în mod automat deconectarea instalației electrice protejate în cazul apariției unui defect sau a unui regim anormal de funcționare, periculos pentru instalația in functionare, dar și rol de semnalizare la aparitia unui defect. Lichidarea defectelor prin acțiunea aparatelor de protecției trebuie să se efectueze într-un mod optim și cât mai silentios pentru a nu produce paguge instalațiilor, consumatorilor, fiind asigurate anumite performanțe impuse funcționării protecției.

Automatizarea prin protecția cu relee si automate programabile sunt folosite de multă vreme pe scara cea mai largă în instalațiile electrice. Ea are în general două funcții principale:

separarea elementului avariat de restul instalațiilor electrice și asigurarea funcționării în continuare a acestora, în condiții normale;

sesizarea regimurilor anormale (nepermise) în funcționarea instalațiilor electrice și semnalizarea lor, pentru a se preveni apariția unor stari de avarie în funcționarea acestora.

Instalațiile electrice protejate prin dispozitivele automate de protecție cu relee și automate programabile,formează un ansamblu deosebit de complex și lichidarea în condiții optime a defectelor apărute în funcționarea instalațiilor, necesită prelucrarea extrem de rapidă a unui mare număr de informații asupra regimurilor de funcționare ale instalațiilor protejate, prelucrare efectuată în stadiul actual de dispozitivele de  protecție instalate în numeroase puncte ale sistemului electric (la fiecare întrerupător a cărui declanșare este comandată automat). În prezent se tinde la prelucrarea informațiilor cu calculatoare electronice montate în serie cu fluxul de informații "on-line", ceea ce conduce la schimbări majore și importante în realizarea de funcționarea a echipamentelor de protecție. Folosirea calculatoarelor electronice pentru proiectarea și coordonarea dispozitivelor de protecție din diverse puncte are în prezent o mare extindere. În funcție de rezultatul prelucrării informațiilor primite, dispozitivele de protecție prin relee și automate programabile, în conformitate cu programul introdus prin alcătuirea schemei de protecție și prin determinarea reglajelor elementelor componente, stabilesc dacă este necesară comanda declanșării întrerupătoarelor instalației protejate și, în cazul când această decizie este luată, transmit comanda de declanșare. Datorită complexității sistemului electric protejat și rapiditățiicu care trebuie prelucrate informațiile și adoptată decizia de declanșare, principiile automaticii găsesc o importantă aplicare pentru asigurarea unei fun cționări optime a dispozitivelor desemnalizare și protecție.

Rolul principal al automatizărilor și al protecției prin relee și automate programabile folosite în electroenergetică, constă în limitarea efectelor de avarie apărute în asigurarea alimentării fără  întrerupere cu energie electrică a consumatorilor. Prin ” AAR”se înțelege totalitatea dispozitivelor care, în cazul deconectării din orice cauză a alimentării cu energie electrică normale sau de serviciu, determină conectarea automată a alimentării de rezervă.   În actuala configurație a sistemelor și rețelelor electrice, schemele de alimentare cu energie electrică trebuiesc concepute sau alese astfel încât să existe posibilitatea unei alimentări de rezervă în cazul producerii unei avarii sau a unei întreruperi a sursei normale de alimentare. Aceasta se poate realiza cu o dubla alimentare permanentă prin două linii sau două transformatoare in funcționare permanentă, acest procedeu se poate aplica doar la consumatorii strategici, aceasta find o alimentare ne neeconomică, determinând reducerea impedanței la scurtcircuit și creșterea puterii de scurtcircuit pe bare, ceea ce conduce la creșterea solicitărilor termice și electrodinamice ale aparatajulul, la care se adaugă complicarea soluțiilor de protecție și automatizare.

CAPITOLUL I REZOLVAREA PROBLEMELOR DE DISTRIBUȚIE A ENERGIEI ELECTRICE INTERN ȘI INTERNAȚIONAL

Ȋntr-un context din ce în ce mai globalizat, politica energetică a României se realizează în cadrul schimbărilor și evoluțiilor ce au loc pe plan național și european. În acest context politica energetică a României trebuie să fie corelată cu documentele similare existente la nivel european pentru a asigura convergența politicii țării noastre cu politica Uniunii Europene în domeniu. Strategia energetică va urmări îndeplinirea principalelor obiective ale noii politici energie – mediu ale Uniunii Europene, obiective asumate și de România. Se vor identifica căile și măsurile pentru realizarea următoarelor obiective:

Siguranța energetică

Competitivitate pe piața internă și regională

Dezvoltare durabilă

Protecția mediului și limitarea schimbărilor climatice

Atragerea capitalului necesar modernizării și dezvoltării sectorului

Dezvoltarea in continuare a unei piete concurentiale caracterizate de concurenta,

transparenta si lichiditate Principalele provocări pentru Sistemul electroenergetic sunt creșterea cererii, înlocuirea capacităților neperformante și cu durată de viață expirată, integrarea unei cote tot mai mari de energie electrică produsă din surse regenerabile, securitatea aprovizionării și integrarea în piața regională și europeană.

„Ȋn anul 2012 Consiliul Parlamentului European pun în dezbatere printre alte proble și problema producerii și consumului energiei electrice. La procedura de echilibrarea piețelor și achiziționează servicii auxiliare, statele membre asigură eliminarea stimulentelor în ceea ce privește tarifele de transport și distribuție care dăunează eficienței globale (inclusiv eficienței energetice) a producerii, transportului, distribuției și furnizării de energie electrică sau a acelor stimulente care ar putea împiedica participarea răspunsului la cerere. Statele membre se asigură că operatorii de rețea sunt stimulați în sensul îmbunătățirii eficienței conceperii și exploatării infrastructurii și, în temeiul Directivei 2009/72/CE, că tarifele permit furnizorilor să îmbunătățească participarea consumatorilor la eficiența sistemului, inclusiv răspunsul la cerere, în funcție de situația națională.”[11]. „ Statele membre se asigură că normele referitoare la ierarhizarea diferitelor priorități de acces și repartizare atribuite în sistemele lor de energie electrică sunt explicate clar și în detaliu și sunt publicate. În momentul acordării accesului prioritar sau al repartizării în scopul cogenerării de înaltă eficiență, statele membre pot stabili ierarhii între și în interiorul diferitelor tipuri de energie din surse regenerabile și cogenerare de înaltă eficiență și, în orice caz, se asigură că nu este împiedicat accesul prioritar sau repartizarea prioritară de energie din diferite surse regenerabile.”[11]

„Statele membre evaluează și, după caz, iau măsurile adecvate pentru eliminarea barierelor de reglementare, precum și a celor de altă natură apărute în calea eficienței energetice, fără a aduce atingere principiilor de bază ale legislației privind proprietatea și chiria din statele membre, în special cu privire la fragmentarea stimulentelor între proprietarul și chiriașul unei clădiri sau între proprietari, pentru a se evita ca aceste părți să renunțe la efectuarea de investiții de îmbunătățire a eficienței energetice, pe care le-ar fi efectuat în alte condiții, din cauza faptului că nu vor obține beneficii individuale complete sau din cauza absenței normelor privind împărțirea costurilor și a beneficiilor între ele, inclusiv a normelor și măsurilor naționale de reglementare a procesului de luare a deciziilor în cazul proprietăților cu mai mulți proprietari”[11]

Ȋn țarile puternic tehnologizate întreruperea ensrgiei electrice ar produce pagube foare mari, de a ceea fiecare țar la nivel național a implementat sisteme de anclașare automată de înaltă performanță și o calitate ridicată.

Automatele programabile are un rol important în tehnologie prin rapiditae de comandă și răspuns la modificările aparute în sistemele în care au fost implementate, căt și transmiterea la distanță a informațiilor și stările în care se află sistemul. Aceste sisteme au fost introduse prin automatele programabile în sisteme SCADA pentru a avea o vizualizare, avertizare și un control al sistemelor cât și o protecție a instalațiilor cât mai ridicată împotriva căderilor de tensiune, a scurtciecuitelor sau oricare alt defec aparut pe calea de transport spre punctul de alimentare pentru a protejarea consumatorilor.

“Problemele de calitate a energiei electrice, importante pentru funcționarea sistemelor

energetice în ansamblu, au căpătat în ultimii ani o actualitate și o importanță deosebită mai

ales datorită apariției unor consumatori din ce în ce mai sensibili la perturbații.

Această situație a făcut ca din etapa actuală să existe o preocupare permanentă pentru

calitatea energiei electrice, planificarea și monitorizarea acesteia, standardizarea emisiilor

perturbatoare și stabilirea de niveluri de compatibilitate atât pe plan internațional, european cât și în România. Dacă până nu de mult atenția pentru asigurarea unei calități corespunzătoare a energiei electrice se acorda marilor consumatori industriali racordați la rețele de tensiune înaltăimpactul pe care aceasta îl are în prezent asupra unui număr tot mai mare de consumatori racordați chiar și la joasă tensiune, a adus problema și în atenția unor organizații profesionale.Pentru a veni în întâmpinarea consumatorilor în vederea rezolvării problemelor legate de calitatea energiei, la nivel european este derulat în prezent un amplu program de educație a consumatorilor în problemele legate de calitatea energiei sub denumirea LEONARDO Power Quality Initiative (LPQI), suportat financiar de Comisia Europeană și coordonat de European Copper Institute. Acest program are ca scop dezvoltarea și implementarea unei game de programe de educație care se adresează inginerilor consultanți, consumatorilor și responsabililor cu mentenanța instalațiilor. “[]

Se urmăreșe implementarea unor instalații de anclașare automată a rezervei pentru a veni în întâmpinarea consumatorilor de a nu mai avea probleme de natura electrică asupra echipamentelor electronice și caznice, prin implementarea acestor sisteme de AAR se aduce o îmbunatațire a calității alimentării cu energie electrică a tuturor consumatorilor.

CAPITOLUL II ANCLASAREA AUTOMATA A REZERVEI-NECESITATE PENTRU ALIMENTARE NEINTRERUPTA CU ENERGIE ELECTRICA A CONSUMATORILOR VITALI

„Problema clitătii energiei electrice este de foarte mare actualitate, abaterea peste anumite valori a parametrilor de furnizare putănd conduce la daune în economia națională. Ȋn practică, la stadiul actual al tehniciiîn toate retelele există abateri mai mari sau mai mici de la parametrii ideali. Problema care se pune este de a stabili pentru fiecare caz în parte, care abateri sunt admisibile și care sunt măsurile de adoptat pentru eviterea unor abateri suparatoare.”[7].

Furnizarea de energiei electrice presupune livrarea de către producator la consumator a energiei electrice cu respectarea indicilor calitativi ai acesteia (frecvență, tensiune) în limitele toleranței față de valorile nominale impuse de prescripțiile și normativele în vigoare. Printre indicatorii de natură neelectrică care caracterizează calitatea energiei electrice livrate, o importanță deosebită are gradul de asigurare a continuității în alimentare cu energie electrică a consumatorului:

Tc – este intervalul de timp în cadrul unui an calendaristic în care consumatorul solicita criteriul siguranței;

Tn – este durata posibila de nealimentare a consumatorului în perioada considerată

Gradul de asigurare (C) poate fi determinat pentru diferite nivele de putere cerută.

„Pentru consumatorii industriali sau consumatorii mari precum spitalele și alițconsumatori mari, pot dispune de una sau mai multe căi de alimentare cu energie electrică, Două căi de alimentare se consideră totalitatea elementelor care au fost inseriate între sursă și punctul de delimitare al instalației, defectarea sau avaria oricarui element poate conduce la întreruperea alimentării consumatorilor cu energie electrică. Dacă necesitățile o impun, consumatorii pot să dispună de o sursă proprie de energie electrică pentru a asigura o independentă a continuitații alimentării unui grup restrâns de consumatori la căderea celorlaltor surse de alimentare. Alimentarea din această sursă are drept scop evitarea apariției unor fenomene periculoase în instalații și la consumatorii vitai, care pot duce la pagube însemnate.”[7]

  Întreruperea alimentării cu energie electrică a consumatorilor se consideră:

întrerupere simplă, în cazul indisponibilității accidentale sau programate a unei singure

căi de alimentare;

întrerupere dublă, aceasta survine în cazul apariției accidentale pe o a doua cale de alimentare a consumatorului în perioada în care una din căile de alimentare este întreruptă.

“În instalațiile care deservesc consumatorii pot exista următoarele categorii de receptoare în funcție de natura efectelor produse de întreruperea în alimentarea cu energie electrică:

Categoria zero (denumită și specială) – la care întreruperea alimentării poate duce la explozii, incendiisau distrugeri de utilaje și pierderi de vieți omenești. Utilajele încadrate în această categorie nu vor fi acționate electric decât în cazul în care nu se dispune de alte forme de energie sau acestea sunt prohibitive economic. În astfel de situații se vor preciza măsurile de ordin tehnologic prevăzute pentru asigurareasecurității oamenilor și utilajelor în caz de întreruperi în alimentarea cu energie electrică.

Categoria I – la care întreruperea alimentării conduce la dereglarea proceselor tehnologice în flux continuu, necesitând perioade lungi pentru reluarea activității la parametrii cantitativi șicalitativi existenți în momentul întreruperii sau la rebuturi importante de materii prime,

materiale auxiliare, scule tehnologice semifabricate etc. și (sau) pentru care, de regulă, nu se poate recu  pera producția nerealizată.

Categoria II – la care întreruperea alimentării conduce la nerealizări de producție, practic numai pe durata întreruperii, iar producția nerealizată poate fi de regulă recuperată.

Categoria III – cuprinde receptoarele care nu se încadrează în categoriile precedente.

 Se stabilesc categoriile de receptoare ținându-se seama de :

cerințele de continuitate a receptoarelor;

cerințele speciale în ceea ce privește calitatea tensiunii și frecvenței din sis

temul dealimentare;

indicatorii valorici ai daunelor provocate de întreruperea în alimentarea cu energie

electrică.”[3]

Instalațiile din cadrul procesului tehnologic de producere a energiei electrice sun alimentate cu energie electrică din instalația de deservire proprie de curent alternativ, instalația de servicii proprii este instalația care asigură alimentarea cu energie electrică a utilajelor necesare desfașurării în condiții optime a procesului de producție.”[5]

„Conform definiției „Un sistem este o conexiune de elemente, fiecare element constituind la rândul său un sistem (subsistem). Interacțiunea dintre elementele sistemului poate conferi acestuia proprietăți, caracteristici și moduri de manifestare pe care fiecare element în parte nu le posedă. In cazul sistemelor fizice (reale), interacțiunea se realizează prin intermediul fluxurilor de masă și energie, purtătoare de informație. Caracteristicile fundamentale ale sistemelor vizează:

caracterul structural-unitar, care reflectă proprietatea unui sistem de a fi reprezentat ca o conexiune de subsisteme a căror acțiune este orientată spre un anumit scop (sens) final;

caracterul cauzal-dinamic, care reflectă proprietatea unui sistem de a evolua în timp sub acțiunea factorilor interni și externi, cu respectarea principiului cauzalității (conform căruia, orice efect este rezultatul unei cauze, efectul este întârziat față de cauză și, în plus, două cauze identice generează în aceleași condiții efecte identice);

caracterul informațional, care reflectă proprietatea unui sistem de a primi, prelucra, memora și transmite informație.”[8]

Anclașarea automata a rezervei este un sistem de reglare automată el menține alimentarea cu energie electrică a consumatorilor, datorită informațiilor primite de la reductorii de curent montați pe feederi sau barele colectoare care alimentează consumatorii, atunci când acești reductori simte lipsa de tensiune, suprasarcină sau oricare alt defect acestia informează PLC-ul care da comanda relelor pentru semnalizarea și decuplarea întreruptorului pe sursa principală cât și cuplarea întreruptorului pe sursa secundară.

Rolul AAR și domeniul de aplicare, avantajele utilizarii AAR

            Ȋn stadiul actual de dezvoltare al sistemului energetic, schemele de alimentare cu energie electrica trebuie concepute astfel încât, indiferent de importanța consumatorului, în timpul unei avarii pe liniile electrice sau la sursa de alimentare normala, trebuie să existe posibilitatea unei alimentari de rezerva. Pentru aceasta, consumatorii pot avea: o alimentare dublă, prin acesta se ințelege două transformatoare alimentate separat și în permanență stare de funcționare,), sau, o singura alimentare în functionare normală (sau de serviciu) si una de rezervă, care să intervină numai atunci când prima nu mai functionează. Solutia dublei alimentari nu se aplică decât la consumatori foarte importanti, fiind o alimentare  neeconomică necesitând costuri ridicate și determinând, în principal, reducerea impedantei la scurtcircuit și cresterea puterii de scurtcircuit pe barele consumatorilor.

            Soluția alimentării de rezervă prezintă urmatoarele avantaje:

–  calea de alimentare normala este in permanenta utilizata la capacitatea  proiectată;

– solicitările termice și dinamice ale aparatajului instalat la consumator sunt reduse;

– sistemele de protectii prin relee sunt mai simple (nu exista elemente in paralel, care sa necesite protectii speciale);

– singura alimentare poate servi ca rezervă pentru mai multe elemente în functiune (de exemplu un transformator de rezerva pentru doua sau mai multe sectii de bare ale serviciilor proprii dintr-o centrala electrica)

            Punerea în functiune a rezervei, linie, transformator, poate fi comandată manual sau automat. Comanda manuala dureaza mai mult și este icapabilă în stațiile sau posturile de transformare fară personal permanent de exploatare, sau comutarea manuala de pe o linie pe alta durează foarte mult. De aceea, conectarea alimentarii de rezerva trebuie sa se faca automat.

            Prin conectarea automata a alimentarii de rezerva (AAR) se înțelege totalitatea dispozitivelor care, în cazul deconectării din orice motiv a alimentarii normale (de serviciu), conectează automat alimentarea de rezerva. Anclașarea automată a rezervei se aplica atat in instalatiile de distributie cât și în cele de producere ale energiei electrice, în special în serviciile cât și în instalațiile de producere ale energiei electrice, în special în serviciile interne sau propri ale centralelor electrice.

Consumatorii foarte importanți ce nu suporta lipsa de tensiune, materializate prin întreruperea accidentala a furnizării energiei electrice, (deoarece oprirea acestori consumatori ar cauza distrugeri de instalații) sunt denumiți consumatori vitali.

Efectele produse de întreruperi de tensiune pot afecta sănătatea umană, chiar și viața, în cazul activității în domeniul sanitar (spre exemplu aparatura sălilor de operație sau a centrelor de dializă), mediul înconjurător în cazul echipamentelor de depoluare atmosferică și epurare a apei, confortul sau siguranța oamenilor în cazul sălilor de conferință, de spectacole.

Pentru evitarea acestor efecte se alege soluția alimentării consumatorilor vitali din alte surse disponibile, în cazul întreruperii accidentale a alimentării de bază. Aceste surse pot proveni din alte rețele sau dintr-un grup electrogenerator propriu. Rețelele electrice de rezervă pot prelua în întregime puterea consumată. În cazul grupului electrogenerator, acesta dispune de putere limitată și de aceea se va face o selecție a consumatorilor ce vor rămâne cuplați la acesta, în funcție de importanța consumatorilor.

2.2 Scopul unei instalații de AAR

Pentru evitarea efectelor ne dorite ale intreruperilor de energie electrică au apărut aceste dispozitive de anclașare automate se rezerva. Aceste dispozitive sunt des întâlnite in stațiile electrice care deservesc alimentarea cu energie electrică a mecanismelor di utilajelor necesare desfasurarii procesului de producție în instalațiile ptroliere, chimice, spitale etc. Este necesar să se prevadă dispozitive de anclașare automată a rezervei în toate centralele electrice, stațiile și posturile de transformare în care pentru alimentarea consumatorilor exista o cale de alimentare normală și una de rezerva, cu scopul de a asigura continuitatea în alimentarea cu energie electrică. Intrarea în funcțiune a dispozitivelor AAR se face temporizat sau rapid în momentul dispariției tensiunii pe barele care trebuiesc asigurate și anume:

Temporizat, la scaderea tensiunii pe bara alimentată sub valoarea de reglaj, timpul de acționare al dispozitivului AAR se alege în funcție de o serie de factori care influențează funcționarea lui;

Rapid, la declanșarea intempensivă sau prin protecție a căii de alimentare normală;

Schema de funcționare a AAR-ului va permite acționarea dispozitivului, numai dacă a fost deconectată calea alimentarii normale și dacă tensiunea pe calea alimentării de rezervă are valoarea minimă admisă de funcționare. Schema AAR se va realiza astfel încât pornirea dispozitivului AAR să nu se producă în oricare situație dupa cum urmează:

Ca urmare a arderii unei siguranțe în circuitele de tensiune care alimentează releele de minimă tensiune pentru pornire;

Atunci când bara alimentează un defect neeliminat pe unul din elementele conectate la barele respective;

Instalația AAR nu comuta pe alimentarea de rezervă dacă s-a produs o defecțiune la consumator;

“In scopul evitării unor comutari repetate ale întrerupătoarelor comandate de instalația AAR, se vor lua măsuri ca sistemul de snclașare a rezevei să funcționeze numai un singur ciclu, instalația AAR va fi prevazută cu un comutator pentru punerea și scoaterea sa din funcțiune precum și cu semnalizari.

Aceste semnalizări sunt:

AAR in functiune;

AAR funcționat;”

Sistemul trebuie să asigure furnizarea continuă a energiei electrice. Automatul de activare a rezervei (AAR) realizează conectarea consumatorului la rețeaua electrică disponibilă, cu trecere automată pe rețeaua de rezervă, atunci când aceasta se află în parametri nominali. AAR conține un circuit de supraveghere a parametrilor celor 2 rețele: tensiune minimă / maximă, lipsă energie electrică pe fază. În funcție de starea rețelelor, AAR ia decizia trecerii pe rezervă sau pe rețeaua de bază. Anclanșarea și revenirea se face cu întârzieri reglabile, specific echipamentului protejat. Aparatul este autoalimentat. AAR asigură și protecția consumatorilor la disfuncționalitățile tensiunii trifazate de alimentare: tensiune redusă sau prea mare, analiza fiind efectuată de automat pe fiecare fază în parte (pentru a asigura o protecție sigură a motoarelor electrice asincrone trifazate, a transformatoarelor trifazate de alimentare, a convertizoarelor statice de frecvență la cuplări / recuplări dese și repetate ale tensiunii de alimentare, etc.).”[12]

“Punerea în funcțiune a instalației AAR necesită asigurarea unor condiții de configurație în schema primară a instalației, neîndeplinirea acestor condiții poate avea drept consecință nefuncționalitatea corectă a dispozitivului de AAR în caz de necesitate, fie funcționare intempresivă în momentul punerii cheii de regim pe poziția “AAR în funcțiune”.

‘O importanță deosebită o au condițiile de configurație primară din schema de AAR pentru acele instalații de anclașare automată a rezervei la alegerea sensului de acționare se face în funcție de configurația instalației primare.

Fig.2.1 Schema de bază pentru anclașare automata a rezervei.

Ȋn figura 2.1 este prezentată schema de bază a sistemului de anclașare automata a rezervei, începe cu cele 2 surse de alimentare, sursa 1 care este și sursa principal și sursa 2 care este și sursa secundară, sistemul de anclașare automata AAR și consumatorii.

Verificarea poziției aparatului primar de comunicație (întrerupatoare, separatoare) este necesară în urmatoarele circuite din cadrul schemei AAR:

Circuitele de verificare a condițiilor de configurație primară necesare a fi îndeplinite pentru punerea în funcțiuneca dispozitivului AAR;

Circuitele de configurare a declanșării corecte a unor întreruptoare comandate de către dispozitivul AAR înainte de comanda de anclașare a sursei de rezervă;

Circuitele de confirmare a anclașării corecte a întreruptorului pe sursa de rezervă pentru semnalizarea funcționării instalației AAR.”[14]

CAPITOLUL III CORELAREA INSTALAȚIILOR AAR CU DISPOZITIVELE DE COMANDA

Funcționarea instalațiilor de AAR depinde în foarte mare măsură de răspunsul corect al aparatului ce comutație primară la comenzile trimise de instalațiile AAR, de foarte multe ori refuzul de anclașare al întreruptoarelor pe alimentarea de rezervă anulează eficiența instalațiilor AAR făcândule inutilizabile. Ȋn aceste condiții un consumatorii poate rămâne cu ambele alimentări deconectate și realimentarea consumatorilor devine imposibilă chiar daca reapare tensiune pe alimentarea de bază și este nevoie de intervenția personalului autorizat de intervenție, ceea ce duce la creșterea timpului de întrerupere și deci la avaria instalațiilor, la pierderea de vieți omenești (dacă acest defect se întâmplă la alimentarea unui spital). Toate acestea determină în mod firesc o prelucrare deosebită pentru asigurarea bunei funcționari a întreruptoarelor care se poate asigura printr-o întreținere deosebită și mentenanță periodică a echipamentelor electrice.

‚O problema deosebit de importantă pentru funcționarea corectă a instalației AAR este eliminarea anclașării sursei de rezervă fără deconectarea prealabilă a alimentării în regim normal, deoarece în cele mai frecvente cazuri instalația AAR lucrează în situația apariției unui defect pe alimentarea de regim normal, consecințele conectarii de rezervă peste alimentarea de bază ar fii catastrofală.’[3]

Pentru evitarea acestor evenimente în circuitele de comandă electrică a anclașării întreruptorului sursei de rezervă se inserează un contact de semnalizare normal închis a întreruptoarelor alimentării de regim normal. Ȋn acest fel se evită conectarea simultană a celor doua surse în cazul unui eventual refuz de declanșare a întreruptorului alimentarii de bază. Pentru siguranța în funcționare a instalației AAR nu se admite ca aceste contacte de confirmare a poziției întreruptoarelor alimentării de bază să fie înlocuite cu alte contacte provenite de la relee de multiplicare sau contactoare improvizate montate suplimentar în dispozitivele de acționare ale întreruptoarelor, ele trebuiesc să fie contacte originaledin cadrul dispozitivelor de acționare ale întreruptoarelor și este necesar ca ele să fie întreținute și reglate cu toată atenția pe durata montarii.”[3]

Constatarea stării momentane a unui întreruptor se realizează prin intermediul contactelor de semnalizare auxiliare ale întreruptoarelor. Pentru corecta înțelegere a modului dereprezentare a acestor contacte, în toate schemele de AAR (ca de altfel în toate schemele de

comandă, protecție și semnalizare) este necesar a se face precizarea că ele sunt figurate pentrucazul întreruptorului în stare “deconectat”.  Funcționarea sistemului AAR în momentul declanșării intempestive sau prin protecție a căii de alimentare normală va putea avea loc numai dacă tensiunea pe calea de rezervă are valoare minimă de funcționare admisă.

 Necesitatea acestor sisteme automate de anclașare automata a rezervei a aparut ca necesitate a cerințelor instalațiilor și în special a consumatorilor vitalii dea primi energie electrică neîntrerupta, sau chiar dacă era intrerupta să fie întreruptă pentru scurt timp (pentru protejarea instalațiilor, protejarea echipamentelor, etc.), AAR-ul prezentat în fig.2.1,a și fig 2.1b este un sistem de anclașare a rezervei construit din relee mecanice cu timp de raspuns apropiat de un minut.

Fig. 3.1.a AAR celulă masură

Fig. 3.1.b AAR partea de execuție

Ȋn figura 3.1.a este prezentata o parte a unui sistem de anclașare automată a rezetvei, este prezentată partea de masura de pe barele care alimentează consumatorii, iar in figura 3.1.b este prezentată partea de exwcuție a AAR-ului, acest AAR a fost pus în funcțiune în anul 1984 dintr-o stație electrica din rafinarie, este înca funcțional, AAR are în componență relee mecanice, siguranțe fuzibile acest sistem de anclașare automată a rezervei era destul de lent ajungând aproape de 1 minut până să dea comandă întreruptorului de a comuta pe alimentarea de rezervă.

„Cu trecerea timpului aceste dispozitive, relee mecanice au fost înlocuite cu relee electronice care sunt cu mult mai fiabile cu un răspuns aproape instantaneu, siguranțele fuzibile au fost înlocuite cu siguranțe automate. Ca urmare a dezvoltarii tehnologiei au aparut automatele programabile PLC-urilor, acestea au fost introduse și în componența AAR-urilor, micșorând timpul de comandă dat către elementele de execuție la secunde. Aceste sisteme de anclașare automată a rezervei trebuie să asigure si protecția consumatorilor și sa se potejeze pe el însuși de a raspunde adecvat la suprasarcini, scurtcircuit și alt defect aparut în circuit.”[10]

„Sisteme de avertizare, sisteme de protecție și sisteme de interblocare.

Sistemele de avertizare sunt sisteme cu structură deschisă iar sistemele de protecție și interblocare sunt considerate ca fiind sisteme cvasiînchise.

Sistemele de protecție și siguranța se mai pot întâlni sub diferite denumiri:

– Sisteme de avertizare (Warning system -WS).

– Sistem de protecție automată (Safety Instrumented System – SIS );

– Sisteme de oprire instalație de urgență (Emergency Shutdown System – EDS sau ESS);

– Sistem de interblocarea (Interlocks System – IS);

– Sisteme discrete (Discret Systems -DS); “[4]

Penntru o buna funcționare a sistemului de anclașare se fac o serie de masuratori și etalonari electrice prin etalonări se înțelege “reprezintă ansamblul operațiilor prin care un etalon de ordin inferior se compară direct cu un etalon de ordin superior, în scopul stabilirii erorii primului. Pentru menținerea unităților internaționale ale măsurilor, etaloanele naționale se compară direct sau prin copiile lor cu etaloanele internaționale păstrate la B.I.M.G. de le Sevres- Franța, precum și cu etaloanele instituțiilor metrologice centrale ale altor țări.

Operația de verificare reprezintă ansamblul operațiilor prin care se constată dacă mijloacele de măsurare de lucru corespund prescripțiilor legale privind caracteristicile metrologice.”[6]

3.1 Schemă bloc a dispozitivelor de AAR

Schema bloc a dispozitivelor de anclașare automata a rezervei cuprinde: T1- transformator de tensiune principal numit și sursa 1, T2-transformator de tensiune de rezervă numit și sursa 2, întreruptor Q01 pe transformator T1, întreruptor Q02 pe transformator T2, întreruptorul general Q0 numit și cupla de separare dintre dintre ce 2 secții de bare, Q1 întreruptorul pe secția de bare 1, Q2 întreruptorul pe secția de bare 2, instalația AAR.

Fig.2.3 Schema bloc de acționare AAR.

Ȋn momentul disparitiei tensiunii care alimentează consumatorii de pe sursa principală alimentarea cu energie electrică, AAR trebuie să comute automat pe sursa de rezervă. Dar AAR-ul nu trebuie să acționeze atunci   când apar scăderi de tensiune pe barele consumatorilor ca urmare a unor defecțiuni în rețeaua consumatorilor (înaceste situatii, protectia prin relee a consumatorilor sau liniilor de distributie spre consumatori trebuie sa rezolve, selectiv, defectul). Informarea AAR-ului asupra căderilor de tensiune, scurtcircuit sau a ori cărui defect aparute pe sursa de alimentare se face de către reductorii de curent. Reductorii de curent sunt transformatoare de măsură de curent care servesc pentru transformarea valorii curenților primari la o valoare a curentului secundar de 1A sau 5A, valori prescrise în standarde. “Acești curenți sunt potriviți pentru echipamentele de măsură și protecție. În același timp, transformatoarele fac o separare între circuitul de tensiune medie din primar față de circuitul de joasă tensiune din secundar, asigurându-se în acest fel siguranța personalului operator. Transformatoarele de măsurare sunt transformatoare speciale destinate transpunerii domeniilorde variaie a mărimilor de măsurat (curent, tensiune) în domeniile admisibile la intrareaaparatelor de măsurare.Din punct de vedere funcțional, transformatoarele de măsurare se încadrează în categoriadispozitivelor inductive de raport.În funcție de natura mărimii pe care o transferă, transformatoarele de măsurare pot fi:

– de curent;

– de tensiune.

În marea majoritate a cazurilor de utilizare practică, transformatoarele de măsurare sunt utilizate în varianta coborâtoare, pentru transpunerea unor domenii de variație (foarte) largi în domenii de variație restrânse, corespunzătoare unor valori nominale tipizate. De aceea, mai ales în mediulindustrial, aceste dispozitive de măsurare se numesc "reductoare" de current și tensiune.”[9]

“Ȋn bobinele fără miez feromagnetic, energia termică se dezvoltă prin transformarea Joule-Lenz, numai In conductoarele transversal de current, transmisia caldurii are loc de la strat la strat, traversâns izolația spre suprafața exterioară, prin care aceasta este evacuate în mediul ambient.”[2]

Fig.3.3 Modul de funcționare, acționare și semnalizare AAR.

Pentru funcționarea corectă, conexiunile dintre automatul programabil, relee, acționarea întreruptoarelor și contactoarelor automate sunt conform schemei prezentate în fig. 3.3, tot în această figură sunt prezentate și conexiunile pentru lampile de semnalizare atunci când AAR-ul este în funcțiune, semnalizare pe sursa care este în funcție și de semnalizare atunci când AAR-ul a funcționat și a comutat pe sursa de rezervă. La funcționarea AAR-ului când acesta a simțit lipsă tensiune sau suprasarcina pe linia principal AAR-ul dă comandă către întreruptorul de deschidere de pe sursa principal dar în același timp închide (anclașează) întreruptorul de pe sursa de rezervă, pe tabloul de comandă se aprind lampile de semnalizare aferente “AAR lucrat”, “AAR conectat sursa de rezervă. Atunci când a revenit tensiune pe sursa principală pentru a reveni la schema normal adica a reveni la sursa principal se face de către personalul autorizat care deservește acel sector , mutând cheia de comandă de pe pozitia automat pe poziția manual, ia legatura cu dispecerul din stația electrică din amonte care alimentează stația electrică în care se află sistemul AAR-ul, confirmănd-ui că sursa de bază este sub tensiune și orice defct de pe linia principală a fost eliminate, numai atunci electricianul inetervine manual decuplănd întreruptorul de pe sursa secundară și cuplează întreruptorul pe sursa principală, trece cheia de selecție pe poziția automat și anunță dispecerul din stația din amonte că manevra s-a încheiat cu success AAR-ul ramânând în funcțiune pep e automat.

Prin manevră se înțelege ansamblul acelor operații, operații distincte, grupe distincte de operații, prin care se schimbă starea operativă a echipamentelor, sau a poziției elementelor acționate, regimul de funcționare sau schema de conexiuni în care funcționează acestea. Manevrele se fac utilizand dispozitivele de acționare a aparatelor de comutație și telecomandă sau cheile de comandă hard/ soft de către personalul operativ/ de comandă operativă fără să atingă direct părțile conductoare aflate sau destinate a se afla sub tensiune.

 Prin  operatie  se intelege actionarea detaliata a elementelor de comutatie primara si reglaj ale unui echipament, celula, element, a elementelor de comutatie secundara, precum si executarea unor masuri speciale sau formalitati ce deriva din aceste actionari. La executarea operatiilor personalul nu are voie sa atinga direct partile conducatoare aflate sau destinate a se afla sub tensiune.

Exemple de operatii:

econectarea intreruptoarelor;

deschiderea sau inchiderea separatoarelor;

 scoaterea sau repunerea sigurantelor;

 brosarea sau debrosarea intreruptoarelor;

anularea sau repunerea protectiilor si automatizarilor;

  modificarea reglajelor protectiei prin relee;

  verificarea parametrilor echipamentelor (tensiuni, circulatii de puteri);

  verificarea pozitiei aparatelor de comutatie primara;

  blocarea aparatelor de comutatie primara in anumite pozitii;

 verificarea lipsei de tensiune;

montarea unor indicatoare de securitate;

  admiterea la lucru;

CAPITOLUL IV RElZAREA ȘI ELEMENTELE COMPONENE ALE DISPOZITIVULUI AAR

Pentru realizarea unor sisteme de anclașare automata a rezervei, trebuiesc folosite aparate, material și dispositive de o calitate cât mai bună și performanță ridicată, de aceste calități depinde funcționarea dispozitivului la parametrii și calitate foarte bună.

Fig. 4.1. Anclașare automata a rezervei.

Ȋn componeța dispozitivului se regasesc următoarele dispositive și material:

PLC (programmable logic controllers);

Relee finder;

Relee curent;

Siguranțe automate;

Intreruptoare automate;

Contactoare automate;

Conectori;

Canal cablu PVC;

Cabluri;

Pentru funcționarea cât mai eficientă a ancrașării automate a rezervei se vor folosi echipamente și materiale cât mai profesionale și de bună calitate.

4.1 Elemente componente AAR

Automat programabil PLC

Automatul programabil (PLC- Programmable Logic Controller) este un dispozitiv de tipul unui computer proiectat pentru a controla procesele din mediul industrial, fiind un sistem de control în timp real, ele sunt utilizate frecvent în conducerea proceselor industriale pentru că sunt ușor de configurat și de programat, comportarea lor este predictibilă și sunt suficient de robuste pentru a funcționa în condiții de mediu nefavorabile. PLC-ul are în structura lui următoarele component :

Unitatea central de prelucrare ace este și reerul controlerului programabil compus din:

-Procesor,

-Sistem de memorare,

-Alimentare,

Sistemul de intrare ieșire este compus din :

-Cadrul de montare,

-Modulele de intrare ieșire (dispositive cu terminalede contactare la care sunt legate dispozitivele din camp)

“PLC-urile sunt construite astfel încât să fie ușor pentru utilizator să alcătuiască un sistem de conducere și PLC-urile sunt pre-programate cu un sistem de operare și cu programe de aplicație optimizate pentru conducerea proceselor. Unele PLC-uri sunt integrate într-o singură unitate, îm timp ce altele au o construcție modulară. Dacă un PLC integrat este disponibil și are caracteristicile cerute de un utilizator, atunci el va fi cea mai economică opțiune. PLC-urile modulare sunt alcătuite din componente opționale care pot alcătui un sistem complex de conducere; aceste componente sunt alese de utilizator în funcție de aplicația dorită. Componentele unui PLC sunt următoarele:

– modulul unitate centrală de prelucrare (CPU), care conține calculatorul central și memoria acestuia.

– modulele de intrare și cele de ieșire (module I/O), care permit PLCului să citească semnale care provin de la senzori și, respectiv, să transmită semnale către elemente de execuție. Constructorii oferă module I/O cu o mare varietate de caracteristici, pentru diferite tipuri de senzori și de elemente de execuție.”[1]

“Timpul real reprezintă o noțiune utilizată pentru caracterizarea operațiilor dintr-un sistem de conducere care se desfășoară în sincronism cu evenimentele lumii exterioare. Un sistem de conducere prezintă comportare în timp real dacă deciziile elaborate de mișloc de conducere sunt emise la momentul oportun, respectiv dacă sunt aplicate procesului înainte ca datele pe baza cărora au fost determinate aceste comenzi să-și piardă valabilitatea.comanda printr-o configuratie elastica, programabila. În aceste condiții timpul reprezintă o resursă esențială și în același timp critică pentru echipamentele numerice implicate în conducerea proceselor. Este o resursă esențială deoarece toate mărimile aferente unui proces sunt dependente de timp. Resursa timp este critică deoarece trebuie să existe o strânsă corelație între timpul procesului și cel al sistemului de conducere.”[8]

“Constructorii de PLC-uri oferă diferite tipuri de memorie nevolatilă pentru a salva programele utilizator și datele atunci când alimentarea este întreruptă, astfel încât PLC-ul își poate relua programul la revenirea energiei electrice. În cazul în care un PLC are una dintre următoarele tipuri de memorie nevolatilă, el nu va trebui să fie reprogramat de fiecare dată după ce este conectat la tensiunea de alimentare și, în acest fel, nu este nevoie ca o tastatura sau un monitor să fie incluse în structura sistemului cu PLC.”[1]

Toate PLC-urile sunt pre-programate și cu programe de aplicație care se execută ca răspuns la comenzi recepționate de la unitatea de programare, panourile interfețe cu operatorul sau alte calculatoare conectate la PLC. Programele de aplicație permit utilizatorilor să scrie și să transfere programe și date în memoria RAM, să comande lansarea în execuție a programelor și permit PLC-ului să transmită informații de stare la interfețele cu operatorul.

Unele din avantajele PLC-ului sunt:

Modificările în secvența de operare a unui sistem cu PLC pot fi realizate în mod programabil, prin intermediul unei console sau prin utilizarea unor softuri rulabile pe un PC;

Fiabilitate cu mult mai mare decât cea a sistemelor bazate pe relee electromagnetice;

Permite rate rapide de acces într-o banda înaltă de frecvențe;

Automatizare și controlul sistemelor industrial;

Pentru ca un PLC să funcționeze în memoria nevolatila a PLC-ului trebuie descărcat un program care este creat în afara automatului , se testează dacă corespunde cerințelor care urmează a fi executat, după care este descărcat în memoria PLC-ului. Aceste automate programabile sun prevazute cu un modul de comunicație RJ 45, la acest modul se conectează la un sistem (SCADA) pentru a putea primi pe un panou de monitorizarea funcționarea sistemului în care este implementat PLC-ul .

Fig.4.2 PLC 101 C1 Eaton

Ȋn componența proiectului am folosit PLC C101 C produs de firma EATON împreună cu sursa de alimentare prezentată în fig.3.3.Acest PLC, foloseste un procesor CPU 101-C128K.

Fiecare întrerupător automat trimite către automatul programabil semnalele care îi definesc starea: întrerupător broșat, conectat, deconectat sau declanșat. Tensiunile monitorizate determină declansarea secvențelor de deconectare/conectare a întrerupătoarelor. Acestea sunt monitorizate de relee de tensiune care sunt interogate de automatul programabil prin intermediul intrărilor digitale, dar și de către dispozitivele SENTRON 3200 care furnizează parametrii electrici pe PROFIBUS.

Programarea unui PLC se poate face in mai multe moduri, dar cel mai folosit mod este

cel ce utilizeaza ladder diagram. Diagrama scara este un mod de programare asemanator cu descrierea electrica clasica a unui sistem complex. Diagramele ladder presupun transpunerea imediata, folosind simbolurile grafice pentru contacte, bobine, noduri a schemelor de automatizare echivalente realizate cu contacte si relee clasice. Aceasta modalitate permite introducerea iterativa, rapida, a schemelor de comanda în forma clasica. Diagrama scara este o reprezentare simbolica a unor panouri cu relee; este constituita din linii orizontale plasate intre liniile verticale ce simbolizeaza tensiunea de alimentare. Pe fiecare treapta orizontala trei tipuri de simboluri:

contacte normal deschise si normal inchise; Bobine de releu activate de circulatia curentului;

casete ce pot reprezenta relee de timp sau relee numaratoare.

Programarea PLC-ului s-a facut cu ladder diagram, Primele instrucțiuni ale programului sunt condiții de funcționare ale automatului programabil, daca avem buton regim manual deschis și buton regim automat închis condiția nu este îndeplinită iar secvența rămâne inacriva nu se execută secvența manual, treapta a doua daca butonul regim automat deschis și butonul regim manual închis, secvența rămâne inacriva nu se execută secvența selecție automat ramânr inactivă

Fig. 4.3 Secvență din programul ladder diagram PLC

Un program PLC lucrează în buclă și se execută de mai multe ori într-o secundă, dar fiecare pas dintr-o secvență de conducere controlată de un PLC poate dura secunde, minute sau ore.

“Prima treaptă își poate executa propria instrucțiune de ieșire dacă nici unul din cei trei biți de intrare nu sunt ON, adică numai dacă procesul de secvențiere nu este activ. Dacă și celaltă condiție este adevărată (IN.1.1 este ON), această treaptă va determina acționarea OUT.2.1 și a bitului de date D.3.1, pentru a indica faptul că este activat primul pas din secvență.”[1]

“Următoarea treaptă își poate executa propria instrucțiune de ieșire numai dacă a fost inițiată prima treaptă a secvenței. Atunci când condițiile sunt adevărate (prima treaptă este executată și IN.1.2 este ON), a doua treaptă finalizează acțiunea începută de treapta 1 și inițiază o nouă acțiune (OUT.2.1 unlatch și OUT.2.2 latch), iar stările biților de date se modifică pentru a reflecta faptul că secvența este acum la pasul 2. A treia treaptă este similară cu a doua. Ea controlează trecerea de la pasul 2 la pasul 3. Ultima treaptă controlează încheierea pasului 3 și permite accesul la ultimul bit de date astfel încât primul pas poate fi executat dinnou atunci când instrucțiunea condiționată din treapta 1 este adevărată.

Atunci când ordinea de secvențiere trebuie să fie variabilă, sau când condițiile pentru începutul și finalizarea pașilor sunt complexe, programul în scară devine destul de dificil de proiectat. Unele PLC-uri oferă capacități avansate de programare care pot fi folosite pentru a

simplifica programarea unor secvențe complexe. Aceste metode sunt discutate pe larg în [11]: folosirea instrucțiunilor speciale de secvențiere.”[1]

Fig.4.4 Sursa alimentare PLC SN3-050-BU8

Sursa SN3-050-BU8 este compatibilă și respectă în totalitate cerințele impuse de către PLC, această sursă converteste curentul de 230V c.a. în 24V c.c. necesar alimentarii PLC-ul precum și alimentarea releelor.

Relee Finder

Releul este un aparat de protecție, cu acțiune automată, care la o anumită valoare a parametrului de intrare (mărimea supravegheată) produce modificarea a valorii parametrului de ieșire. Dintre aceste mărimi cel puțin una este de natură electrică.

Dacă mărimea de ieșire este de natură electrică, atunci aparatul este un releu indirect. Dacă mărimea de iesire este de natură mecanică, atunci aparatul este un releu direct (declanșatoare). Releul are trei elemente funcționale:

– elementul de recepție (sau elementul sensibil);

– elementul comparator (elementul de măsură și comparare);

– elementul de execție;

Fig. 4.5 Releu finder 56.32.9.024.0040

Elementul de recepție sesizează modificarea mărimii de intrare (de exemplu a curentului sau a tensiunii) la care releul reacționează și, într-o formă oarecare, transmite impulsul primit elementului intermediar. Elementul intermediar măsoară mărimea primită, o compară cu valoarea stabilită prin reglaj și, dacă aceasta a atins valoarea fixată, transmite acțiunea elementului de execuție. Elementul de execuție, recepționând impulsul transmis, produce o schimbare bruscă a mărimii de ieșire. Astfel, elementul de execuție indeplinește lucrul mecanic specific tipului respectiv de releu (de exemplu închiderea circuitului de declanșare)

Acest releu este un releu industrial electromagnetic care se alimentează de la o sursă de 24 V, sarcina admisibilă contacte 12A, curent maxim la contacte 20A, tensiune comutată maxim 400V/AC, acest releu are un buton de testare cu funcția de blocare. Acest releu are funcția de semnalizare și comutare atunci când tensiunea de pe bobina dispare, contacții acționați de bobina se deschid intrerupând continuitatea circuitului.

.

Releu curent

Releul este un aparat de protecție, cu acțiune automată, care la o anumită valoare a parametrului de intrare (mărimea supravegheată) produce modificarea a valorii parametrului de ieșire. Dintre aceste mărimi cel puțin una este de natură electrică. Releele maximale de curent (RC), cu acțiune instantanee sunt relee electromagnetice secundare, destinate protecției instalațiilor electrice împotriva suprasarcinilor și scurtcircuitelor, când curentul controlat depășește o anumită limită. Armătura mobilă a releului este realizată sub forma unei palete din oțel moale, aflată în întrefierul unui electromagnet și care se rotește solidar cu un ax. Curentul ce trece prin bobinele releului produce un flux magnetic, care străbate armătura mobilă. Sub acțiunea fluxului magnetic, armătura tinde să se rotească în sensul acelor de ceasornic, adică tinde să se plaseze în lungul liniilor de câmp. Un resort antagonist se opune rotirii și menține armătura deviată față de axul polilor electromagnetului, atât timp cât curentul care a depășit valoarea maximă la care este reglat releul.

Fig.4.6 releu curent BA9053

Acest releu (are intrevalul de masură intre 0,5 … 5 A) monitorizează prezența curentului electric pe circuitele care alimentează consumatorii si informează automatul programabil de prezența sau lipsa curentului sau existența uni scurtcircuit pe circuitele primare, la lipsa curentului pe circuitul primar releele informează automatul programabil, acesta in cel mai scurt timp dă comanda pentrudecuplarea întreruptorului de pe alimentarea principală concomitent cu comanda de cuplarea a întreruptorului de pe alimentarea de rezervă.

Ȋntreruptorul PKZM

Intrerupatorul este dispozitivul care inchide sau deschide un circuit electric sub sarcina sauasigura declansarea la defect in retea (scurtcircuit,suprasarcini).In acest caz el este prevazut curelee speciale de protectie.Acestea aparate electrice de comutatie si protectie realizeazafunctia de inchidere,deschidere a unui cai de curent. Acesta este destinat protectiei instalatiilor si echipamentelor electrice impotriva curentilor de suprasarcina si scutcircuit, capabil sa inchida, sa suporte si sa intrerupa curenti in conditii normale de functionare si deasemenea in conditii prestabilite, sa inchida pe o durata specificata si sa intrerupa curenti anormali. La declansarea intrerupatorului tija contactului mobil atrenata de axul care este legat de dispozitivul de actionare se deplaseaza in jos. Deoarece arcul electric se dezvolta in sens invers deplasarii gazelor in uleiul proaspat apare un suflaj mai eficient decat in cazul intreruptoarelor care au miscarea de deschidere de jos in sus, asigurandu-se obtinerea unor performante superioare. Cilindrul izolat este umplut cu ulei de transformator pana deasupra camerei de stingere .

Fig.4.7 Intreruptor PKM0-10 XT PR010BC1

Ȋn figura 3.6 este prezentat înreruptorul PKM0-10, care în circuitele electrice are rolul de proteccțe la suprasarcină și scurtcircuit a aparatelor montate în schmele de comandă și control a instalațiilor electrice.

Contactor automat DILM

Contactorul este un aparat de comutație cu acționare mecanică,electromagnetică sau pneumatică, cu o singură poziție stabilă, capabil să stabilească,să suporte și să întrerupă curenții în condiții normale de exploatare a unui circuit,inclusiv curenții de suprasarcinContactoarele sunt cele mai răspândite aparate din instalațiile de comandă și automatizare. Practic pentru conectarea și deconectarea fiecărui motor electric, la fel ca și pentru alte receptoare,  cum  sunt  rezistențe,   instalații de iluminat, cuptoare etc. se folosesc contactoare, deoarece ele permit acționarea de la distanță la primirea unui impulscare poate fi dat manual sau automat, au o frecvență mare la uzura electrică și mecanică.Cele mai răspândite contactoare sunt cele electromagnetice, care acționează în circuitele decurent alternativ. Electromagnetul lor de acționare poate fi alimentat cu tensiune alternativăsau tensiune continuă

Fig.4.8 Contactor automat DILM12-01 XTCE12B01

În instalații complexe cu caracter automat sau semiautomat, contactoarele servesc la comutarea unor circuite, în urma unor comenzi voite sau automate. Comenzile automate pot fi date de relee de protecție (de curent maxim, de timp sau sensibile la un anumit parametru fizic-temperatură, presiune). Totodată contactoarele creează posibilitatea realizării unor manevre cu frecvență mare în timpi scurți pe baza unui program dinainte stabilit.

Acest contactor este un contactror tripolar cu contacte auxiliare integrate, tensiunea de control este de 230V CA, current maxim de lucru este de 10A, temperature de lucru al acestui contactor este cuprinsă între (-25…. +400C), curentul pentru contacții auxiliare este de 10A. Ȋn schema electrică din care face parte face comunicație cu PLC-ulu trimițând informații și primind instrucțiuni de acționare de la PLC, protejează aparatele de suprasarcină și scurtcircuit aparute în schemele electrice.

Siguranțele automate

Siguranta automata este un element de protecție și de comutare, care poate fi acționată manual, cât și automat pentru controlul și protecția sistemului de energie electrică. Siguranța automată este destinată să protejeze circuitele electrice împotriva scurtcircuitelor, astfel încât circuitul protejat să nu sufere stricăciuni din cauza efectelor termice provocate de un curent mai mare decât cel nominal. Spre deosebire de siguranțele electrice fuzibile, care după fiecare declanșare trebuie înlocuite (deoarece se arde fuzibilul), întrerupătoarele automate trebuie doar reanclanșate manual după înlăturarea defectului sau încetarea stării de suprasarcină, aceasta deosebindu-le de siguranțele automate care reanclanșează singure în cazurile menționate. Siguranțele automate există într-o largă diversitate de mărimi, de la întrerupătoare miniatură până la întrerupătoare de foarte mari dimensiuni, folosite la tensiuni foarte înalte.

Fig 4.9 siguranță automată

În primele momente ale unui scurtcircuit sau al unei stări de suprasarcină (neadmisibilă), întreruptorul și circuitul protejat sunt străbătute de un supracurent mult peste cel nominal. Când se deschid contactele întreruptorului, între ele se formează un arc electric. Rolul de stingere a acestui arc revine camerei de stingere a întrerupătorului. Întreruptoarele automate folosite la tensiuni mari au ca mediu de stingere a arcului electric: vidul, gaze inerte, (hexafluorura de sulf – SF6un gaz puternic electronegativ) sau uleiul dielectric.

Siguranțele moderne sunt construite cu limitare de curent (curent maxim admisibil), astfel că în cazul unui scurtcircuit sau suprasarcini neadmisibile, curentul nu poate atinge valoarea maximă teoretică. Curentul maxim pe care îl poate întrerupe o siguranță poartă numele de capacitate de rupere. În caz de depășire a acestui current siguranța, deși declanșează, datorită puterii electrice excesive conduse prin circuit este posibil să nu reușească să stingă arcul electric format între contactele sale, curentul de scurtcircuit (sau cel limitat) circulând în continuare, putându-se produce avarii serioase în instalația protejată, respectiv el însuși se poate defecta sau își micșorează considerabil durata de viață.

CAPITOLUL V MENTENANȚA ECHIPAMENTELOR ELECTRICE

Mentenanța reprezintă un ansamblu de activități tehnico-organizatorice, care au ca scop asigurarea obținerii unor performanțe maxime pentru bunul considerat (utilaj, instalații, automatizări etc.). Nevoia de mentenanță apare natural pentru a se opune forțelor de degradare și poate fi rezultatul unei intervenții ce urmează un plan de întreținere sau de reparare a echipamentului. Reducerea costurilor și rentabilizarea procesului industrial se pot realiza doar prin combinarea diversilor factori: creșterea fiabilității utilajului, creșterea siguranței îin exploatare, scăderea costurilor de exploatare, toate conducând la un cost total eficentizat.

Mentenanta automatizarilor industriale

Scopul utilizarii automatizarilor industriale este acela de a spori productivitatea si/sau calitatea dincolo de limitele posibil de atins prin munca operatorilor umani, astfel incat sa se obtina reduceri insemnate ale costurilor de productie si/sau obtinerea unui nivel de calitate crescut si predictibil. In ideea de industrializare, automatizarea este urmatorul pas dupa mecanizare. Daca mecanizarea presupunea prezenta operatorilor umani, care sa supervizeze lucrul cu utilajele mecanizate, automatizarea a micsorat dramatic nevoia prezentei umane prin realizarea automata a monitorizari, corelari si controlului proceselor industriale. Astfel, automatizarile joaca, astazi, un rol important in economia lumii si aduce un aport important la cresterea calitatii vietii.

Ȋn cadrul mentenanței se efectuează urmatoarele operații

verificarea vizuala a cablurilor de comanda si semnalizare

verificarea/testarea lampilor de semnalizare

verificarea semnalizarilor acustice

verificare display lcd/led

verificarea dispozitivelor de comanda/control locale si de la distanta

verificarea comunicatiilor la distanta – serial, bus, etc

verificarea aparatelor de automatizare – relee, contactori, plc,

verificarea starii contactelor si conexiunile electrice

reglarea dispozitivelor de automatizare

verificarea parametrilor de functionare si sincronizarea automatizarilor

teste de functionare

verificare surse de alimentare de rezerva

verificare comunicatii de rezerva

“Deranjamentele care apar in timpul functionarii sunt determinate de uzura contactelor si a elementelor mecanice.Inrautatirea contactului electric poate duce la :

sudarea contactelor si impiedicarea manevrarii aparatului

producerea de incendii prin incalzirea excesiva a contactelor care duc la carbonizarea ti aprinderea suporturilor electroizolante

producerea scurtcircuitelor prin arderea izolatiei cablurilor de legatura sau carbonizare suprafetei electroizolante dintre contactele electrice

Pentru prevenirea acestor situatii se executa urmatoarele lucrari :

se verifica si se strang bine legaturile la bornele contactelor

se verifica si se curata bine suprafata de contact dintre doua contacte electrice

se inlocuiesc contactele uzate

se verifica elementele arcuitoare care asigura o presiune de contact mare

se verifica jocurile din articulatiile mecanismelor unde exista piese in miscare una fata de alta

se ung periodic elementele mecanice aflate in miscare pentru a micsora forta de frecare la care sunt supuse in timpul exploatarii

se verifica starea miezurilor magnetice ale aparatelor de comanda automata si in special a distantei dintre miezuri si a spirei in scurtcircuit”[8]

CONCLUZII

Anclanșarea automată a rezervei la deconectarea alimentării de lucru reprezintă o automatizare vitală în configurația instalațiilor electrice din centralele și stațiile electrice,datorită faptului că, de corectitudinea cu care acționează depinde continuitatea în alimentarea cu energie electrică a consumatorilor, din acest motiv studierea și perfecționarea acesteia este justificată . Furnizorii de energie electrică, puși față în față cu cerința de a asigura o anumită calitate a energiei electrice livrate, ridică problema ca acei consumatori care au problem deosebite la abateri de calitate ar trebui să ia măsuri în propriile instalații. Anclanșarea automată a rezervei aduce o creștere a gradului de asigurare a continuitășii în alimentarea cu energie.

Scopul realizării AAR este acela de a asigura continuitatea în alimentarea cu energie

electrică a consumatorilor vitali sau a consumatorilor care au o anumită importanță.

Sistemele de AAR pot fi diversificate astfel încât să răspundă la diferite situații

practice: 2÷4 linii de alimentare, cuple între barele de alimentare si grupuri electrogene.

Comanda configurațiilor atipice de AAR se recomandă a fi realizate cu automat

programabil si cu interfață alfanumerică pentru setarea unor parametri si pentru diagnoza

sistemului. Utilizarea logicii programate oferă o paletă largă de posibilități privind cerințele

de funcŃionare ale sistemului în functie de cerințele impuse.

Principalele avantaje ale implementării sistemelor de comandă pentru AAR cu

automate programabile sunt următoarele:

– reducerea numărului de componente si a numărului de conexiuni necesare

realizării AAR;

– reducerea la minim a numărului de dispozitive electrice cu comutație dinamică prin folosirea dispozitivelor cu comutație statică;

– cresterea fiabilității instalației AAR;

– automatul programabil poate rula programul de lucru independent de calculator;

Bibliografie:

Cărți

(3)1-Adrian Moise-Automate programabile, Ploiești, Editura Universității Petrol-Gaze din Ploiești, 2014, pp11-19, 206

(14) 2– Adreian Baraboi, Marcel Adam,Echipamente electrice, Editura-Gheorghe Asachi, Iași 2002 pag 98

(1)3-Alexandru Emanoil-Anclașarea automata a rezervei în instalațiile electrice,Colecția Electricianului, Ediția Tehnică București 1988, pp.8-9.

(6) 4- Cristina Popa – Proiectarea automatizării proceselor ,Poiești, Editura Universității Petrol-Gaze din Ploiești, 2016 pag,94

(8)5- Cîrtoaje V-Teoria Sistemelor Automate – Analiza în Domeniul Complex, Ed. Univ. Petrol-Gaze din Ploiești, 2013. Pag 1

(10) 6- Gabriela Bucur, Senzori, traductoare, măsurări, Editura Universității din Ploiești, Ploiești, 2000

(20)7- Hermina Albert, Ion Florea, Alimentarea cu energie electrică a intreprinderilor industrial, Volumul 1, Editura Tehnică, 1987, pag133-134

(2)8-Nicolae Paraschiv – Programarea aplicațiilor de timp real, Ploiești, Editura Universității Petrol-Gaze din Ploiești, 2014, p11

(9) –  Sergiu Calin, DAN MIHOC, Stelian Popescu, Protectia prin relee si automatizari in energetica, Editura, Didactica si Pedagogica, 1979 pag 78

(21)10-V.Dușa,V.Vaida –Comanda și controlul funcționarii rețelelor electrice, Editura Tehnică, București,2001

Legislatie

(4)11- Directiva 2012_27_UE-eficienta energetica

[12]***WWW biblioteca.regielive.ro/referate/energetica/instalatii-de-automatizare-si-protectie-a-instalatiilor-energetice-67494.

[14]***WWW https://stoianconstantin.wordpress.com/tag/consumatori-vitali/

[15]***WWW http://instal.utcb.ro/conferinta_2010/articole/popescu_iancu_2010.pdf