Ogranicznik przepięć

Ograniczniki serii SEC (Safe Energy Control) spełniają normę IEC 61643-11:2011, która to norma zaostrzyła wymagania określające zachowanie ograniczników „pod koniec ich życia”. Seria ta jest skonstruowana i przebadana by z naddatkiem wypełniać wymagania odnośnie norm.

Ograniczniki serii SEC Phoenix Contact

Ponieważ iskierniki klasyczne reagują w podobny sposób niezależnie czy zapłon jest spowodowany przepięciem czy wyładowaniem piorunowym, przyłączona do iskiernika sieć energetyczna podlega za każdym razem działaniu prądu zwarciowego. Seria ograniczników SEC zawiera nowy rodzaj iskierników które nie wywołują po zapłonie przepięciem prądów zwarciowych. Jedynie prądy piorunowe są w stanie je wywołać.

Brak prądu następczego to większa żywotność sieci poprzedzającej ochronę jak i samego ogranicznika:

Kolejną cechą serii SEC jest możliwość stosowania jej praktycznie „bez dobezpieczania”. W serii znalazły się iskierniki posiadające wewnątrz bezpiecznik.

Istotne zalety rodziny SEC są:

– dzięki brakowi bezpieczników do poziomu nie tylko 315A gG ale i wyżej, uzyskiwane są lepsze poziomy ochrony, tzn niższe
– brak jest dodatkowych spadków napięcia na połączeniu i bezpieczniku
– wąska obudowa co wpozwala zaoszczędzić miejsce w szafach. Często daje to efekt tańszy niż przy innych popularnych rozwiązaniach, gdzie i dobezpieczenie, i połączenie, i większa objętość rozdzielnicy jest wymagana a to kosztuje
– w ofercie SEC jest jeszcze ciekawy ogranicznik typu T3, który ze względu na wewnętrzne zabezpieczenia może pracować zarówno w obwodach DC jak i AC oraz w układach sieci TN i IT
– wszystkie wkładki SEC posiadają pięcioletnią bezwarunkową gwarancję

Opisane sytuacje i rozwiązania są zgodne z najnowszą normą IEC 61643-32

Czynniki wpływające na ilość i typ ograniczników przepięć jakie należy zastosować oraz miejsce ich instalacji:

• typu i położenie obiektu
• obecności lub brak instalacji odgromowej LPS (ang. Lightning Protection System),
• długości przewodów połączeniowych,
• możliwości zachowania dystansu separacyjnego pomiędzy piorunochronem a instalacją fotowoltaiczną.

Obiekt z zewnętrzną instalacją odgromową, brakiem możliwości zachowania dystansu separacyjnego pomiędzy panelami i instalacją odgromową oraz z długimi przewodami ≥10m. SPD – Ogranicznik przepieć (ang. Surge Protective Device)

Tabela: jakie ograniczniki przepięć należy zastosować w zależności od instalacji:

Tabela doboru ograniczników przepieć dla obiektu bez i z instalacją odgromową

Opis:
LPS – Instalacja odgromowa (ang. Lightning Protection System)
T1 dla PV – w praktyce stosuje się typy T1/T2 lub T1 do obwodów DC PV
T1 – należy stosować typ T1 lub T1+T2 lub T1/T2 do obwodów AC
1 – SPD typu T2 dla PV lub T1 dla PV zgodnego z IEC 61643-31
1’ – SPD typu T2 dla PV lub T1 dla PV zgodnego z IEC 61643-31
2 – SPD typu T1 lub T2 zgodnie z IEC 60364-5-53 część 534 oraz zgodnie z IEC 61643-11
2’ – SPD typu T1 lub T2 zgodnie z IEC 61643-11

SPD w miejscu 2’ nie jest wymagany gdy:

• falownik i główna skrzynka rozdzielcza budynku są połączone do tej samej listwy uziemiającej każdy przewodem o długości ≤ 0,5m (gdy falownik znajduje się w głównej szafie)
  lub
• przewody od SPD w głównej skrzynce do falownika są <10m i przewód PE jest poprowadzony razem z przewodami zasilającymi AC

SPD w miejscu 1’ nie jest wymagany gdy:

• przewody od falownika do generatora są <10m i poziom ochrony U_p ogranicznika zainstalowanego w miejscu 1 jest niższy lub równy 0,8 U_w napięcia wytrzymywanego generatora
  lub
• poziom ochrony U_p ogranicznika zainstalowanego w miejscu 1 jest niższy lub równy 0,5 U_w napięcia wytrzymywanego generatora

Rozwiązania ochrony przed przepięciami instalacji fotowoltaicznych, jakie polecam, do zastosowania w zależności od aplikacji:

Opcja 1

• Gotowe,wygodne w zastosowaniu skrzynki z ogranicznikami przepięć, o których pisałem poprzednio KLIK

Opcja 2

• Ograniczniki przepięć serii VAL-MS, poniżej do wyboru modele na stronę AC i DC typy T1/T2, T2 oba z i bez złącza komunikacyjnego. Ograniczniki należy zamontować zgodnie z dołączoną do nich instrukcją.

Seria VAL-MS, modele dedykowane na stronę DC:

Seria VAL-MS, modele dedykowane na stronę AC:W przypadku ograniczników Phoenix Contact jest możliwość badania elektrycznego ograniczników przepięć które to należy wykonywać zgodnie z normą PN-EN 62305-3. Badanie wykonuje się przy pomocy urządzenia CHECKMASTER 2:

Badanie umożliwia prewencyjną wymianą wkłądki/ogranicznika, gdy ogranicznik zbliża się do kresu swoich możliwości ale status jest nadal „zielony”. Dzięki temu zapobiegamy nawet chwilowemu brakowi ochrony. Po badaniu wyniki można zaspiać na pamięci USB i wydrukować pisemny raport, który może stanowić ważny dowód przy ewentualnym dochodzeniu odszkodowań.

Wielokanałowy wyłącznik elektroniczny:

Kiedy maszyna powinna pracować 24/7 nie można dopuścić do żadnej szansy na nieprawidłowości i przerwanie działania. Wyłączniki serii CBMC oferują wygodną w zastosowaniu ochronę, prądy mogą być zmieniane stopniowo za pomocą przełączników, dzięki czemu obejmują wszelkie popularne typy odbiorników.

Nieprzerwane zasilanie zwiększa dostępność systemu

Przeciążeniom można zapobiec przez aktywne ograniczenie prądów płynących do odbiorników.

Kiedy występują przypadkowe przeciążenia na maszynie, może nastąpić zatrzymanie wówczas urządzenie musi zostać ponownie uruchomione przez obsługę. Wymaga to zwiększenia określonego prądu aby system działał ponownie.

Elektroniczne wielokanałowe wyłączniki z elektroniczną blokadą zapewniają ochronę tak, aby zapobiec przypadkowym zmianom ustawionych prądów. Jeżeli nastawa jest zmieniana, musi być potwierdzona przez naciśnięcie i przytrzymanie przycisku „Channel LED”.

Dodatkowo wbudowany asystent prądu znamionowego wspiera w skutecznym doborze odpowiedniego prądu na działającym systemie:

Rys 1. Wielokanałowe elektroniczne wyłączniki:

1. Chronione obwody
2. Sygnalizacja braku zasilania
3. Zdalne załączenie
4. Alarm I > 80%
5. Napięcie zasilania OK
6. Własny minus do zasilania wyłącznika
7. Aż do 80 A
8. Wyświetlanie statusu kanału
9. Nastawa krokowa prądu

Blokada elektroniczna i asystent prądu znamionowego

Prądy mogą być zmieniane skokowo w zakresie od 0.5 do 10A DC.
Migająca zielono dioda LED wskazuje, że wartość ta jest właśnie zmieniana.

Jednak nie zmienia to wartości ustawionego wcześniej prądu do póki nie przytrzymamy „Channel LED”. W ten sposób potwierdzamy ustawienie, dioda led przestaje migać i świeci się ciągle na zielono. Zapobiega to przypadkowym zmianom.

Wbudowany asystent prądu znamionowego mierzy stale przepływający prąd i pokazuje najlepsze możliwe ustawienie. Na początek prąd ustawiamy skokowo na 10A, co uruchamia pracę kanału.

Następnie zmniejszamy prąd krok za krokiem. Kiedy wartość płynącego prądu stanowi około 80% nastawy, przycisk „Channel LED” miga naprzemiennie zielonym i żółtym światłem. Teraz zmieniamy nastawę przełącznikiem obrotowym do najbliższej wyższej wartości, cofamy o krok w górę.

Kończąc, przyciskamy przycisk dla potwierdzenia optymalnej wartości. Współpracujące zasilacze powinny być tak dobierane, aby nie tylko pokrywały ustawione wartości prądów ale również powinny posiadać rezerwę mocy na ewentualność jakichkolwiek nieprawidłowości.

Czytelny stan systemu dzięki wykrywaniu nad i pod napięcia jak i stanu odcięcia

Większość sterowników stosowanych do maszyn pracuje przy napięciu 24 V DC. Jednakże jest to tylko napięcie znamionowe, jak wszystkie odbiory mają własne zakresy tego napięcia.

W przypadku wahań napięcia, wtedy, co się może zdarzyć część odbiorników pracuje normalnie natomiast część ma zakłócenia lub zawodzi zupełnie.

To może prowadzić do niebezpiecznych stanów w systemach. Dla przykładu jeśli ruchome, obracające się części układu są zatrzymywane lub wyłączane przy pomocy czujników lub wyłączników krańcowych, mogą nie działać w skutek zmian napięcia, co może być bardzo niebezpieczne dla operatora.

Można tego uniknąć poprzez zastosowanie detekcji pod jak i nad napięciowej tak jak wyłącznikach CBM (‘CBM’ jest skrótem od ‘Circuit Breaker Multichannel’). Kiedy górna lub dolna granica zakresu napięcia pracy DC 18-30V jest przekroczona, zdefiniowany stan wyłączenia jest wyzwalany.

Zasilacz 24 V DC  oraz wielokanałowy wyłącznik CBM. Ochrona do ośmiu kanałów wraz z wyświetlaniem statusów przeszłych zdarzeń.

Kiedy napięcie jest mniejsze niż 18 V DC, dioda LED „DC O.K.” świeci żółtym kolorem. Jeśli napięcie jest wyższe niż 30 V DC odbiory są zabezpieczone przed „nad napięciem” a wtedy dioda „DC OK” świeci kolorem czerwonym. Dodatkowo oba typy błędów są sygnalizowane elektrycznie informacją o stanie grupy. Dioda LED „ DC OK” może ponadto migać na żółto lub czerwono co wskazuje, że było wahanie napięcia wcześniej. Jest to przydatne przy rozwiązywaniu problemów przy diagnostyce usterek.

Wykrywanie wad i usterek oraz odpowiednia reakcja

Wiele różnych awarii, usterek, stanów może wystąpić w systemie elektrycznym. W zależności od wielu parametrów elektrycznych, istotna różnica może być pomiędzy opóźnionym a natychmiastowym odłączeniu.

Jeśli np. obciążenie posiada wielką pojemność wyłączenie może w ogóle nie nastąpić. Pojemność modułu na wejściach może sięgać do 75,000 µF, daje to możliwość włączenia bez problemów dużych obciążeń.

Kiedy wartość prądu jest pomiędzy 0 a 80% dioda LED tego kanału świeci kolorem zielonym, co wskazuje brak problemów (rys. 4). Kiedy wartość prądu wzrasta do wartości pomiędzy 80 a 110% na tym wyjściu elektrycznie diodą LED wyświetlany jest kolor żółty. Kanał nadal pracuje lecz sygnał ostrzega użytkownika o potencjalnych problemach. Jeśli wystąpi przeciążenie, od 110 do 130%, jest to wyświetlane przez diodę LED naprzemiennie żółtym i czerwonym światłem.

Wyłączenie jest wyzwalane z po 30 sekundach opóźnienia. Prąd powyżej 130% identyfikowany jest jako zwarciowy a gdy przekracza 150% jest on aktywnie ograniczany aby zabezpieczyć odbiorniki przed dalszym spadkiem napięcia. Przy wystąpieniu zwarcia odcięcie następuje po 20ms, co oznacza brak wpływu na zewnętrzny zasilacz.

Przepływający prąd jest mierzony stale – zakres wskazywany jest kolorami diody LED co wywołuje różne alarmy lub wyłączenia:

• Zielony = OK
• Żółty = Alarm 80%
• Żółty/Czerwony = Przeciążenie
• Czerwony = Zwarcie

Wskazania statusu

Dzięki sygnalizacji braku napięcia, wyłącznik CBM może być włączony do systemu diagnostyki dowolnej maszyny. W przedziałach zawierających błędy lub awarie ich rodzaj jest pokazywany poprzez świecące ciągle lub  migające diody LED na urządzeniu.

Nad i pod napięcie są pokazywane inaczej, diagnostyka jest szybka a dzięki temu czas zatrzymania krótszy.

Podsumowanie

Niezawodne działanie systemu zależy od stworzonego projektu, ułożenia elementów elektrycznych jak również od niezakłóconego zasilania. Dyspozycyjność systemów w przypadku usterek nie ma wpływu na kolejne odbiorniki.

Rozwiązywanie problemów po awarii lub niepoprawnego działania jest wygodniejsze i  łatwiejsze/szybsze.