Urządzenia elektroenergetyczne – rodzaje i klasyfikacja zabezpieczeń

Wytwarzanie, przesyłanie i dystrybucja oraz odbieranie energii elektrycznej wymagają sprawnego działania wielu rodzajów urządzeń elektroenergetycznych. Co to za urządzenia i w jaki sposób zabezpiecza się funkcjonowanie całych systemów i instalacji energetycznych, które one tworzą?

Urządzenia elektroenergetyczne to wszystkie urządzenia biorące udział w procesie produkcji energii elektrycznej, jej transferu, a także odbioru. Zależnie od przeznaczenia i pełnionej funkcji, dzieli się je na kilka grup. Są to:

• wytwórcze urządzenia elektroenergetyczne, do których zalicza się generatory prądu,
• urządzenia przetwórcze, takie jak transformatory, przetworniki czy prostowniki,
• przesyłowe, wśród których są napowietrzne linie energetyczne, linie kablowe oraz szyny,
• rozdzielcze, czyli wszelkiego rodzaju bezpieczniki, wyłączniki, odłączniki, rozłączniki,
• odbiorcze (urządzenia „końcowe” zasilane prądem, na przykład silnik, oświetlenie, grzejnik etc.),
• pomocnicze, a więc sterujące, pomiarowe, sygnalizacyjne i zabezpieczające.

Urządzenia elektroenergetyczne i zabezpieczenia

Systemy i urządzenia elektroenergetyczne dla prawidłowego działania wymagają różnego rodzaju zabezpieczeń. Na ich pracę wpływa wiele czynników, które mogą zakłócić poprawne funkcjonowanie instalacji, spowodować jej awarię, wygenerować poważne niebezpieczeństwo dla obsługi lub użytkowników urządzeń czy osób postronnych (zaniki zasilania, prądy zakłóceniowe, przepięcia, pożary etc.). Za bezpieczeństwo w energetyce odpowiada EAZ – elektroenergetyczna automatyka zabezpieczeniowa. Dziedzina wiedzy i praktyczne rozwiązania, które w swoim doświadczeniu i ofercie ma również Eltel Networks.

Klasyfikacja zabezpieczeń

EAZ to sprawna, bieżąca kontrola i sterowanie w czasie rzeczywistym pracą systemu elektroenergetycznego – zarówno wtedy, gdy tworzące go urządzenia elektroenergetyczne działają prawidłowo, jak i w przypadku zakłóceń jego funkcjonowania. Elektroenergetyczna automatyka zabezpieczeniowa może zarówno zapobiegać potencjalnym problemom, jak i je niwelować. Urządzenia EAZ nadzorują pracę poszczególnych elementów systemu, ostrzegają w razie wystąpienia nieprawidłowości w działaniu systemu, a także automatycznie odłączają to, co może powodować dalsze problemy lub jakiekolwiek zagrożenie. Wyróżnia się więc tutaj (zależnie od pełnionej w systemie roli) trzy grupy urządzeń i odpowiednio do nich trzy rodzaje zadań, które są realizowane w ramach automatyki zabezpieczeniowej systemów elektroenergetycznych.

• EAZ prewencyjna
  To zabezpieczenia, które wykrywają ewentualne odstępstwa od normy pojawiające się w działaniu danego systemu elektroenergetycznego i w odpowiednim momencie alarmują o zaistnieniu takich nieprawidłowości.
• EAZ eliminacyjna
  Tego typu zabezpieczenia chronią system elektroenergetyczny poprzez natychmiastowe odłączenie od niego elementu, który uległ awarii lub zakłócenia w jego funkcjonowaniu mogą negatywnie wpływać na działanie całego systemu.
• EAZ restytucyjna
  Ten rodzaj zabezpieczeń ma z kolei za zadanie przywrócić normalną pracę systemu elektroenergetycznego po usunięciu awarii i/lub przyczyny zakłóceń, czyli automatycznie skonfigurować go do stanu pierwotnego.

Poszczególne funkcje EAZ realizowane są w systemie zabezpieczeń kolejno po sobie, jest więc stała obserwacja systemu, ewentualne wykrycie i rozpoznanie problemu oraz konkretne działanie.

Urządzenia współpracujące z zabezpieczeniami

Istotną rolę w systemie zabezpieczającym działanie instalacji elektroenergetycznej pełnią urządzenia współpracujące z zabezpieczeniami, czyli przekładniki (prądowe i napięciowe) oraz wyłączniki.

Większość sygnałów mierzonych przez urządzenia zabezpieczeniowe czy rejestratory zakłóceń w układach elektroenergetycznych pochodzi właśnie z przekładników. Przekładnik prądowy izoluje urządzenia pomiarowe i zabezpieczające od obwodów wysokonapięciowych i przetwarza wartości prądów pierwotnych na wartości znormalizowane. Przekładnik napięciowy natomiast służy do transformacji napięcia na żądane napięcie znormalizowane do zasilania przyrządów pomiarowych i przekaźników. Stosowanie przekładników pozwala więc na bezpieczną obsługę przyrządów pomiarowych i umożliwia jednocześnie zdalny pomiar wielkości elektrycznych.

Niezbędne są także łączniki elektryczne (zwane popularnie wyłącznikami), czyli mechanizmy zdolne do załączania, przewodzenia i wyłączania prądu – zarówno w warunkach normalnej pracy obwodu, jak i w przypadku wystąpienia przeciążenia czy zwarcia.

Metody zabezpieczania elementów sieci elektroenergetycznych

Linie wysokiego i niskiego napięcia chroni się, zależnie od rodzaju linii, za pomocą odpowiedniego zestawu zabezpieczeń elektroenergetycznych – podstawowych i rezerwowych. Jako zabezpieczenia podstawowe stosuje się zabezpieczenia odległościowe i odcinkowe. Zabezpieczeniem rezerwowym jest natomiast zabezpieczenie nadprądowe zerowe kierunkowe. Co to oznacza?

• Zabezpieczenia odległościowe
  Bazują na przekaźnikach odległościowych, których najważniejszą zaletą jest to, że zainstalowane na danej linii potrafią szybko wykrywać (i reagować) na przykład na zwarcia także na liniach sąsiednich.
• Zabezpieczenia odcinkowe
  Są to zabezpieczenia różnicowe wzdłużne, działające w oparciu o pomiar wektorowej różnicy prądów na początku i na końcu zabezpieczanej linii.
• Zabezpieczenia nadprądowe
  Reagują na wzrost wartości prądu przepływającego w chronionej linii podczas wystąpienia zwarcia wielkoprądowego.

Co oferuje Eltel Networks w zakresie zabezpieczeń elektroenergetycznych?

W ramach usług wykonawczych Eltel Networks Energetyka SA proponuje klientom między innymi: przeglądy, diagnostykę oraz naprawę urządzeń elektroenergetycznych, układów zabezpieczeń elektroenergetycznych, automatyk, sterowania i sygnalizacji pól rozdzielni SN, WN i NN, uruchamianie agregatów prądotwórczych w zakresie obwodów wtórnych, konfigurację i testy cyfrowych terminali zabezpieczeniowych dla pól rozdzielni SN, WN i NN, konfigurację sterowników i urządzeń sygnalizacyjnych, pomiary urządzeń oraz aparatury elektrycznej (przekładniki, wyłączniki, transformatory), a także przeglądy i pomiary ochrony przeciwpożarowej instalacji NN w budynkach przemysłowych i użyteczności publicznej.

Więcej na temat oferty usług Eltel Networks.

Po lewej przykładowy zestaw zabezpieczeń linii na jednej ze stacji elektroenergetycznych WN w Polsce. Po prawej rząd szaf zabezpieczeń na zdjęciu wykonanym podczas badań EAZ realizowanych w ramach okresowego przeglądu zabezpieczenia linii energetycznej przeprowadzonych przez Eltel Networks Energetyka SA