Dobór przełączników

Duże przełączniki (o mocy większej niż 10 kVA) są zwykle połączone na stałe z infrastrukturą elektryczną budynku, natomiast przełączniki o mocy poniżej 10 kVA mogą być podłączane do instalacji elektrycznej poprzez typowe gniazda instalacyjne. Przy stosowaniu przełączników statycznych zwykle nie jest wymagana znacząca przeróbka istniejącej instalacji elektrycznej. Ważne jest aby przełącznik był w stanie wytrzymywać skutki przełączania prądu obciążenia pomiędzy dwoma źródłami zasilania oraz zapewniał wytrzymałość na prądy zakłóceniowe (zwarciowe). Zgodnie z normą IEC 60947-6-1 przykładowo przełącznik ATS o prądzie znamionowym do 100 A powinien krótkotrwało wytrzymywać prąd zwarciowy o natężeniu 5 kA czyli 5000 A. Przełącznik statyczne generują większe straty niż przełączniki elektromechaniczne ze względu na wyższą rezystancję przesyłu oraz pobór mocy przez złożone układy sterowania. Jednym z ważnych kryterium jaki należy uwzględnić przy wyborze rozwiązania jest łatwość zarządzania. Przełączniki powinny obsługiwać standardowe funkcje zdalnego zarządzania przez przeglądarkę i protokół SNMP. Urządzenia małej mocy są najczęściej instalowane w szafach o wysokości zwykle nie większej niż 1U. Przy wyborze konkretnych rozwiązań przełączników oprócz kwestii technicznych wymagane jest przeprowadzenie analiz ekonomicznych i uwzględnienie kosztów TCO.

Zakłócenia wywoływane przez odbiorniki nieliniowe

Ostatnie dekady przyniosły bardzo istotną zmianę w strukturze poboru energii elektrycznej polegającą na zdecydowanym wzroście udziału odbiorników o charakterze nieliniowym. Głównym efektem tej sytuacji są zniekształcenia napięcia sieciowego. Generowane przez nieliniowe obciążenia wyższe harmoniczne prądu powodują przegrzewanie się przewodów oraz urządzeń, co jest przyczyną rosnących strat przy przesyle energii elektrycznej oraz powstawania wibracji transformatorów i silników. Innym niekorzystnym zjawiskiem jest przyśpieszona degradacja izolacji oraz wzrost natężenia pola elektromagnetycznego emitowanego przez transformatory. Tego typu zakłócenia mogą być przyczyną awarii wrażliwych odbiorników np. kondensatorów stosowanych kompensacji mocy biernej, a w układach automatyki odpowiadać za błędne działanie zabezpieczeń.

Zobacz również:

• AI ma duży apetyt na prąd. Google znalazł na to sposób

Należy pamiętać, że dystrybucja energii w sieci elektroenergetycznej jest realizowany w układzie trójfazowym, a dopiero w instalacji odbiorczej budynku dokonuje się rozdziału na obwody jednofazowe, które są zasilane z poszczególnych faz. W wypadku zasilania rozległych sieci komputerowych, a więc odbiorników nieliniowych (pobierających prąd impulsowo) występuje niekorzystne zjawisko płynięcia prądu o znacznej wartości w przewodzie neutralnym sieci trójfazowej mimo równomiernego podziału obciążenia faz oraz wzrost napięcia pomiędzy przewodem neutralnym N a ochronnym PE co może doprowadzić do poważnej awarii. Na to zjawisko trzeba zwrócić szczególną uwagę już w fazie projektowania (np. zwiększając przekrój przewodu neutralnego) lub planując instalację filtrów aktywnych.

Energetyczne filtry Aktywne

Głównym powodem stosowania energetycznych filtrów aktywnych jest zapobieganie odkształceniom prądu w instalacji elektrycznej czyli eliminacja wyższych harmonicznych prądu. Mogą być one stosowane zarówno w przypadku odbiorników przemysłowych dużej mocy (np. układach napędów elektrycznych) jak i w instalacjach oświetleniowych w których stosowane są wyładowcze źródła światła oraz w obwodach zasilających systemy teleinformatyczne. Filtry aktywne obniżają zawartość wyższych harmonicznych w prądzie pobieranym z sieci zasilającej poprzez odbiorniki nieliniowe co powoduje, że prąd pobierany jest praktycznie sinusoidalny. Układ filtru aktywnego jest zbudowany w oparciu o falownik tranzystorowy przystosowany do dwukierunkowego przepływu energii, dzięki czemu może on zarówno dostarczać i pobierać prąd z sieci zasilającej. Zasada działania filtru aktywnego polega na pobieraniu i oddawaniu do sieci zasilającej dodatkowego prądu kompensującego wyższe harmoniczne prądu odbiornika. Przy impulsowym poborze prądu przez odbiornik nieliniowy dwukierunkowy falownik generuje prąd kompensacji o takim kształcie że wypadkowy prąd pobierany z sieci ma charakter sinusoidalny a zawartość wyższych harmonicznych jest na poziomie niższym niż 5 %.

Korzyści ze stosowania filtrów aktywnych

• Zmniejszenie szczytowej wartości prądu pobieranego z sieci.

• Obniżenie strat przepływu energii.

• Redukcja prądu płynącego przez przewód neutralny (N).

• Ograniczenie wartości prądów rozruchowych.

• Obniżenie zawartości wyższych harmonicznych prądu pobieranego z sieci.

• Zmniejszenie poziomu zakłóceń sieciowych do wartości niezagrażających odbiornikom.

Podsumowanie

Dzięki zastosowaniu przełączników obwody odbiorcze mogą być w zależności od sytuacji przełączone na zasilanie ze źródła podstawowego lub alternatywnego co pozwala na znaczące zwiększenie poziomu dostępności systemu teleinformatycznego. Dużą korzyścią jaką można osiągnąć dzięki stosowaniu przełączników zarówno typu STS jak i ATS jest również ograniczenie zasięgu potencjalnej awarii zasilania, co wydatnie wpływa na zwiększenie bezpieczeństwa. Nowoczesne przełączniki zasilania zapewniają nie tylko uzyskanie wymaganej niezawodności systemu, krótki czas przełączania i wysoką sprawność, ale również prostą obsługę, niskie koszty instalacji i eksploatacji. Dodatkowa korzyść to sygnalizacja stanów pracy urządzenia i stanów linii zasilających, eliminacja przepięć i duża przeciążalność prądowa.

Najkorzystniejsze jest instalowanie przełączników jak najbliżej zasilanego odbiornika. Takie podejście zapewnienia najlepszą ochronę przed awariami wewnętrznymi mogącymi wystąpić w instalacji budynku jak i z zakłóceniami zasilania powstającymi w sieci elektroenergetycznej. Przełączniki mogą być zarówno montowane w szafie, jak i wykonane jako wolnostojące (szczególnie dla urządzeń największych mocy). Przełączniki elektromechaniczne ze względu na to, że sterowanie stycznikiem jest stosunkowo proste i nie wymaga synchronizacji źródeł zasilania sieciowego, odznaczają się wysoką niezawodnością i mniejszymi stratami niż łączniki statyczne.

Do likwidacji zakłóceń powodowanych przez odbiorniki nieliniowe niezwykle korzystne jest stosowanie filtrów aktywnych. Dzięki ich wykorzystaniu można zmniejszyć przekroje przewodów zasilających, wartości bezpieczników instalowanych w sieci zasilającej. Można również zwiększyć niezawodność funkcjonowania systemu zasilania oraz zapewnić lepszą współpracę z agregatem prądotwórczym poprzez ograniczenie wymogu przewymiarowania jego mocy.