Poprawa niezawodności zasilania w energetyce

Autorzy:

mgr inż. Grzegorz Kania
mgr inż. Zygmunt Pilny
Energopomiar – Elektryka Sp. z o. o. Gliwice

Streszczenie

W artykule opisano jeden z elementów mających duży wpływ na bezpieczeństwo energetyczne polegające na zapewnieniu ciągłej dostawy energii elektrycznej odbiorcom. Tym elementem jest Zabezpieczenie Antykradzieżowe Transformatorów (Z.A.T), które chroni przed kradzieżą uzwojeń transformatorowych i oleju transformatorowego.

Postęp i rozwój cywilizacyjny jaki obserwujemy na przestrzeni ostatnich lat karze nam postawić pytanie na temat bezpieczeństwa. Jest to pojęcie wymagające rozumienia w szerokim zakresie. Można mówić o bezpieczeństwie na drodze, bezpieczeństwie w pracy, bezpieczeństwie dostępu do usług elektronicznych, ale też usług zdrowotnych, kulturalnych itp. Można by wiele wymieniać. W zakresie techniki pojęcie bezpieczeństwa również zyskuje na znaczeniu. Trudno sobie dzisiaj wyobrazić życie jak i funkcjonowanie praktycznie każdej gałęzi przemysłu bez energii elektrycznej. Dlatego tak ważne jest tzw. bezpieczeństwo energetyczne również to związane z zapewnieniem dostaw energii elektrycznej. Wiemy jakie konsekwencje dla gospodarki przynoszą przerwy w dostawie energii oraz awarie pochodzące na przykład na skutek anomalii pogodowych. W związku z powyższym bardzo ważną sprawą jest zapewnienie bezpieczeństwa na całym etapie gospodarowania energią poczynając od jej wytwarzania, a kończąc na dostawie do klienta.

W przedstawionym powyżej ciągu znajduje się również transformator – bardzo ważny element, którego właściwe działanie zapewnia dostawę energii dla przemysłu i klientów indywidualnych. W tematykę konferencji dotyczącej bezpieczeństwa wpisuje się wzrost kradzieży uzwojeń oraz oleju transformatorów nn i SN jakie mają miejsce na przestrzeni ostatnich miesięcy. Wiele firm jak i producenci transformatorów stara się skutecznie zająć tą tematyką. Straty związane z kradzieżą transformatorów są bardzo duże. Koszty ponosimy my wszyscy, dlatego tak ważne jest w tym aspekcie zapobieganie kradzieży cewek uzwojeń jak i oleju.

W celu ochrony przed kradzieżą opracowany został System o nazwie Zabezpieczenie Antykradzieżowe Transformatorów o symbolu Z.A.T.

Koncepcję systemu przedstawia rys 1.

Koncepcja systemu ZAT

W skład systemu wchodzą: czujniki ZAT-1, sieć GSM udostępniana przez operatora sieci komórkowej, serwer systemu zainstalowany w siedzibie właściciela systemu, opcjonalnie modem GSM.

System Zabezpieczenia Antykradzieżowego Transformatora – w skrócie System Z.A.T. – to system służący do ochrony przed kradzieżą urządzeń zainstalowanych na dużym terytorium i podłączonych do sieci elektrycznej niskiego napięcia.

Zadaniem systemu jest szybkie i wiarygodne przekazanie informacji o ingerencji w dane urządzenie do jego właściciela. Czujnik ZAT-1 to urządzenie, którego zadaniem jest ciągły monitoring chronionego obiektu. Jest odporny na warunki atmosferyczne typowe dla klimatu Polski. Wygląd urządzenia przedstawia rys. 2.

Zabezpieczenie antykradzieżowe transformatora

Zabezpieczenie ZAT wyposażono w czujnik zaniku i powrotu napięcia faz L1, L2, L3. Układ elektroniczny pozwala również na przesyłanie informacji o stanie sieci po stronie 0,4kV bez ponoszenia specjalnych kosztów finansowych. W przyszłości będzie możliwa uproszczona analiza jakości energii elektrycznej szczególnie dotycząca analizy wyższych harmonicznych co w obecnych czasach przy stosowaniu układów i urządzeń nieliniowych jest  jak najbardziej potrzebne.

Czujnik ZAT-1 posiada wejście stykowe, w trakcie normalnej pracy będzie on zasilany bezpośrednio z sieci 0,4kV. Nie jest wymagane żadne zewnętrzne zasilanie czujnika. Podłączenie napięć trzech faz UL1, UL2, UL3 jest jednoznaczne z podaniem napięcia zasilającego. Czujnik posiada własne akumulatorowe podtrzymanie napięcia zasilania. Konstrukcja urządzenia i cały system został tak wykonany aby użytkownik w łatwy sposób mógł wykonać konfigurację, zaprogramowanie i instalację na transformatorze. Znajomość tematyki związanej ze zjawiskami występującymi w środowisku, w którym pracuje transformator pozwoliła na opracowanie systemu odpornego jednocześnie na przepięcia oraz zakłócenia pojawiające się w wyniku działania pola elektromagnetycznego. Ze względu na szybkość działania i koszty przesyłu danych podstawowym sposobem komunikacji w systemie jest transmisja GPRS. Czujniki ZAT-1 posiadają również możliwość wysyłania komunikatów SMS. W razie problemów z GPRS system może wykorzystać komunikaty SMS do przesyłania powiadomień.

Podstawowe dane techniczne:

• Obudowa o wymiarach 80x55x160 [mm] i wadze 0,35 [kg] bez przewodów
• Możliwość transmisji danych za pomocą komunikacji GSM. W tym celu został wyposażony w modem GSM, wbudowaną antenę GSM i gniazdo umożliwiające wło-żenie karty SIM. Czujnik korzysta z dwóch sposobów przekazywania danych:
  • komunikat SMS,
  • komunikacja GPRS.
• Jedno wejście napięcia trójfazowego. Obecność napięcia jest stale monitorowana. To wejście generuje zdarzenia od zaniku i pojawienia się napięcia.
• Trzy wejścia dwustanowe - stykowe. Dla każdego wejś-cia istnieje możliwość zdefiniowania:
  • opisu sygnału wejściowego,
  • krótkiej nazwy sygnału wejściowego,
  • sposobu reagowania na zwarcie i rozwarcie wejścia,
  • czasu reakcji na zmianę sygnału wejściowego (filtro-
    wanie krótkich zmian).
• Detektor wstrząsów – jest to trzyosiowy czujnik przy-spieszeń. Dla tego czujnika zostały zdefiniowane dwa nastawienia: strefy nieczułości i czasu opóźnienia za-działania czujnika. Dobierając odpowiednie wartości nastawień możemy ustawić czujnik by reagował na uderzenia lub przechył.
• Czujnik otwarcia obudowy.
• Czujnik temperatury. Aktualna temperatura dodawana jest do komunikatów SMS wraz z możliwoscia jej odczytu łączem GPRS.
• Wbudowany akumulator pozwalający na pracę bez zasilania przez co najmniej 8 godzin.
• Łącze USB pozwalające na konfigurację czujnika ZAT-1 oraz jego zasilanie (w tym ładowanie akumulatora).
• Blok z diodami LED pozwalający określić stan funk-cjonalny urządzenia.
• Łącze diagnostyczne, pozwalające podejrzeć pracę modemu GSM, w przypadku problemów z logowaniem się do sieci GSM.

Reasumując: przedstawiony system Z.A.T umożliwia ochronę transformatorów przed kradzieżą informując służby eksploatacyjne w Zakładach o zaistniałym zdarzeniu. Zastosowanie systemu zabezpieczenia Z.A.T w praktyce zdecydowanie zwiększa bezpieczeństwo systemów energetycznych i wpływa na niezawodne zasilanie odbiorców energii elektrycznej.