HRVATSKA KOMORA INŽENJERA ELEKTROTEHNIKE
STRUČNI SEMINAR
SUSTAVI ZA REZERVNU I BESPREKIDNU OPSKRBU PRIORITETNIH POTROŠAČA ELEKTRIČNE ENERGIJE
Predavači: Mirko Hlupić, dipl.ing.el. Ivan Galetić, dipl.ing.el. 2012.
SUSTAVI ZA REZERVNU I BESPREKIDNU BESPREKIDNU OPSKRBU PRIORITETNIH POTROŠAČA ELEKTRIČNE ENERGIJE
Mirko Hlupić, dipl. ing. Ivan Galetić, dipl. ing.
SUSTAVI ZA REZERVNU I BESPREKIDNU BESPREKIDNU OPSKRBU PRIORITETNIH POTROŠAČA ELEKTRIČNE ENERGIJE
Mirko Hlupić, dipl. ing. Ivan Galetić, dipl. ing.
Sadržaj 1. UVOD.................................................................................................................................... 5 2. POVIJEST I RAZVOJ ........................................................................................................ 8 3. DIJELOVI SUSTAVA ZA BESPREKIDNO I PRI Č UVNO NAPAJANJE.................... 11 3.1.
Elektroenergetski sustavi za napajanje i pričuvno napajanje......................................... 11
3.2.
Pojam “besprekidnost” ....................................................................................................... 11
3.3.
Opskrba objekta električnom energijom........................................................................... 12
3.4.
Opskrba energijom do objekta........................................................................................... 13
3.5.
Aku baterije – spremišta energije ...................................................................................... 14
3.5.1.
Posljedice prekida energije i rješenje ......................................................... .................................. 15
3.6.
Ispravljački sustavi i jedinice.............................................................................................. 16
3.7.
UPS uređaji za besprekidno napajanje.............................................................................. 18
3.7.1. Uvod...................... ................................................................... .................................................... 18 3.7.2. Vrste .................................................................. ................................................................... ........ 19 3.7.3. Način rada .................................................................... ................................................................ 20 3.7.4. Tehnički podaci ........................................................... ................................................................. 23 3.7.4.1. Konstrukcija ................................................................... ...................................................... 23 3.7.4.2. Električne karakteristike.................................... ................................................................... 24 3.7.4.3. Mjerenje i signalizacija ............................................................. ........................................... 24 3.7.4.4. Smještaj UPS uređaja ............................................................. .............................................. 25 3.7.4.5. Uvjeti isporuke ............................................................... ...................................................... 25 3.7.5. Dinamičko postrojenje za besprekidno napajanje ............................................................ ............ 25
3.8.
Elektroagregatska postrojenja ........................................................................................... 26
3.8.1. Uvod...................... ................................................................... .................................................... 26 3.8.2. Vrste .................................................................. ................................................................... ........ 27 3.8.3. Tehnički podaci ........................................................... ................................................................. 28 3.8.3.1. Konstrukcija ................................................................... ...................................................... 28 3.8.3.2. Električne karakteristike.................................... ................................................................... 30 3.8.3.3. Mjerenje i signalizacija ............................................................. ........................................... 30 3.8.4. Način rada .................................................................... ................................................................ 31 3.8.4.1. Pojedinačni rad DEA......................................... ................................................................... 31 3.8.4.2. Paralelni rad DEA .................................................................... ............................................ 32 3.8.5. Odabir vrste i broja agregata ............................................................ ............................................ 34 3.8.6. Smještaj agregata ................................................................... ...................................................... 34 3.8.7. Potrebna dokumentacija uz agregat....................................... ....................................................... 36
4. PLANIRANJE, PROJEKTIRANJE I IZGRADNJA........................................................ 37 4.1.
Planiranje ............................................................................................................................. 37
4.2.
Projektiranje ........................................................................................................................ 38
4.2.1.
Projektni zadatak za elektroinstalacije poslovne gra đevine ......................................................... 38
5. ODABIR DIJELOVA SUSTAVA...................................................................................... 45 5.1.
Osnovni zahtjevi za bateriju ............................................................................................... 45
5.1.1. Put prema odabiru adekvatne baterije ................................................................ ................................ 45
5.2.
Zahtjevi za ispravljački sustav ........................................................................................... 46
5.3.
Zahtjevi za agregate ............................................................................................................ 47
5.4.
Zahtjevi za UPS sustave ...................................................................................................... 49
3
6. ODRŽAVANJE SUSTAVA, UPRAVLJANJE I NADZOR.............................................. 51 6.1.
Održavanje ........................................................................................................................... 51
6.2.
Procesi održavanja............................................................................................................... 53
6.3.
Popis aktivnosti na redovitom održavanju........................................................................ 54
6.3.1. 6.3.2. 6.3.3. 6.3.4.
Aku baterije................................................................... ............................................................... 54 Ispravljački sustavi............................................................................ ........................................... 55 Stacionarni agregati.............................. ................................................................... ..................... 56 Sustavi UPS............................... .................................................................... ............................... 57
6.4.
Nadzor i upravljanje............................................................................................................ 57
6.5.
Knjiga održavanja napajanja, baterija i agregata............................................................ 59
7. ZBRINJAVANJE, RECIKLIRANJE I ZAŠTITA OKOLIŠA.......................................... 63 7.1.
Uvod ...................................................................................................................................... 63
7.2.
Recikliranje i zaštita okoliša ............................................................................................... 65
8.
PROPISI I NORME IZ PODRU Č JA SUSTAVA ZA BESPREKIDNO NAPAJANJE............................................................................. 67 8.1.
Uvod ..................................................................................................................................... 67
8.2.
Primjer sadržaja europskog vodi ča kroz UPS sustave CEMEP .................................... 68
8.3.
Primjer promjene i prilagodbe normi International VRLA Batteries Standards novim uvjetima u poslovanju......................................................................................................... 69
8.4.
Norme iz područ ja olovnih aku baterija........................................................................... 70
8.5.
Svi proizvođači olovnih aku baterija................................................................................. 71
9.
4
TREND RAZVOJA SUSTAVA U BUDU Ć NOSTI..................................................... 73 9.1.
Uvod ..................................................................................................................................... 73
9.2.
Gorive ćelije......................................................................................................................... 73
9.3.
Budućnost baterija.............................................................................................................. 75
1.
UVOD
Sigurno, kvalitetno i stalno napajanje električnom energijom jedan je od najvažnijih uvjeta za funkcioniranje svih građevina gdje ljudi žive i rade. Zbog toga se danas ne može zamisliti niti jedan moderni sustav u industriji, poslovnim građevinama, u područ ju telekomunikacija i informatike u kojemu nije predviđeno pričuvno napajanje. Besprekidno napajanje i distribucija usluga korisnicima mora biti omogućena i prilikom najavljenih i nenajavljenih ispada javne distribucijske mreže. Ovim seminarom prikazat će se sve faze planiranja, projektiranja, odabira, dizajniranja, održavanja i konačno zbrinjavanja nakon upotrebe svih uređaja za rezervno i besprekidno napajanje i opskrbu važnih i prioritetnih potrošača. Na kraju će se prezentirati i koja je budućnost rezervnog i besprekidnog napajanja električnom energijom. Seminar je namijenjen u prvom redu projektantima, nadzornim inženjerima, investitorima i svima onima koji se bave izvođenjem radova ili održavanjem navedenih uređaja.
Elektroenergetski sustavi za opskrbu i napajanje bilo iz javne elektrodistribucijske mreže bilo iz pričuvnih izvora napajanja služe za osiguranje kvalitetnog, pouzdanog i sigurnog napajanja električnom energijom važnih i prioritetnih potrošača. Potrebna električna energija može biti izmjeničnog ili istosmjernog napona. Da bi se to omogućilo, mora se osigurati rezervni ili besprekidni izvor elektri čne energije, a prijelaz mora biti bez prekida ili s minimalnim prekidom (na primjer startanje agregata do 15 sekundi). Svaki prekid ili ispad elektrodistribucijske mreže dulji od 50 milisekundi smatra se neostvarena besprekidnost. To znači da se kod svih potrošača koji su izrađeni od osjetljivih elektroničkih komponenti takav prekid reflektira kao prekid funkcije te ulaze u stanje kvara i ispadaju iz rada. Besprekidnost može biti trajna ili vremenski ograničena, stoga su rješenja različita, ovisno o tome kakva se besprekidnost želi postići i koja se raspoloživost sustava za rezervnu opskrbu električnom energijom želi postići. Elektroenergetski sustavi za opskrbu i napajanje su: sustavi za proizvodnju i prijenos električne energije (elektrane, trafostanice, dalekovodi) elektrodistribucijska mreža izmjeničnog napona 400/230 V, TS 10(20) /0,4 kV, GRO ormari uređaji za besprekidno napajanje izmjeničnim naponom 400/230 V (UPS sustavi i AC distribucijski ormari) uređaji i sustav za napajanje istosmjernim naponom od 24, 48, 60 i 220 V (aku baterije, ispravljači, pretvarači i DC distribucijski ormari) uređaji za rezervno napajanje (diesel električni agregati DEA, UPS uređaji, aku baterije). • • •
•
•
U ovom seminaru detaljno će biti obrađeni sustavi za rezervno besprekidno napajanje izmjeničnog i istosmjernog napona: diesel električni agregati DEA uređaji za besprekidno napajanje UPS akumulatorske baterije ispravljači i konvertori. • • • •
U svakodnevnom životu opskrba elektri čnom energijom podložna je povremenim prekidima ili ispadima, a i varijacije napona i frekvencije mogu odstupati od onih koje su definirane u svakom ugovoru o isporuci električne energije s distributerom. Razlikujemo sljedeće smetnje u napajanju: prekid napajanja iz električne distribucijske mreže nestanak napajanja u jednoj od faza propad napona povišenje napona trajno sniženje napona • • • • •
5
• • •
trajno povišenje napona promjena frekvencije utjecaj viših harmonika.
Priprema i distribucija usluga prema korisnicima mora biti omogućena i prilikom najavljenih i nenajavljenih ispada javne elektrodistribucijske mreže. Da bi se to omogućilo, davatelj usluga mora osigurati rezervni izvor električne energije. Pravilno planiranje i projektiranje glavni je preduvjet za kvalitetno dizajniranje i odabir sustava za pričuvno napajaje električnom energijom. Glavni preduvjet za pravilno planiranje je tehnološki program u kojem su predviđeni svi potrošači koji trebaju biti napajani iz pri čuvnih izvora napajanja, prema važećim pravilnicima i propisima. Za izradu projekta potrebno je izraditi kvalitetan projektni zadatak na osnovi tehnološkog programa i projektnih zadataka za građevinsko-arhitektonski projekt kao i strojarski projekt, Zakona o prostornom uređenju i građenju i ostalim zakonima i propisima za elektroinstalacije i uređaje te svih ostalih zakonima i propisima predvi đenih sadržaja. Projekt treba sadržavati rješenje kojim se omogućava neprekinutost rada navedenih potrošača bez obzira na to je li u javnoj elektrodistribucijskoj mreži došlo do prekida napajanja, pada napona ili ostalih poremećaja. Za odabir sustava za rezervno i besprekidno napajanje važno je kvalitetno dizajniranje i odabiranje sustava za napajanje svih važnih i prioritetnih potrošača u suvremenim telekomunikacijama i informatičkim tehnologijama koje u svojem opsegu aktivnosti koriste najnovija tehnološka dostignuća. Najčešći korisnici pričuvnog napajanja su: telekomunikacije - fiksni i mobilni operatori energetski sustavi za proizvodnju i distribuciju električne energije informacijske tehnologije i pružatelji internetskih usluga industrija zabave proizvođači i distributeri radio/TV signala bolnice, zdrastvene stanice javne ustanove, trgovački centri autoceste, zračne luke, željeznica banke, pošte i ostale financijske institucije državne službe (HV i MUP). • • • • • • • • • •
Za ostvarenje potpune sigurnosti napajanja električnom energijom koriste se u prvom redu javna elektrodistribucijska mreža i pri čuvni izvori napajanja. Za pričuvno napajanje koriste se diesel električni agregat (fiksni ili mobilni), akumulatorske baterije i besprekidni izvori napajanja, uobičajenog engleskog naziva UPS (Uninterruptible Power Supply). Kod istosmjernih napajanja koriste se naponi od 24 V do 220 V, dok se kod napajanja izmjeničnim naponom koristi napon od 400/230 V. Oni se mogu koristiti kao samostalni izvori pričuvnog napajanja ili u određenim kombinacijama kao integrirani sustavi napajanja. Stopostotna sigurnost pričuvnog napajanja postiže se kada se koristi diesel elektri čni agregat u korelaciji s UPS uređajem u jednom zajedničkom sustavu. Prilikom izgradnje novih građevina u kojima treba ostvariti sigurno, kvalitetno i stalno napajanje električnom energijom potrebno je izraditi kvalitetan plan, i to tehnološki i financijski, a nakon toga projektni zadatak i projektnu dokumentaciju za sve elektri čne instalacije. Planom i projektom treba predvidjeti rezervno ili besprekidno napajanje svih „kritičnih potrošača“ bez obzira na stanje napajanja iz elektrodistribucijske mreže. Građevine mogu biti različitih namjena i sadržaja. Prema tome vidljivo je da je za projektiranje i izvođenje pričuvnih sustava napajanja potrebno izraditi Tehnološki program gdje će biti definirani svi tehnološki procesi i električni potrošači. Potrebno je posebno definirati sve kriti čne i važne potrošače koji trebaju rezervno ili besprekidno napajanje, odnosno za koje treba osigurati pričuvne izvore napajanja. To su obavezno: svi telekomunikacijski sustavi informacijske tehnologije svi važni prekidači i rastavljači svi važni proizvodni procesi • • • •
6
odašiljači i veze u bolnicama svi važni prostori (operacijske sale i sl.) transportni sustavi (dizala i sl.) sigurnosna i panična rasvjeta alarmni i nadzorni sustavi vatrodojava.
• • • • • •
Osim odabira i dizajniranja potrebnih uređaja za rezervno i besprekidno napajanje, planom i projektom potrebno je predvidjeti održavanje i sve resurse koji osiguravaju kvalitetno održavanje. Također treba predvidjeti i zbrinjavanje nakon upotrebe i kraja životnog vijeka. Konačno, moramo konstatirati da se danas bez električne energije ne može živjeti i raditi te da prilikom nestanaka električne energije i prekida napajanja nastaju veliki problemi. Imamo primjere i slučajeve iz nedavne prošlosti gdje su bili veliki i dugotrajni prekidi, i to u našoj zemlji (Dubrovnik), kada su čak i bolnice ostale bez ikakvog napajanja, ali i iz velikih industrijskih zemalja (Amerika, Japan itd.). Prekidi su trajali nekoliko dana i na činili velike štete te se uvidjelo koliko su potrebni i važni uređaji za rezervno i besprekidno napajanje.
7
2.
POVIJEST I RAZVOJ Luigi Galvani (1737.-1798.) prvi je u povijesti 1780. godine registrirao elektricitet prilikom eksperimenta na žabljim krakovima. On je naime prilikom seciranja žabe, koja je bila obješena o kuku od mesinga, čeličnim skalpelom dodirnuo kuku i proizveo efekt trzanja žabljeg kraka. Međutim tek je Alessandro Volta kasnije objasnio taj efekt i konstatirao da je kontakt dvaju metala, mesinga i čelika, proizveo električnu struju, a žablji krak bio je samo indikator struje.
Nakon otkrića elektriciteta i električne energije pojavila se potreba za akumulatorima električne energije. Volta je 1800. godine promovirao na Francuskom nacionalnom institutu prvi izvor električne energije dobiven kombinacijom metala i elektrolita - Voltinu bateriju.
Francuz Gaston Plante kostruirao je 1859. godine prvi upotrebljiv akumulator. Planteov akumulator je olovni, tzv. „kiseli“. Kiseli je dobio naziv po elektrolitu, sumpornoj kiselini koja se upotrebljava u njegovu akumulatoru dok su ploče - elektrode izrađene od olova. Akumulator je po definiciji kemijski izvor električne energije, a princip rada je u osnovi skupljanje - akumuliranje električne energije potencijalno u obliku kemijske energije, s tim da se pri nabijanju postiže razlika u sustavu dviju elektroda – polarizacija uslijed čega nastaje galvanski članak koji može davati struju. Prema toj pojavi naziv za akumulatore je i „sekundarni članci“. Takvi akumulatori koriste se najčešće za rezervno napajanje, a daju se više puta prazniti i puniti. Za pravilan rad potrebno je da aktivni materijal na negativnoj elektrodi bude olovo, a na pozitivnoj elektrodi olovni oksid, i to u pravilnom odnosu s elektrolitom, sumpornom kiselinom. Plante je to postizao procesom formiranja olovnih elektroda ponovljenim izbijanjem i nabijanjem. Godine 1881. Camile Fuer, koji je bio njegov učenik, pronašao je znatno brži postupak izrade elektroda pastiranjem, postupkom premazivanja površine olovne ploče slojem fino razdijeljenih olovnih oksida. Iste godine Volckman je patentirao olovnu plo ču u obliku olovnih rešetaka koje služe kao nosioci paste za formiranje aktivnih supstancija. Nakon toga usavršen je i Planteov postupak formiranja elektroda i povećana im je površina. Nazivni napon ćelije je 2V. Ve ći napon postiže se serijskim spajanjem više ćelija u akumulatorsku bateriju pa dobivamo napon 6, 12, 24 do 220 V AC (istosmjerni napon). Velika težina Planteova olovnog akumulatora predstavljala je značajan problem, u prvom redu za pogon električnih vozila. Stoga su Edison i Jungner krajem 19. stoljeća izumili lagane alkalične akumulatore. Oni su za pozitivnu ploču upotrijebili nikal, a kao elektrolit alkalijsku lužinu. Za negativnu ploču Edison je upotrijebio željezo, a Jungner kadmij. Godine 1866. francuski električar Laclanche izumio je drugi tip baterije gdje je primijenio fizikalnokemijsku reakciju kojom se na negativnom priklju čku nagomilavaju slobodni elektroni koji će nedostajati na pozitivnom priključku. Taj učinak postiže se u laclancheovu članku koji se uobičajeno zove baterijski članak. On se sastoji od elektrode - tuljka od cinka u koji se smješta elektrolit u koji je uronjen ugljeni štapić. Takav članak će fizikalno–kemijskim procesom u elektrolitu stvoriti razliku potencijala - napon od 1,5 V na svojim izvodima.
8
Ovakvi baterijski članci koji su odmah spremni za upotrebu zovu se „primarni članci“. Služe najčešće za baterijske svjetiljke i sl., a nakon što se isprazne, više se ne koriste. Planteov izum, olovni akumulator, koristi se već 150 godina, sve do današnjih dana te je do nedavno bio neizbježan element za opskrbu istosmjernom strujom, odnosno za rezervno i besprekidno napajanje. To su klasične „otvorene baterije“ s velikim isplinjavanjem pa je postojala mogućnost stvaranja plina „praskavca“ koji se stvarao prilikom punjenja baterija. Zbog te opasnosti klasične baterije, koje se još nazivaju OPZS, trebale su se smještati uz velike mjere opreza. To znači da su bile u posebnim prostorijama odvojene od potrošača. Prostorije su trebale biti dobro ventilirane, i to pet izmjena zraka na sat. Sva električna instalacija, rasvjeta i uređaji trebali su biti u protueksplozijskoj zaštiti, tj. „S“ izvedbi. Osim toga prostorije su se trebale ure đivati u materijalima (keramičke pločice, boje) otpornim na kiseline. Trebalo je izvesti i posebne šahtove za odlijevanje kiselina. Baterije su se obično smještale u podrume, a nosivost podova trebala je iznositi najmanje 15 kN/m 2. Međutim, moderna nova izvedba akumulatora ventilom regulirana VRLA ne zatijeva niti jednu mjeru koja je bila potrebna kod „klasi čnih“ akumulatora. Kod njih je isplinjavanje zanemarivo malo te se mogu smještati zajedno s uređajima u zajednički prostor. Kod UPS ure đaja mogu biti smještene i u samom uređaju. Za njih je potrebna minimalna ventilacija, no kod većih UPS uređaja potrebna je klimatizacija jer se javlja disipacija odnosno grijanje, i to oko 10% instalirane snage. Propisana i optimalna temperatura je za sve aku baterije temperatura okoline 200C. Danas se još upotrebljavaju litij-ionske baterije, u prvom redu za pogon automobila, ali i za mobilne uređaje. Do danas su često u upotrebi bile i Ni-Cd (nikal-kadmij) baterije, ali Europska ih je unija proglasila ekološki neprihvatljivima. Zato ih treba izbjegavati gdje god je to moguće. Postoje i drugi tipovi baterija, ali oni će biti opisani u poglavlju „Aku baterije“. Osim njih, vrlo važnu funkciju danas i u budućnosti imat će i gorive ćelije, također za pogon automobila, mobilnih uređaja i sl. Govoreći o razvoju UPS ure đaja, moramo napomenuti da su se moderni UPS uređaji pojavili u novije vrijeme. Do 1970. godine za neprekidno su se napajanje upotrebljavale dinami čke rotacijske grupe tipa NOU-BREK. One su služile za napajanje važnih i prioritetnih potroša ča stalnim stabiliziranim izmjeničnim naponom i frekvencijom. Dinamičku rotacijsku grupu čine: sinkroni generator asinkroni motor zamašnjak velike mase diesel motor elektromagnetska sklopka. • • • • •
Asinkroni motor spregnut je na istoj osovini sa zamašnjakom velike mase i diesel motorom s elektromagnetskom sklopkom preko koje se spaja sa zajedničkom osovinom ostalog dijela postrojenja ili odvaja od nje. Sinkroni generator stalno napaja potrošače. Preko invertora i pretvarača mogao se dobiti i istosmjerni napon. Što se tiče diesel električnih agregata za napajanje izmjeničnom strujom 400/230 V, detaljan opis prezentirat će se u poglavlju „Elektroagregati za rezervno napajanje“. Ovdje će se samo naglasiti da se nastanak diesel električnih agregata može zahvaliti u prvom redu Nikoli Tesli koji je postavio temelje izmjeni čnoj struji i električnim rotacijskim strojevima izmjenične struje i Dieselu koji je konstruirao prvi diesel motor. Razvojem sinkronih generatora kao i diesel motora u 20. stoljeću došlo se do modernih dieselelektro agregata DEA koji su nezamjenjivi u rezervnom napajanju. Danas ne postoji niti jedna djelatnost gdje ljudi žive i rade, a gdje nije potreban DEA. Današnji agregati opremljeni su sofisticiranim elektroničkim uređajima za automatski start, regulaciju napona i upravljanje radom. Buka je smanjena na najmanju moguću mjeru.
9
Na kraju ćemo spomenuti izum Nikole Tesle za prikupljanje električne energije iz atmosfere. U tu svrhu on je konstruirao „Teslin toranj“ - Tesla tower kojim je skupljao električnu energiju iz „svemira“, odnosno iz okoline i akumulirao je na Teslinu stupu. Iz stupa ju je opet slao u okolni prostor - u atmosferu u obliku elektromagnetskih valova, koja se mogla dohvatiti na bilo kojem mjestu na zemlji. On je čak uspio u jednom eksperimentu u Americi. Nakon toga prekinulo se nažalost s takvim eksperimentima. Konačno možemo ustvrditi: da je Tesla uspio sa svojim izumom, ne bi bili potrebni rezervni izvori za napajanje jer bi u svakom trenutku i na svakom mjestu na zemlji bilo mogu će stalno koristiti električnu energiju.
10
3.
DIJELOVI SUSTAVA ZA BESPREKIDNO I PRI ČUVNO NAPAJANJE
3.1.
Elektroenergetski sustavi za napajanje i pričuvno napajanje
Elektroenergetski sustavi za napajanje i pričuvno napajanje važnih potrošača i usluga koje se proizvode i distribuiraju prema korisnicima služe za osiguranje kvalitetnog, pouzdanog, sigurnog i besprekidnog napajanja električnom energijom u svim uvjetima i događajima koji su potencijalno i realno mogući ako javna elektrodistribucijska mreža iza đe izvan dopuštenih tolerancija ili je u kraćem ili dužem prekidu, neovisno o tome je li taj doga đaj bio planiran (npr. održavanje i servisiranje trafostanica, dalekovoda…) ili je posljedica više sile (udarac groma, požar, poplava, nevrijeme, snijeg…) ili pak kvara na sustavu (pregaranje osigurača, zemljospoj, kvar na opremi…), odnosno posljedica ljudske nepažnje prilikom poslova održavanja. Potrebna električna energija može biti izmjeničnog ili istosmjernog napona, ovisno o tome kakve su izvedbe potrošači koji se njome opskrbljuju. Veli čina i tolerancije izmjeničnog napona koji primarno osigurava i isporučuje elektrodistribucijska kompanija (HEP) u Hrvatskoj je 3 x 400/230 V, +/-10%. Napon se distribuira putem trafostanica 10 (20) / 0,4 kV putem napojnih i distributivnih vodova. Istosmjerni naponi koji se koriste nazivnih su veličina 12 V, 24 V, 48 V, 60 V. Elektroenergetske sustave za napajanje i pričuvno napajanje možemo podijeliti u sljedeće skupine i kategorije: 1. uređaji i sustavi za napajanje objekata izmjeničnim naponom iz lokalne elektrodistribucijske mreže (trafostanica TS, glavni razvodni ormar GRO) 2. uređaji i sustavi za napajanje potrošača izmjeničnim naponom, opći i nužni potrošači (AC razvodni ormari opće i nužne potrošnje, katne razdjelnice…) 3. uređaji i sustavi za napajanje potrošača besprekidnim istosmjernim naponom (ispravljači, pretvarači, DC distribucijski ormari, stacionarne aku baterije…) 4. uređaji i sustavi za pričuvno izmjenično napajanje (stacionarni i mobilni diesel električki agregati, UPS sustavi, AC distribucijski ormari...) 5. obnovljivi izvori, uređaji i sustavi (vjetrogeneratori, solarni izvori, gorivne ćelije,…) U ovom će predavanju biti naglasak na ure đajima i sustavima kojima se omogućava osiguranje besprekidnog napajanja svih vitalnih potrošača, a to su oni navedeni u prethodnim točkama 3. i 4. i oni će biti detaljno obrađeni. Trafostanice, glavni i pomo ćni razvodni ormari, katne razdjelnice bit će obrađeni samo s osnovnim podacima potrebnim za osiguranje osnovnih uvjeta za rad ure đaja i sustava iz točaka 3. i 4., a obnovljivi izvori energije nabrojat će se i obraditi u posljednjem poglavlju, na razini informacije. U suvremenim tehnološkim sustavima, kao npr. u telekomunikacijama i informatičkim tehnologijama koje u svojem opsegu aktivnosti koriste najnovija tehnološka dostignu ća i rješenja, jedan je od najvažnijih segmenata poslovanja osiguranje usluga svim svojim korisnicima uvijek i svugdje. Jedino se takvim pristupom mogu dobiti novi korisnici i zadržati postojeći korisnici usluga. Usluge koje moderni operatori nude su glasovne, informacijske te iz područ ja zabave i svima je spomenuta potreba obvezna. U bolnicama i aerodromima situacija je sli čna, a u važnim tehnološkim procesima u proizvodnim pogonima također se mora osigurati trajna prisutnost električne energije. U svakodnevnom životu opskrba električnom energijom podložna je povremenim prekidima ili ispadima, a i varijacije napona i frekvencije u stvarnom životu mogu odstupati od onih koje su definirane u svakom ugovoru o isporuci električne energije s distributerom. Priprema i distribucija usluga prema korisnicima mora biti omogućena i prilikom najavljenih ili nenajavljenih ispada javne elektrodistribucijske mreže ili izlaska navedene izvan dozvoljenih granica.
3.2.
Pojam “besprekidnost”
Da bi se sve prethodno navedeno omogu ćilo, moderni operatori informati čkih i telekomunikacijskih usluga, kao i svi ostali davatelji razli čitih usluga (tehni čka zaštita, aerodromi, bolnice, tuneli, tehnološki procesi u proizvodnji, laboratorijima, institutima….), moraju osigurati rezervni izvor elektri čne energije, a
11
prijelaz s primarnog AC izvora na rezervni izvor energije mora biti bez prekida. Besprekidnost može biti vremenski ograni čena ili trajna pa su i rješenja koja koriste razli čiti operatori i davatelji informatičkih i ostalih usluga razli čita ovisno o tome kakva se besprekidnost želi posti ći i koja se raspoloživost sustava za rezervnu opskrbu elektri čnom energijom želi osigurati, a što je sve u izravnoj vezi sa željom operatora da njihova usluga bude prisutna i kada javne elektrodistribucijske mreže nema ili je izvan dopuštenih tolerancija. Besprekidnost napajanja odgovarajućim naponom treba osigurati uz pomoć pričuvnih izvora energije akumulatorskih baterija, a besprekidnost je vremenski ograničena ovisno o veličini i kapacitetu priključenih baterija i potrošnji sustava za koje baterije služe.
Vremenski neograničena besprekidnost (trajna besprekidnost) osigurava se uporabom stacionarnih električnih agregatskih uređaja koji se, uz odgovarajuće akumulatorske baterije, upotrebljavaju kao pričuvni izvor neograničenog vremena rada. Trajnu besprekidnost napajanja prioritetnih sustava i potrošača treba osigurati za sve predaje i opremu koji služe davanju usluga koje ne smiju nikad biti u prekidu, i to ugradbom više stacionarnih diesel električkih agregatskih predaja te kapacitetom akumulatorskih baterija dostatnim za najmanje 1 ili 2 sata pričuve pri najvećem strujnom opterećenju. Navedena satna pričuva ovisi o tome koliko je stacionarnih agregata na lokaciji, kako su međusobno spojeni te o odluci davatelja usluga o riziku na koji je spreman. Za sve važne potrošače potrebito je ugrađivati dva (ili više) stacionarna agregatska postrojenja koji su jedno drugom pričuva te napraviti priključak za pokretni električni agregat. Energetski priključak takvog objekta treba izvesti iz zasebne NN transformatorske postaje koja mora napajati dva nezavisna VN izvora. Navedeni se tehnički uvjeti i preporuke koriste za najviši rang usluga prema korisnicima, čime davatelj usluga osigurava trajnu besprekidnost davanja svojih usluga.
3.3.
Opskrba objekta električnom energijom
Električna energija iz trafostanice u objekt ulazi preko glavnog razvodnog ormara (GRO) iz kojega se dalje dijeli u dvije osnovne grupe: prema važnim, prioritetnim, nužnim potrošačima (GRN) i prema manje važnim, općim potrošačima (GRO). Važni su potroša či oni koji energiju moraju imati uvijek kako bi davatelj usluge imao mogućnost neprekidnog davanja usluga svojim korisnicima neovisno o prisutnosti javne elektrodistribucijske mreže. U tu se grupu ubrajaju svi sustavi informatike, nadzora i upravljanja, telekomunikacijski sustavi, sustavi za obračun usluga, nadzorni, protupožarni, protuprovalni sustavi i sustavi klimatizacije spomenutih potrošača kao i sustavi rasvjete u prostorijama važnih potrošača. Svi ostali, manje važni potrošači, opskrbljuju se energijom iz javne elektrodistribucijske mreže, a u tu grupu potrošača spadaju uredski prostori, rasvjeta, komforni rashladni sustavi, sustavi centralnog grijanja, dizala u objektima i sve uti čnice opće namjene. Ukoliko ima dovoljno snage na instaliranim stacionarnim agregatima, preporuka je da se i dio dizala (ili sva dizala) također spoje na razvod energije važnih potrošača GRN. Osnovni naponi koji se danas koriste u telekomunikacijskoj i informati čkoj tehnologiji su 24, 48 i 60 V DC i 400/230 V AC i njihovu je prisutnost potrebno osigurati uvijek i bez prekida. Princip je da se vanjska, primarna energija iz elektrodistribucijske mreže pohranjuje u pričuvnim rezervoarima energije, a to su aku baterije. Naponske veli čine i oblik pretvaraju se iz AC oblika u DC oblik putem ispravlja čkih sustava i tako pretvorena energija skladišti se u baterijama, koje potom pohranjenu energiju daju potrošačima kada primarne AC energije nestane ili je izvan dopuštenih veličina. Prijelaz s vanjskog AC izvora energije na pričuvni, DC izvor (baterije) odvija se bez prekida pa su tako potroša či energije uvijek opskrbljeni potrebnom količinom energije i nebitno je iz kojeg je izvora ta energija. Kvalitetu i neprekidnost osiguravaju upravljački sustavi integrirani u pretvaračke sustave koji nadziru sva stanja ulazne i izlazne energije, upravljaju njima, prate i daju informacije o alarmnim stanjima te spremaju sve prikupljene podatke radi daljih analiza, zaklju čaka i korekcija. Također upravljaju i količinom i kvalitetom energije potrebne za nadopunjavanje aku baterija, a po potrebi upravljaju i
12
periodičkim probama kapaciteta baterija. Štite sustav i potrošače od svih podnapona, prenapona, tranzijenata i svih ostalih neželjenih pojava koje se mogu dogoditi. Zbog potrebe osiguranja visoke pouzdanosti, raspoloživosti i sigurnosti, DC se energija pohranjuje u najmanje dvije ili više baterija, a njih pune ili nadopunjavaju najmanje tri ili više ispravlja ča. Upravljački i alarmni sustav povezan je petljom pa se sva radna i alarmna stanja prikupljaju s dvije strane i bilo koji kvar ili prekid na petlji nema za posljedicu gubitak informacije o stanju sustava i dijelova sustava. Količina energije u aku baterijama ograničena je kapacitetom baterija i mijenja se (smanjuje) sa starošću baterija, odnosno nije neograničena, pa ju je potrebno dopunjavati i u slu čaju dužeg ispada iz rada javne elektrodistribucijske mreže. Za tu su namjenu instalirani stacionarni diesel elektri čki agregati (SDEA), koji započinju raditi odmah nakon ispada javne AC mreže ili izlaska izvan dopuštenih veličina i kvalitete i mogu dati potrebnu energiju svim važnim potrošačima (i baterijama) 15-ak sekundi nakon starta. Stacionarnim agregatima upravlja njihova automatika putem koje se osigurava kvalitetan napon i frekvencija na sabirnicama prioritetnih potrošača u GRN. Najmanje su dva agregata ili više njih i njima se proizvodi energija dostatna najmanje za tjedan dana rada svih prioritetnih potrošača, neovisno o tome ima li javne AC mreže. Zbog te je namjene u objektu ugra đen i sezonski spremnik goriva, kapaciteta dostatnog za 7-10 dana rada (ovisno o procjeni rizika od ispada iz rada), a pristupni put cisternom goriva mora biti uvijek raspoloživ. Energija proizvedena stacionarnim agregatima služi kao pričuvna energija i potrošačima koji su važni, no nisu u režimu “neprekidnosti”, odnosno ne smeta im prekid u radu od nekoliko desetaka sekundi, a to su klima sustavi, sustavi ventilacije i eventualno dizala (ili jedno od njih) u zgradi. Ti se potroša či opskrbljuju energijom direktno sa sabirnica GRN (na koje dolazi i agregatski napon) i nemaju posebnih spremišta energije – aku baterija – koje služe isključivo za osiguranje neprekidnosti opskrbe u vremenskom periodu od nestanka primarne AC energije i trenutka kada se energija potrošačima osigurava preko stacionarnih diesel električkih agregata. Za slučaj potrebe servisiranja, remonta, zamjene ili proširenja agregatskih jedinica, odnosno sustava, automatika koja upravlja radom agregata može se isključiti i agregati se stave u režim rada “ručno”, uz blokadu primanja energije iz javne AC mreže. Osim navedenoga, obvezno je izvesti i priklju čak za pokretni agregat kojim se može riješiti i slu čaj većeg kvara ili zamjene postojećih stacionarnih agregata. Zbog toga svaki davatelj različitih usluga, proizvodni pogon, aerodrom, bolnica i sve slične tehnološke cjeline, obvezno mora imati u pričuvi i pokretni agregat odgovarajuće snage, najčešće u zaštićenom kontejneru (problem buke) kako bi ga mogao dovesti i priključiti na spomenuti priključak. Pokretni agregat također mora imati opcije “automatski rad” i “ručni start”, sve kako, i u slu čaju njegova korištenja, ne bi bio narušen princip neprekidnog osiguranja energije. Snaga i broj pokretnih agregata ovise o procjeni rizika svakog investitora i njegovim financijskim mogu ćnostima, kao i o organizaciji službe intervencija te rasprostranjenosti lokacija koje su u programu intervencija. Dostupnost pokretnog agregata je u režimu 24/7/365 i on mora uvijek biti spreman i ispitan, kako bi bez problema preuzeo ulogu pričuvnog izvora energije za slučaj potrebe. Lokacije na kojima se smješta pokretni agregat odabiru se temeljem procjene rizika i dostupnosti do kritičnih objekata u najkraćem mogućem vremenu. Pokretni agregati mogu biti na vlastitoj prikolici ili ugrađeni na vozilo te ako su na prikolici, mora se definirati i vozilo koje će transportirati takav agregat do mjesta intervencije. Rezervoar agregata mora biti napunjen i startne baterije provjerene i ispravne.
3.4.
Opskrba energijom do objekta
Priključak objekta na javnu elektrodistribucijsku mrežu ostvaruje se preko trafostanice sagra đene upravo za tu namjenu. U trafostanici, koja pretvara VN 20 ili 10 kV u NN 0,4 kV, moraju biti ugra đena tri transformatora, i to u paralelnom radu, kako bi se ostvarila maksimalna pouzdanost, raspoloživost i sigurnost u opskrbi važnog telekomunikacijskog objekta. Upravljanje radom, svi uklopi/isklopi i sinkronizacija s naponskim/frekvencijskim vrijednostima u objektu je nužnost i uvjet kao i nadzor svih alarmnih i radnih stanja, dijeljenja tereta, pregrijavanja, kratkog spoja i dr.
13
Pri servisu, remontu, zamjeni ili proširenju transformatora kompletan teret preuzimaju dva transformatora i oni osiguravaju potrebnu energiju objektu, pa je i rješenje fleksibilno. Visokonaponski priključak spomenutih trafostanica mora biti realiziran s dva neovisna VN priklju čka, što daje dodatnu sigurnost, pouzdanost i raspoloživost. Navedena nužnost povećava troškove investicija u velikoj mjeri, pogotovo u velikim gradovima, ali je preduvjet za postizanje trajne neprekidnosti u opskrbi električkom energijom svih vitalnih potrošača kod nekog od davatelja informatičkih ili telekomunikacijskih usluga, proizvodnog pogona, aerodrome, bolnice, i sl. Izvori energije kojima se osigurava energija izvan objekta, kao i razvod energije unutar objekta, prikazani su na blok shemi: OP A POTROŠNJA OBJEKT - rasvjeta - utičnice - dizala - komforna klima
VN 1, 20(10)
AC razvod za ispravljačke sustave
DC razvod
AC/DC
TS
BAT
M VA NA POTROŠNJA
AC razvod za UPS sustave
DC/AC
AC/DC
AC razvod
MOBILNI DEA
VN 2, 20(10)
AC razvod za tehnološke klima
M 3x400/230 V
3x410/230 3x400/230
BAT
tehnološki klima sustav
(2 ili više)
3.5.
Aku baterije – spremišta energije
Osnovna namjena aku baterija je uskladištiti energiju kada je prisutna iz javne elektrodistribucijske mreže te osigurati električnu energiju korisnicima različite opreme, sustava ili jedinica za vrijeme prekida u isporuci javne elektrodistribucijske mreže, kvara na mreži ili izlaza iz definiranih granica, koji su mogući u svakom trenutku eksploatacije. Električna energija, proizvedena u elektranama (hidro-, termo-, nuklearne…), transformirana u viši naponski nivo, distribuirana putem dalekovoda i ponovno transformirana na “radni” napon te dostavljena svakom fiksnom potrošaču, nije raspoloživa i besprekidna u svakom trenutku (raspoloživost 100%), već je zbog različitih vanjskih utjecaja (kvarovi, gubici u distribuciji, preopterećenja, grmljavina, planirani remonti i servisi, tranzijenti, starosti sustava,…) njena raspoloživost u praksi statisti čki gledano tek 99,95 %, odnosno na bazi jednog dana (24 sata x 60 minuta) javna energija nije u svojim granicama i nije u potpunosti dostupna prosječno 0,72 minute dnevno. Dakle, prosječno 43 sekunde svakog dana javna elektrodistribucijska mreža je izvan propisanih tolerancija ili je u prekidu njezina isporuka. Za većinu općih potrošača takvo stanje prekida je beznačajano jer svojom tromošću na tako male smetnje ne stignu niti registrirati ispad, no za važne i nužne potrošače svaki ispad duži od 50 milisekundi tretira se kao neostvarena besprekidnost. Navedeni vremenski iznos od 43 sekunde statistički je podatak i nije istovremeni i kontinuirani prekid u 14
tom trajanju, već je skup svih kratkotrajnih prekida ili smetnji, koje većina korisnika uopće i ne osjeti. Taj je iznos dakle ukupni prosjek za područ je Hrvatske, dobiven mjerenjima i podacima za razdoblje 2008. – 2010. 3.5.1. Posljedice prekida energije i rješenje
Većina današnjih potrošača koji su konstrukcijski izrađeni od osjetljivih elektroničkih / informatičkih komponenti svaki takav ispad “osjeća” kao prekid, izlazi iz radnog režima, ulazi u stanje smetnje ili kvara i nisu u potpunoj radnoj funkciji ili se nalaze u režimu ispada iz rada. U takvim slu čajevima treba ih ponovno uključiti (automatski ili ručni restart) i potrebno je neko vrijeme za ponovno uspostavljanje svih radnih stanja. Vrijeme potrebno da se uspostavi trajno stanje iznosi od nekoliko desetaka sekundi, a najčešće traje oko minute, dok se ne pokrene rezervni diesel elektri čni agregat (ako postoji), ne stabiliziraju se izlazne karakteristike napona i frekvencije i u potpunosti ne preuzme cjelokupni teret. Za složenije i veće elektroničke / informatičke sustave, ako je bilo ispada iz rada, podizanje – restart sustava traje i satima jer je potrebno, radi provjera svih internih memorija i dijelova sustava, ispoštovati cijelu proceduru dovođenja sustava u normalno, radno stanje. Ako se putem takvih sustava ostvaruju neki prihodi nuđenjem različitih usluga, proizvodnjom nekog produkta i slično, krajnji je korisnik oštećen i nezadovoljan stanjem te u pravilu napušta takvog davatelja usluga i traži onoga kod kojega takvih prekida nema. Da bi se riješio opisani problem, potrebno je imati osiguran besprekidan izvor energije u kojem je energija uskladištena i koji se koristi upravo prilikom navedenih smetnji te osigurava kontinuitet u davanju usluga korisnicima onih davatelja usluga koji su uložili dodatna sredstva da bi riješili uočene nedostatke i osigurali stvarnu besprekidnost u davanju svojih usluga. Takvih je davatelja usluga danas sve više jer su i kupci postali zahtjevniji, a velika većina tih kupaca ostvaruje tim rješenjem nužne preduvjete za nuđenje svojih usluga nekim tre ćim korisnicima. Spremište takve energije upravo je aku baterija. Energija koja je uskladištena u aku bateriji za vrijeme ispada ili izlaska izvan dozvoljenih tolerancija javne elektrodistribucijske mreže jedini je izvor energije za potrebe funkcioniranja različitih potrošača i želja je korisnika da se koristi za cijelo vrijeme do povratka javne elektrodistribucijske mreže u normalni režim rada. Aku baterija služi i kao izvor električne energije za potrošače koje korisnik koristi kada je u pokretu i izvan je mogućnosti korištenja javne elektrodistribucijske mreže, odnosno tada ona služi kao osnovni i jedini izvor energije. Takvih uređaja svakim je danom sve više i potreba za takvom vrstom energetskih izvora raste gotovo dnevno. Stoga aku baterije za potrošače kojima je energija potrebna uvijek i svugdje možemo podijeliti u dvije osnovne grupe: primarni i sekundarni izvor energije. Težište ovog predavanja bit će na sekundarnim izvorima, dakle na baterijama koje spremaju energiju u vrijeme prisustva javne elektrodistribucijske mreže (ili ako se energija proizvodi putem obnovljivih izvora primarne energije – vjetar-sunce), a isporučuju uskadištenu energiju za vrijeme ispada opskrbe iz javne mreže ili izlaska parametara primarne energije izvan dopuštenih tolerancija (različiti tranzijenti, štetni harmonici i sl.). Sekundarne baterije mogu biti različitih tehnoloških izvedbi i rješenja, razli čitih načina izvedbe i smještaja, a u radu su obra đene baterije tipa VRLA (ventilom regulirane olovne baterije), i to vrste izvedbe AGM (baterije s apsorbiranim elektrolitom), odnosno DRYFIT (baterije s gelom umjesto tekućeg elektrolita).
15
3.6.
Ispravljački sustavi i jedinice
Da bi se izmjenični napon javne elektrodistribucijske mreže 3x400/230 V, 50 Hz mogao koristiti za punjenje baterija u vrijeme kada javne mreže ima i unutar je dopuštenih granica tolerancije, mora se pretvoriti u napon kojim se pune baterije, a to je istosmjerni napon. Elementi koji takvu pretvorbu rade su ispravljačke jedinice i sustavi. Najpoznatiji elektri čni spoj kojim se navedena pretvorba osigurava je sljedeći:
Navedeni spoj, poznat pod nazivom “gretzov spoj” odnosno “most s punovalnim ispravlja čkim sklopom”, radi na sljedećem principu: krug s četiri diode prikazan na slici služi za punovalno ispravljanje ulaznog AC napona cijelog sekundara transformatora. Cijeli je DC sustav galvanski odvojen od ulaznih parametara pa je i sigurnost potrošača na izlazu veća, a anomalija na izlazu ne će uništiti transformator. Da bismo objasnili kako most funkcionira i osigurava struju samo u jednom smjeru, pogledajmo sliku u kojoj smo smjestili teret u sredinu, a diode su označene D1 – D4. Tijekom pozitivne poluperiode, prikazano crvenom bojom, vrh transformatora pozitivno je nabijen, što znači da se elektroni s donje strane trafoa kreću preko diode D3, prolaze kroz teret (obavljaju rad), potom preko diode D2 odlaze prema trafou. Smjer struje kroz potrošač prikazan je crvenom strelicom. U isto vrijeme diode D1 i D4 su u protuspoju pa ne mogu provesti nikakvu struju. Tijekom negativne poluperiode vrh transformatora je negativan pa su diode D1 i D4 u spoju kada provode struju (označeno plavim strelicama) i kroz potrošač te če struja (označena plavom strelicom) u istom smjeru. U oba slučaja struja kroz potrošač uvijek je u istom smjeru, što je i pravi smisao ovog spoja. Ispravljačke jedinice i sustavi, čija je osnovna svrha pretvaranje AC napona u DC napon potreban za rad elektroničke opreme i potrošača te punjenje aku baterija, razvijale su se kroz povijest u razli čitim tehnologijama, izvedbama i rješenjima. Od starih selenskih ispravljača, preko diodnih ispravljača, koji su bili ogromnih dimenzija i težina, preko tiristorskih ispravlja ča pa sve do impulsnih ispravlja ča s ultrazvučnom radnom frekvencijom, ispravljači su uvijek bili “nužno zlo” potrebno da se transformira jedan oblik napona u drugi, a sve zbog potrebe osiguranja DC napona koji je potreban aku bateriji koja je osnovni izvor energije u svakom besprekidnom sustavu pričuvnog napajanja. Osim osiguranja potrebnog napona, za ispravlja če je bitna i njihova masa te volumen, što je izuzetno važno ako znamo da je želja svakog investitora da sve sustave smješta u istu prostoriju, te da gabariti opreme budu što manji. Jedinica kojom iskazujemo odnos nazivne izlazne snage ispravlja ča i njegova volumena naziva se specifi čna snaga i izražava se u W / dm 3, odnosno odnose ispravlja ča možemo prikazivati i omjerom nazivne izlazne snage i mase ispravlja ča pa se takav omjer prikazuje jedinicom W / kg.
Manji volumen znači uštedu u skupom prostoru, a manja masa omogu ćava manje opterećenje poda, olakšava transport i ubrzava montažu, odnosno osigurava ekonomsku isplativost ulaganja u novije tehnologije. Kolika su poboljšanja omogućena razvojem tehnologije, najbolje je prikazano kroz ispravljač nazivnog napona 48 V DC i izlazne struje 25 A, odnosno snage 1.200 W.
16
Stari diodni ispravljač, koji je bio dimenzija 60x60x108 cm, imao je specifičnu snagu 5 W/dm3, tiristorski ispravljač istog nazivnog napona i struje je specifične snage 25 W/dm3. Ispravljači s impulsnim upravljanjem specifične su snage 48 W/dm3, dok današnja najnovija tehnologija omogućava specifične snage iznad 100 W/dm3. Kako se takva gustoća snage po jedinici volumena mogla ostvariti? Na mrežni transformator otpada približno 50% težine starog tiristorskog ispravljača. Zadatak mrežnog transformatora jest pretvoriti mrežni izmjenični napon 230 V na niži nivo, pogodan za ispravljanje s tiristorima. Drugi mu je važan zadatak galvansko odvajanje izlaznog dijela ispravljača od mreže, kako bi se povećala sigurnost cijelog sustava odnosno onemogućio povremeni negativni utjecaj s mreže na potrošače i isti dodatno zaštitio. Kako se preko transformatora prenosila cjelokupna snaga izvora, on je nužno imao velike dimenzije i težinu. Kod impulsnih ispravljača mrežni transformator ne postoji, nego se mrežni napon izravno ispravlja Graetzovim mostom, tako da se dobije istosmjerni pulziraju ći napon, koji se potom filtrira u sklopu koji se zove predstabilizator i koji služi kao jedna vrsta impulsnog pretvarača. Osobina mu je da je istosmjerni napon koji on generira veći od vršne vrijednosti ulaznog napona. Na svojem izlazu predstabilizator generira stabilan istosmjerni napon 400 V, kojim se napaja sljede ći sklop, invertor, čiji je zadatak da taj napon pretvori u širinski modulirane impulse koji se onda transformiraju na niži napon, ispravljaju i filtriraju, da bi se na izlazu dobio stabilni istosmjerni napon (24, 48, 60 V). Radna je frekvencija invertora 40 – 100 kHZ, pa ispravljače s takvom tehnologijom ispravljanja nazivamo i impulsni ispravljači. Sve navedeno prikazano je na slici:
50
400
100
- 48
40
DC izlaz - 48 V
AC mreža 230 V
ispravljački most
predstabilizator
invertor
ispravljački sklop i izlazni filter
Za transformiranje impulsa i galvansko odvajanje izlaza ispravljača od mreže služi transformator snage, no kako je volumen transformatora za istu snagu obrnuto proporcionalan radnoj frekvenciji, očito je da će volumen transformatora kod impulsnih ispravljača biti neusporedivo manji od onoga kod tiristorskih ispravljača s radnom frekvencijom 50 Hz. Na radnim frekvencijama od 40 – 100 kHz nije više moguće upotrebljavati transformatore sa željeznom jezgrom, nego se koriste posebne feritne jezgre koje moraju imati velike indukcije zasićenja i vrlo uske petlje histereze. Zahvaljujući visokoj radnoj frekvenciji induktivite prigušnica i kapacitet kondenzatora izlaznog filtera mogu biti mali, što se vrlo povoljno odražava na brzinu regulacije i dinamički odziv kod promjene veličine tereta na izlazu
17
ispavljača, što je važno kod uklju čenja sustava nakon ponovnog dolaska mreže. Svi ispravljači mogu raditi paralelno i pritom aktivno i jednoliko dijeliti opterećenje. Sigurnost i pouzdanost bitne su karakteristike navedene tehnolgije. U njoj su ugrađeni i različiti sklopovi za zaštitu i upravljanje kao npr. električni sklop za ograničenje struje radi zaštite od preopterećenja i kratkog spoja, sklop za polagani start, sklop za nadzor ulaznog napona, sklop za prenaponsku zaštitu na izlaznim sabirnicama, elektromagnetski ulazni i izlazni osigurači i dr.
3.7.
UPS uređaji za besprekidno napajanje
3.7.1. Uvod
Pod neprekidnošću napajanja podrazumijeva se osiguranje stalno prisutnog napona na uređajima i važnim potrošačima pomoću uređaja za besprekidno napajanje iz elektrodistribucijske mreže ili pričuvnog uređaja za napajanje. Uređaji za neprekidno napajanje UPS (engl. Uninterruptible Power Supply) služe u prvom redu da osiguraju neprekidno napajanje električnom energijom izmjeničnog napona trofaznim 400 V i monofaznim 230 V važnih i prioritetnih potroša če u slučaju nestanka opskrbe iz elektrodistribucijske mreže i iz pričuvnog agregata. Osim neprekidnog napajanja električnom energijom uređaji trebaju osigurati i stabilni napon u točno određenim granicama i eliminirati bilo kakve poremećaje ili incidentne situacije u mreži ili agregatima uključujući više harmonike i ostale tranzijente. Uređaj za besprekidno napajanje radi tako da provodi dvostruko pretvaranje nestabilnog izmjeničnog napona 3x400/230 V i 50 Hz u istosmjerni napon, te nakon toga istosmjerni napon u stabilizirani izmjenični napon 3x400/230 V i 50 HZ. Ure đaji za besprekidno napajanje u pravilu su statička postrojenja. Međutim, u nedavnoj prošlosti - do 1970. godine - glavni ure đaji bili su dinamički sustavi za bespekidno napajanje. Dinamički sustavi ubrajaju se među vrlo pouzdane uređaje, a čine ga diesel motor, asinkroni elektromotor, generator i zamašnjak. Dinamička postrojenja koristila su se u velikoj mjeri za velike snage u telekomunikacijskim sustavima i odašilja čima. Danas se rjeđe upotrebljavaju jer su ih zamijenili moderni statički uređaji za besprekidno napajanje. Uređajima za neprekidno napajanje treba napajati sve kritične potrošače i kritične sustave. Kritičnim sustavima smatraju se svi sustavi čijim se nepravilnim funkcioniranjem ugrožava sigurnost ljudskih života, ugrožava okoliš, uzrokuje ispad važnih tehnoloških procesa, uzrokuje veći financijski gubitak ili gubitak važnih podataka. Uređaji za besprekidno napajanje trebaju napajati sljedeće uređaje i sustave: sve telekomunikacijske sustave sve informatičke sustave sve signalne uređaje uređaje tehničke zaštite, video nadzor, protuprovalne i protuprepadne uređaje svu važnu, nužnu i paničnu rasvjetu sve sustave za kontrolu i upravljanje na aerodromima, u elektranama i industriji sve važne aparature i instrumente u bolnicama sve važne tehnološke procese u institutima i laboratorijima sve sustave za igre i zabavu (kasina, automati za igre itd.) sve ostale nužne i važne potrošače koji služe u područ ju gdje ljudi žive i rade. • • • • • • • • • •
Moderni uređaji za besprekidno napajanje trebaju osiguravati: potpunu neprekinutost primjenu napona različitih vrijednosti visoku stabilnost napona visoku pouzdanost i raspoloživost zaštitu napajanog uređaja smanjenje volumena uz povećanje snage povećanje ekonomičnosti - smanjenje cijene uz veću snagu kvalitetan nadzor i održavanje prilagođene potrošačima koji se napajaju. • • • • • • • •
18
3.7.2. Vrste
Uređaji koji osiguravaju besprekidnu opskrbu električnom energijom izmjeničnim AC naponom su u prvom redu statička postrojenja UPS uređaji, te dinamiča NO-BREAK postrojenja. Statički uređaji za besprekidno napajanje UPS Uređaji za besprekidno napajaje (u daljnjem tekstu UPS) samostalni su uređaji za osiguranje besprekidnog napajanja električnom energijom, koji se sastoje od ispravljača AC/DC (ispravlja izmjeni čni napon u istosmjerni), pretvarača DC/AC (pretvara istosmjerni napon u izmjenični), akumulatorskih baterija i statičke sklopke bypass, smještenim u zajedničkom kućištu. Statička sklopka služi za prebacivanje ili izravnu dobavu električne energije preko baypasa u slačaju kvara UPS ure đaja. U nekim slučajevima bypass služi za izravno napajanje potrošača, ukoliko je elektrodistribucijska mreža prisutna i svi su parametri u potrebnim granicama. U distribucijskom ormaru treba predvidjeti sabirnicu kao „servisnu sabirnicu“ za napajanje potrošača u slučaju kad je uređaj UPS prisutan ili ga nema (u kvaru je i na popravku). Sabirnica se napaja obavezno iz glavnog ormara građevine iz polja MREŽA-AGREGAT. Preporu čuje se ugradba izborne preklopke za ručni preklop UPS-mreža (agregat) s položajima 1-0-2 u distribucijski ormar za napajanje potrošača. Time se osigurava da se potrošači stalno napajaju električnom energijom. U položaju 1 napajaju se iz UPS ure đaja, a u položaju 2 izravno iz mreže, kad je uređaj UPS uklonjen radi popravka. Nakon ponovne montaže UPS uređaja prebacujemo preklopku na položaj 1 UPS. Uz ispravljač, baterije i pretvarač treba biti predviđeni uređaji za upravljanje, mjerenje električnih parametara, signalizaciju i priključak RS 232 za PC ra čunalo. Uređaji su kompaktni u jednom kućištu, ali mogu biti i modularni, tako da se mogu sklapati po volji. To je dobro iz prakti čnih razloga same težine uređaja, jer su pojedini elementi laganiji od cijelog kompaktnog uređaja. Uobičajena autonomija je 10-15 minuta i akumulatorske baterije su u samom uređaju. Ukoliko je predviđena veća autonomija samostalnog rada, potrebne su dodatne akumulatorske baterije te se one stavljaju u posebna kućišta, koja onda čine zajedničku cjelinu s osnovnim uređajem. Uređaji se također dijele i po načinu montaže. Uređaje definiramo prema: broju faza izmjeničnog napona (AC): jednofazni uređaji napona 230 V i 50 Hz. To su manji uređaji snage od 200 VA pa do 5kVA (ovisno o proizvođaču mogu biti i veće snage do 20 kVA). Ulazni i izlazni napon su jednofazni izmjenični AC, 230 V i frekvencije 50 Hz. trofazni uređaji 400/230 V i 50 HZ. To su u pravilu veći uređaji od 20 kVA pa do nekoliko stotina kVA. Kod manjih ure đaja ulaz je trofazni, a izlaz može biti jednofazni. Kod ure đaja većih od 20 kVA obavezno su ulaz i izlaz trofazni 3x400/230 V i 50 Hz. •
•
načinu funkcioniranja i topologiji UPS uređaje dijelimo na: „OFFline“ besprekidno napajanje Line interaktiv Online • • •
načinu montaže: samostojeći. Manji uređaji do 5 kVA mogu se montirati u prostoriji zajedno s potroša čima. Veći uređaji montiraju se u pravilu u zasebne prostorije. modularna izvedba za ugradnju u regal zajedno s informatičkom opremom za vanjsku ugradnju izvan prostorija. Potrebno je izvesti ormar veće vodootporne zaštite IP 65. •
• • •
19
3.7.3. Na či n rada
„Offline“ besprekidno napajanje Offline topologija je osnovno i najjednostavnije besprekidno napajanje UPS ure đajem. Takav uređaj u standarnom režimu rada, kada je prisutna mreža i nema prekida i poremećaja, prosljeđuje energiju preko bypassa (premosnice). Prilikom nestanka mreže ili glavnog napajanja potroša či se opskrbljuju električnom energijom iz akmulatorskih baterija, koje su sastavni dio UPS-a. Prijelaz na napajanje iz akumulatora nije trenutačan bez prekida, već traje od 2-10ms. Osim toga izlazni oblik napona nije sinusoidan, već je neka kvadratična aproksimacija sinusa. Zbog prekida 2-10ms i zbog nesinusoidalnog izlaznog napona neki potrošači koji su osjetljivi na prekid i na oblik napona mogu imati problema za normalno funkcioniranje te može doći do oštećenja ili smetnji u radu.
Besprekidno napajanje„Line interactive“ Line interactive uređaj za besprekidno napajanje napaja potrošače direktno preko obilaznog bypassa gdje je ugrađen regulacijski transformator, a uvjet je da je ulazni napon u dozvoljenim granicama. Ukoliko je napon izvan dopuštenih granica, uređaj će reagirati tako da će regulacijski transformator
20
prilagoditi omjer transformatora i regulirati napon, tako da bi na izlazu bio u dopuštenim granicama. Na taj način štedi se energija iz akumulatorskih baterija. Takav način rada zove se i AVR (engl. Automatic Voltage regulaction) – automatska regulacija napona. Prilikom nestanka napajanja iz električne mreže potrošači će se napajati iz vlastitih baterija UPS-a. Prijelaz na vlastite baterije nije potpuno besprekidan, već ima prekid od 2-3 ms. Izlazni napon ima oblik potpune sinusoide pa je omogućeno napajanje osjetljive opreme i potrošača.
„Online“ besprekidno napajanje „Online besprekidno napajanje“ najnapredniji je sustav besprekidnog napajanja. Taj sustav radi po načelu „dvostruke konverzije“, što znači da putem ispravljača, invertora i baterija stalno napajaju potrošače. Time osiguravaju kvalitetnu električnu energiju i osiguravaju maksimalnu zaštitu potrošača. To znači da izoliraju potrošač od svih smetnji i poremećaja iz glavne mreže i osiguravaju regulaciju napona i frekvencije. U sustavu dvostruke konverzije znači da se sva ulazna energija na ulazu putem ispravljača pretvara u istosmjernu energiju. Nakon toga se sva istosmjerna energija putem invertora pretvara u izmjeničnu energiju i opskrbljuje potrošače. Ispravljač ujedno stalno održava baterije napunjene i na nazivnom
21
potrebnom naponu. Prilikom nestanka napajanja iz glavnog napajanja iz mreže ili agregata, bez prekida se napajanje potrošača obavlja iz vlastitih baterija UPS ure đaja. Online uređaji opremljeni su bypass premosnicom i statičkom sklopkom tako da u slučaju bilo kakvog kvara invertora ili preopterećenja uređaja preuzima napajanje potrošača izravno iz električne mreže. Online sustavi koriste se za napajanje kritičnih potrošača koji zahtijevaju maksimalnu sigurnost i kvalitetu besprekidnog napajanja. a j n a a j a s p s a a n p r y o b v z i r o j a v z n i a i j n a v p a a l n G
bypass statič ka sklopka ispravlja č / punja č
izmjenjiva č
trošilo
Normalni režim rada
a j n a a j a s p s a a n p r y o b v z i
r o j a v n z i a i j n a v p a a l n G
a j n a a j a s p s a a n p r y o b v z i r o j a v z n i a i j n a v p a a l n G
bypass statič ka sklopka ispravlja č / punja č
izmjenjiva č
trošilo
Smetnje ili prekid glavnog izvora napajanja
bypass stati č ka sklopka ispravlja č / punja č
izmjenjiva č
trošilo
Kvar UPS-a
Paralelni rad Prilikom potreba za većom snagom za napajanje potrošača može se izvesti i paralelni rad dvaju ili više uređaja UPS. Tom prilikom treba jedan od ure đaja odrediti kao vodeći. Vodeći UPS stalno je uključen te kod 90% njegova opterećenja uključuje se sljedeći. Nakon toga opterećenje se dijeli ravnopravno na oba UPS uređaja. U paralelnom radu također treba predvidjeti zajednički zaobilazni krug bypass sklopku za slučaj kvara jednog ili obaju UPS ure đaja. Kod paralelnog sustava baterije mogu biti zajedničke tako da mogu zadovoljiti kapacitet obaju UPS uređaja. UPS uređaji mogu biti i u redutantnom paralelnom radu u kojemu su oba UPS uređaja podjednako opterećena. Ukoliko jedan od uređaja ispadne, drugi treba preuzeti sav teret napajanja. Ukoliko dođe do kvara obaju UPS uređaja, napajanje se obavlja obilaznicom bypassa i statičkom sklopkom.
22
3.7.4. Tehni čk i podaci 3.7.4.1.
Konstrukcija
Uređaji za besrekidno napajanje UPS trebaju biti moderno konstruirani i oblikovani s ugrađenim suvremenim elementima i opremom. UPS postrojenje sastoji se od sljedećih sastavnih dijelova: 1. ispravljača - za ispravljanje AC ulaznog napona u DC istosmjerni napon, tranzistorski, a kod nekih i tiristorski. Ispravljač napaja invertor i puni baterije 2. invertora - pretvarača za pretvaranje DC napona u AC izlazni napon tranzistorski s LC filterom 3. bypass statičke sklopke koja omogućuje obilazno napajanje ili izravno napajanje potrošača 4. akumulatorske baterije* 5. regulacijski transformator (za line interactivne uređaje) 6. komandni displej za prikaz svih stanja 7. modul za samostalnu kontrolu i dijagnostiku stanja uređaja, memorira analogne i digitalne veličine, kapacitet baterije 8. priključak za daljinsku signalizaciju, upravljanje i kontrolu preko informatičkog porta RS 232 9. zaštita od previsokog napona dodira i kratkog spoja 10. osigurači i prekidači za zaštitu izlaznog napona 11. vlastiti ventilator ugrađen u kućište za hlađenje ugrađene opreme 12. sabirnica za zaštitno uzemljenje uređaja 13. metalno kućište za smještaj sve navedene opreme 14. na vidljivom mjestu na kućištu treba biti pločica sa svim relevantnim podacima 15. kod uređaja treba biti omogućeno ručno isključenje u slučaju opasnosti. U UPS uređaju najvažiji dio opreme je akumulatorska baterija tipa VRLA (ventiliom regulirana), hermetička bez isplinjavanja. Ugrađene baterije obično imaju vijek do pet godina. Radna temperatura je do 45Co, ali za trajni rad preporuča se temperatura 200C. (hermetičke, VRLA): olovne ploče smještene u zatvorenu posudu koja na vrhu ima sigurnosni ventil čija je funkcija ne dopustiti ulazak zraka u bateriju, odnosno ispustiti dio razvijenih plinova iz ćelije. Elektrolit nije u teku ćem stanju – apsorbiran je u posebnom separatoru ili je u stanju gela. Nije potrebno nadolijevanje vode i neznatni su zahtjevi za ventilacijom. Mogu se smjestiti u isti prostor/kabinet/stalak sa svom ostalom opremom. Imaju nekoliko velikih prednosti u odnosu na „klasične“ baterije: ne cure ne zahtijevaju nadolijevanje vode Slika 2. VRLA baterija zahtjevi za ventilacijom prostora 1. baterijski izvod neusporedivo su manji 2. spoj baterije niži su troškovi održavanja 3. poklopac povećana sigurnost za opremu, prostor i 4. sigurnosni osoblje ventil mogućnost smještaja u isti stalak s 5. pozitivne ploče opremom 6. negativne ploče 7. spremnik mogućnost instaliranja horizontalno ili 8. separator vertikalno u prostoru 9. eli ski manje zahtjevni transportni uvjeti. Ventilom regulirane baterije
• • •
• •
•
•
•
Često
se u praksi upotrebljava izraz i „hermeti čke“ baterije, što ne odgovara istini jer one to i nisu. Konstrukcijski imaju ugrađen sigurnosni ventil koji propušta određenu količinu vodika prilikom eksploatacije, no ona je zanemarivo mala u odnosu na „klasične“ baterije. Stoga potrebe sigurnosti za
23
ovaj tip baterija može zadovoljiti i normalno ventilirana soba ili kabinet. Količina zraka (litara/sat) za 48 V bateriju određuje se po formuli: Q = 1,4 x CN (litra/sat) To znači da i relativno velika baterija od 1000 Ah zahtijeva za ventilaciju 1,4 kubična metra zraka po satu. 3.7.4.2.
e karakteristike Elektri čn
Standardom IEC 146-4/1986 definirane su metode specificiranja karakteristika i metoda ispitivanja sustava za neprekidno napajanje. Prema HRN EN 62040-1 ili HRN EN 62040-3, UPS uređaji moraju biti sposobni pogoniti zaštitne naprave svog distribucijskog kruga, pokrenuti sigurnosne naprave kad one rade u slučaju opasnosti od invertera (pretvarača) koji opskrbljuju baterije i zadovoljiti uvjete za središnji opskrbni sustav. 1. Nominalni ulazni napon i frekvencija: kod trofaznih uređaja je 3x400/230 V, 50 HZ kod jednofaznih uređaja je 230 V, 50 Hz dopušteno odstupanje ulaznog napona + 10 %do +20% (ovisno o proizvođaču) nazivna frekvencija ulaznog napona 50Hz dopušteno odstupanje ulazne frekvencije + 5% 2. Nominalni izlazni napon i frekvencija: kod trofaznog uređaja 3x400/230 V kod monofaznog uređaja 230 V dopušteno odstupanje izlaznog napona do + 1% nazivna frekvencija izlaznog napona 50 Hz dopušteno odstupanje izlazne frekvencije je do + 0,5% dopušteno izobličenje - distorzija izlaznog napona je do 5% 3. autonomija rada na akumulatorsku bateriju standarno do 15 min. Uz dodatne baterije do nekoliko sati (ovisno o potrošaču) 4. potrebna radna temperatura okoline do + 400C dopuštena struja u kratkom spoju 1,5 do 2 puta nazivna struja nominalna snaga deklarirana je uz Cos fi =08 stupanj iskorištenja treba biti od 0,65 do 0,75 uređaj treba podnositi elektromotorno opterećenje najmanje 20% nominalne snage kod UPS uređaja trebaju biti otklonjene radijske smetnje i mora imati oznaku R:S:O (radijske smetnje otklonjene) i odgovarajući atest UPS uređaj ne smije proizvoditi buku veću od 65db mjereno 1 m od sredine uređaja. • • •
• •
• • • • • •
• • • • •
•
3.7.4.3.
Mjerenje i signalizacija
1. Mjerenje - u uređaju UPS trebaju biti instrumenti za mjerenje: voltmetar za mjerenje ulaznog napona (po fazama) voltmetar za mjerenje izlaznog napona (po fazama) frekvencimetar za mjerenje izlazne frekvencije ampermetar za mjerenje izlazne struje u svim fazama postotak opterećenja potrošača uređaja po fazama ampermetar za mjerenje istosmjerne struje ispravljača voltmetar za mjerenje istosmjernog napona na baterijama i na ulazu u inverter 2. Signalizacija - signalizacija treba biti svjetlosna i zvučna (kod nekih manjh samo svjetlosna). Signaliziraju se sljedeća pogonska stanja, kvarovi i smetnje: nestanak mrežnog napona mrežni napon prisutan, ali izvan dopuštenih granica nestanak napona prema potrošačima izlazni napon prema potrošačima izvan dopuštenih granica izlazna frekvencija izvan dopuštenih granica izbacivanje osigurača na izlazu prema potrošačima • • • • • • •
• • • • • •
24
ispad uređaja zbog preopterećenja ispad uređaja zbog ulaznog i izlaznog napona u nedopuštenim granicama akumulatorske baterije na punjenju akumulatorske baterije na pražnjenju napajanje potrošača obilazno preko statičke sklopke. Svjetlosna signalizacija treba biti pojedinačna. Zvučna signalizacija je zajednička, a treba postojati ručno isključenje. Na uređaju trebaju postojati stezaljke i port RS 232 za moguću daljinsku signalizaciju. Gdje je to moguće, potrebno je izvesti CNUS - centralni nadzorni i upravlja čki sustav, na koji se povezuju u prvom redu svi sustavi za pričuvno napajanje (agregat, UPS-i, akumulatorske baterije i ostalo), kontrola i upravljanje mogu biti na jednom mjestu, a svi podaci nalaze se na računalu. • • • • •
3.7.4.4.
Smještaj UPS ure đ aja
Za smještaj manjih UPS ure đaja do 5 kVA ne treba predviđati posebne prostorije, već oni mogu biti smješteni u prostoriji zajedno s potrošačima. Za smještaj većih jedinica UPS ure đaja treba predvidjeti posebnu prostoriju što bližu glavnom razvodnom ormaru građevine radi što kraćih priključnih kabela. U prostoriji zajedno s ure đajem treba smjestiti distribucijski ormar za napajanje potroša ča iz samog uređaja. Prostorija treba biti dovoljno velika da se smjesti uređaj i distribucijski ormar. Treba predvidjeti dovoljno prostora za pristup ure đaju sa svih strana. Najmanji razmak od ure đaja do zida treba biti 80 cm za lakšu manipulaciju, kontrolu i pristup svim dijelovima radi mogućeg popravka ili zamjene dijelova. U prostoriji treba osigurati cirkulaciju zraka, i to ili prisilnom ventilacijjom s pomo ću ventilatora, ili prirodnom ventilacijom. Prirodna ventilacija može biti preko prozora ili vrata, gdje su predviđeni otvori za cirkulaciju. Na donjoj strani vrata treba predvidjeti otvore za ulaz svježeg zraka, a na gornjoj za izlaz toplog zraka. Ukoliko je uređaj toliko velik i ima veliku disipaciju koja se ne može riješiti samo ventilacijom, treba predvidjeti i kvalitetan klima uređaj. Temperatura u prostoriji ne smije prelaziti 40Co, a preporučuje se temperatura od 20C0. Budući da se u UPS uređaj ugrađuju VRLA baterije, nije potrebno predviđati dodatane mjere sigurnosti kao što je protueksplozivna zaštita i sl. U prostoriji treba osigurati kvalitetnu stropnu rasvjetu jačine 300 lx, kao i pomoćnu rasvjetu napajanu iz agregata. Podovi trebaju biti kvalitetno izrađeni od betona i popločani, a potrebno je predvidjeti i kanale za smještaj kabela. Kroz prostoriju se ne smiju izvoditi ostale instalacije vodovoda, centralnog grijanja i sl. 3.7.4.5.
Uvjeti isporuke
Uz svaki UPS obavezno treba isporučiti sljedeću dokumentaciju: 1. tehničke karakteristike isporučenog uređaja 2. shema djelovanja i montažna shema 3. tehnički opis uređaja i upute za održavanje 4. protokol tvorničkog ispitivanja 5. garantni list s uvjetima garancije 6. oznake i opis zaštite od previsokog napona dodira. Sva dokumentacija treba biti na hrvatskom jeziku. 3.7.5. Dinami čk o postrojenje za besprekidno napajanje
Osim statičkih uređaja za besprekidno napajanje UPS, postoje i dinamačko postrojenje za besprekidno napajanje - NO-BREAK grupa. Oni također služe za napajanje važnih i prioritetnih potrošača stabiliziranim naponom i frekvencijom, prilikom nestanka napajanja iz elektridistribucijske mreže ili poremećaja napona i frekvencije. Kao što je navedeno u uvodu, oni su bili važni izvori besprekidnog napajanja oko 1970. godine. Njihova je prednost u tomu što su to robusna postrojenja te 25
se mogu koristiti za uređaje smještene u ekstremnim uvjetima kao što su repetitori i odašilja či za telekomunikacije i RTV. Dinamička postrojenja postoje u dvije glavne varijante, i to: 1. dinamičko postrojenje koje čine sinkroni generator, asinkroni motor spregnut na istoj osovini sa zamašnjakom velike mase i diesel motor s elektromagnetskom spojkom preko koje se spaja sa zajedničkom osovinom ostalog djela postrojenja ili odvaja od nje. Elektromotorna sklopka treba biti sa sniženim naponom ispod 65 V zbog opasnog napona dodira. Kod ovog postrojena asinkroni motor napaja se iz mreže i stalno vrti generator i zamašnjak. Generator neprestano napaja potrošače u punoj snazi, a prilikom nestanka napajanja iz mreže ili agregata uključuje se preko spojke diesel motor i nastavlja vrtnju generatora i nema prekida napajanja. Diesel motor starta automatski preko vlastite startne baterije i anlasera (elektropokretača). Za vrijeme uključivanja diesel motora ne smije doći do pada broja okretaja generatora. Za to je „zadužen“ zamašnjak odgovarajuće velike mase. On treba rotirati stalnom brzinom i brojem okretaja u minuti kako je rotirao pogonjen asinkronim motorom, tako da ne dođe do pada frekvencije i napona na generatoru. Potrošač ne osjeća prekid napajanja niti promjenu napona i frekvencije. Karakteristike ulaznog i izlaznog napona i frekvencije trebaju biti kao i kod statičkih uređaja za besprekidno napajanje UPS. Za slučaj da dođe do kvara navedenog dinamičkog besprekidnog postrojenja treba predvidjeti zaobilazno napajanje preko statičke sklopke, i to ručno i automatski, isto kao kod statičkog UPS postrojenja. 2. dinamičko postrojenje koje čini sinkroni generator i motor istosmjerne struje koji se napaja iz akumulatorskih baterija. Baterije se napajaju iz mreže ili rezervnog agregata, preko odgovarajućeg ispravljača AC/DC. Kapacitet baterija u Ah određuje se prema tome je li predviđeno rezervno napajanje iz agregata ili je napajanje samo iz mreže. Kapacitet može biti od nekoliko sati pa do 24 sata. U slu čaju nestanka napajanja iz mreže ili agregata baterije preuzimaju napajanje bez prekida, a istosmjerni motor dalje vrti generator istom brzinom te nema pada napona i frekvencije. I ovdje je previđeno obilazno napajanje preko statičke sklopke u slučaju da dođe do kvara uređaja. Smještaj dinamičkog postrojenja. Dinamičko besprekidno postrojenje NO-BREAK koje u svom sastavu ima diesel motor može se smjestiti u prostoriju zajedno s diesel agregatskim postrojenjem. Za montažu i smještaj vrijede svi uvjeti kao i za stacionarno agregatsko postrojenje, a koji su navedeni u poglavlju „Agregatska postrojenja“. Dinamičko besprekidno postrojenje navedeno pod točkom 2. može se smjestiti u zasebnu prostoriju te ne zahtijeva posebne uvjete i može se smjestiti prema uvjetima za stacionarno postrojenje za besprekidno napajanje UPS. Manje jedinice do 5 kVA mogu biti u zajedni čkom prostoru s potrošačima.
3.8.
Elektroagregatska postrojenja
3.8.1. Uvod
Elektroagregatska postrojenja svrstavaju se u pričuvne izvore za opskrbu električnom energijom, u slučaju nestanka električne energije ili poremećaja na elektrodistributivnoj mreži. Njima se osigurava pouzdana i besprekidna opskrba svih važnih i prioritetnih potrošača električnom energijom. Oni bi trebali uz elektrodistributivnu mrežu i trafostanicu biti obavezni sastavni dio svih poslovnih građevina. Danas se ne može zamisliti niti jedan moderni sustav u područ ju telekomunikacija, informatike, industrije i područ ja djelovanja svugdje gdje ljudi žive i rade, a da nije predviđena opskrba električnom energijom iz agregatskog postrojenja kao pričuvnog napajanja. Agregatska postrojenja upotrebljavaju mnogi korisnici u Hrvatskoj, i to kao pričuvno napajanje (ili glavno napajanje). Korisnici su: telekomunikacije - fiksni i mobilni operatori elektroenergetski sustavi za proizvodnju i distribuciju električne energije informacijske tehnologije i pružatelji internetskih usluga industrija zabave i sportski objekti i stadioni proizvođači i distributeri TV/radio signala (HRT i Odašilja či i veze) proizvođači i tvrtke za implementaciju sustava napajanja • • • • • •
26
bolnice, zračne luke, javne ustanove, trgovački centri, hoteli i sl. Hrvatske željeznice, ostali javni prijevoznici i auto ceste Hrvatska pošta, banke i ostale financijske institucije proizvođači i monteri alternativnih izvora električne energije državne službe Hrvatska vojska i MUP.
• • • • • •
Stacionarni diesel elektroagregati trebaju napajati: sve telekomunikacijske i informatičke sustave dio rasvjete u građevini, sigurnosna protupanična rasvjeta sustave za dojavu i gašenje požara alarmne i nadzorne sustave odašiljače i veze u bolnicama operacijske sale interne transportne sustave (dizala i sl.) važne tehnološke procese sustave za grijanje, ventilaciju i klimatizaciju sva sklopna postrojenja u elektroenergetskim pogonima. . U nekim slučajevima agregatska postrojenja mogu biti i glavno napajanje. Jedan od primjera je rasvjeta velikih stadiona, gdje se koristi reflektorska rasvjeta velikih snaga. Utakmice i ostali doga đaji igraju se povremeno i to traje nekoliko sati. U tom slu čaju ne isplati se zakupljivati snagu iz elektrodistribucijske mteže, već je isplativije koristiti agregatsko postrojenje. Osim toga kod navedene rasvjete na stadionima i u sportskim dvoranama u tom vremenu se pojavljuju velike „špice“ mjerene u kratkom vremenu (obično 15 minuta) pa elektrodistribucija naplaćuje nakanadu. Osim toga samo agregati mogu se koristiti i na privremenim gradilištima i radilištima jako udaljenim od distribucijskih mreža (pustinje i sl.). • •
• • • • • • • •
3.8.2. Vrste
Diesel električni agregati izmjeničnog napona (u daljnjem tekstu agregat ili DEA) samostalni su izvori električne energije, koji se sastoje od motora s unutrašnjim sagorijevanjem i sinkronog generatora izmjeničnog napona, spojeni spojkom i smješteni na postolje preko gumenih amortizera. U sklopu agregata smještena je i druga oprema potrebna za samostalni pogon. Agregati se koriste u građevinama kao pričuvni izvori napajanja za opskrbu kritičnih i prioritetnih potrošača u slučaju nestanka mrežnog napona iz elektrodistribucijske mreže ili nedozvoljenih smetnji - oscilacija napona iz mreže ili nestanka koje od faza. Elektroagregatska postrojenja su uglavnom diesel električni agregati. Neki manji prijenosni agregati (do 5kVA, 230 V) mogu biti monofazni benzinski agregati. Postoje i električni agregati pogonjeni vjetrom ili vodom i na bio plin. To se obično smatra manjom elektranom i rade usporedno s elektrodistribucijskom mrežom. Diesel elektroagregati mogu biti stacionarni ili mobilni. Mobilni mogu biti pokretni ili prenosivi, a obično su manjih snaga do 5kVA jednofazni, napona 230 V i trofazni do 20 kVA, naponi 3x400 V. Prenosivi agregati transportiraju se po potrebi i to mogu biti prenosivi ili se prevoziti u vozilu. Pokretni agregati su na kotačima, smješteni na manje prikolice i mogu ih vu ći manji kamioni. Pokretni i prijenosni agregati su na ru čni start, a iznimno mogu biti s automatskim startom. Za priključak mobilnog agregata na građevini gdje će se priključiti mobilni agregat potrebno je predvidjeti priklju čnicu koju treba povezati s glavnim ormarom objekta. Moguće je napajati sve potrošače ili samo prioritetne i važne. Ukoliko se napaja samo dio potrošača, treba izvesti dvije odvojene sabirnice, jednu za napajanje samo iz mreže, a drugu preko
27
agregata. Ponekad pokretni agregati mogu biti i većih snaga 100-200 kVA smješteni na kamionima, možemo ih nazvati „interventnim“, a služe kao zamjena stacionarnim agregatima u slučaju remonta ili kvara. Ukoliko je interventni agregat manji, potrebno je reducirati potroša če. Oni mogu biti tako đer s automatskim startom i istih karakteristika kao agregat koji zamjenjuje. Stacionarni DEA-agregati proizvode se i koriste u snagama od nekoliko desetaka (20 kVA) pa do 3000 kVA (moguće i veće snage do 6000 kVA), trofazni napona 400 V/230 V, frekvencije 50 Hz. U nekim industrijama koristi se napon 660 V. Neki generatori rade na srednjem naponu 3 i 6 kV (za posebne potrošače). Stacionarni agregati trebaju obavezno biti s automatskim startom i isključenjem iz rada. Osim automatskog trebaju imati i mogućnost ručnog uključenja i isključenja. Vrsta agregata, nominalna snaga, na čin montaže i na čin rada odre đuju se projektnim zadatkom i projektom. Projektom se predvi đa za koju će djelatnost ili gra đevinu služiti i prema tome se projektiraju posebni zahtjevi i konfiguracija i na čin rada. Telekomunikacijski objekti imaju posebne uvjete prilagođene telekomunikacijskim ure đajima. Bolničke građevine također imaju svoje propisane na čine rada i prema tome korištenja pri čuvnih uređaja za napajanje. Svi agregati trebaju biti ispitani i atestirani po općim propisima iz elektroinstalacija ili po specifi čnim propisima djelatnosti (telekomunikacije, bolnice, vojska itd.).
Kod većih snaga iznad 1500 kVA postaje upitan napon od 400 V. Pojavljuju se veliki presjeci kabela i sabirnica, glomazni prekida či i sklopna oprema. Primjera radi kod agregata od 1500 kVA pojavljuje se struja od 2164 A pa su potrebne bakrene sabirnice presjeka od 900 mm2 i bakreni vodiči od 240 mm2. U tom slučaju, ukoliko je potrebna veća snaga agregata, preporučuje se predvidjeti više agregata manjih snaga u usporednom radu. Kako odabrati broj agregata nakon utvrđene ukupne potrebne snage? Na izbor utječe u prvom redu, osim predviđene snage, procjena zahtijevane sigurnosti u napajanju. Veći broj agregata ne mora značiti uvijek i ve ću pouzdanost u radu kao što i izbor jednog agregata ne znači ekonomski povoljniji odabir. Jedan od čimbenika odabira može biti i veličina prostora i mogućnost unošenja agregata u strojarnicu, odnosno dimenzije agregata. Stacionarna diesel električna postrojenja najčešći su izvori za opskrbu građevina pričuvnim napajanjem električnom energijom. Stacionarni diesel ektrični agregati su postrojenja za fiksnu montažu u posebnoj prostoriji u određenoj građevini koja je namjenski prilagođena tehnologiji i uvjetima rada agregata, kako uvjetima za gra đevinsko uređenje, tako i prema Zakonu o zaštiti na radu i Zakonu o zaštiti od požara. Stacionarni agregati mogu se montirati i u posebne kontejnere ili haube, prema istim uvjetima kao u posebnoj prostoriji. Prostorija može biti u sklopu građevine, i to najčešće u podrumu ili prizemlju. Može se izgraditi i poseban prostor izvan građevine. Agregat u kontejneru haubi može se montirati u slobodnom prostoru (dvorištu i sl.) ili u posebnoj prostoriji. Agregati se koriste kao pojedinačni izvor („otočni rad“), u usporednom radu dvaju ili više agregata. Mogu se koristiti i u usporednom radu s mrežom. Za napajanje telekomunikacijske i informatičke opreme koristi se u kombinaciji s UPS ure đajima i akumulatorskim baterijama. Elektrodistribucijska mreža s trafostanicom i agregat čine nerazdvojnu cjelinu u sigurnoj opskrbi građevina.
3.8.3. Tehni čk i podaci 3.8.3.1.
Konstrukcija
Agregati (DEA - diesel električni agregati) trebaju biti suvremeno konstruirani i oblikovani, s ugrađenim suvremenim elementima i opremom. Agregatsko postrojenje mora se sastojati od sljedećih sastavnih dijelova:
28
1.
motorgeneratorska jedinica sastavljena od: a) diesel motora s unutrašnjim sagorijevanjem. Broj okretaja motora je 1500 o/min i ugrađen je poseban regulator okretaja. Hlađenje motora može biti izvedeno zračno ili vodeno. b) sinkronog generatora: trofazni, sinkroni, samouzbudni, samoregulirajući, beskontaktni, jednočežajni s izvedenim zvjezdištem i elektronskim regulatorom. c) spojenih spojkom, ugrađenih na čeličnom postolju. 2. startna akumulatorska baterija, ugrađena na posebnom mjestu u odvojenu kutiju 3. dnevni rezervoar za gorivo dovoljno za vrijeme do 24 sata rada agregata opterećenog nominalnom snagom. Rezervoar treba obavezno imati dvostruku stijenku, za slučaj oštećenja unutarnje stijenke i izlijevanja goriva. Ukoliko je rezervoar samo s jednom stijenkom, tada treba
predvidjeti dodatnu posudu za prihvat goriva u slu čaju oštećenja rezervoara. Kod većih agregata ili za rad dulji od 24 sata, po potrebi treba predvidjeti i vanjski rezervoar većeg kapaciteta za nekoliko dana rada. Mobilni, prenosivi i agregati smješteni u kontejneru ili haubi trebaju imati ugrađen rezervoar u postolju dovoljan za 8 sati rada. 4. ručna i motorna pumpa za punjenje dnevnog rezervoara. Ručna pumpa za pražnenje motora. 5. ispravljač za automatsko punjenje i održavanje startne akumulatorske baterije
6. komandni ormar agregata, koji mora biti opremljen za automatski i ručni start, kontrolu i zaštitu, bilo da se potrošači opskrbljuju iz mreže ili agregata. Komandni ormari mogu biti samostoje ći ili za ugradnju na zid. Kod mobilnih i prenosivih i agregata u kontejneru komandni ormari smješteni su uz agregat. Kod samostojećih ormara dovod i odvod kabela treba predvidjeti s donje strane iz podnih kanala.
29
7.
komandni ormari trebaju sadržavati sljedeću opremu: a) mjerne uređaje i instrumente b) brojač sati rada agregata c) brojač uključivanja agregata d) osigurače i odgovarajuće uređaje za zaštitu od preopterećenja i kratkog spoja e) uređaj za kontrolu napona elektrodistribucijske mreže te za automatsko uklju čenje – isključenje agregata prilikom nestanka napona ili poremećaja mrežnog napona prema zadanim uvjetima f) uređaj za zaštitu motora s unutrašnjim sagorijevanjem u slu čaju niskog tlaka ulja, previsoke temperature i prevelikog broja okretaja. 8. u komandnom ormaru treba postojati sabirnica za uzemljenje na koje se povezuju svi ugrađeni dijelovi, oprema i konstrukcija ormara koji mogu do ći pod opasni napon dodira. Generator kao i čelično postolje agregata trebaju imati poseban priključak za uzemljenje. 9. agregat treba imati odgovarajuće amortizere, za amortizaciju vibracija prema betonskom postolju. 3.8.3.2.
e karakteristike Elektri čn
Nominalni izlazni napon i frekvencija: - kod trofaznih agregata je 3x400/230 V, 50 HZ - kod jednofaznih agregata je 230 V, 50 Hz 1. Agregat preuzima automatski opskrbu električnom energijom potrošača u sljedećim slučajevima: kad nestane napona iz javne elektrodistributivne mreže kad su odstupanja mrežnog napona + 10 % i – 15 % kad je nesimetrija između faza mrežnog napona +- 10 %. 2. Agregat treba u manje od 15s postići puni broj okretaja te postići da daje deklarirani napon, struju i frekvenciju. 3. U komandnom ormaru treba biti ugrađen vremenski relej za odgodu isklju čenja agregata do 10 minuta od ponovnog dolaska kvalitetnog napona iz javne mreže. 4. Kod kontinuirane promjene opterećenja od praznog hoda do 100% opterećenja nazivne snage izlazni napon treba biti u granicama +-5%, a frekvencija +-2% svojih vrijednosti. 5. Nominalana snaga agregata deklarirana je za faktor snage (cos fi) 0,8. 6. Faktor izobličenja sinusoide izlaznog napona (klir-faktor)mora biti manji ili jednak 7%. 7. Kod agregata trebaju biti otklonjene radijske smetnje i mora imati oznaku R:S:O (radio smetnje otklonjene) i odgovarajući atest. 8. Stacionarni agregat ne smije proizvoditi buku veću od 90dB na udaljenosti 1m od polovine visine čela generatora i sa strane motora. Izvan prostora buka može biti maksimalno 64dB. 9. Stacionarni agregati trebaju imati ugrađene grijače s termostatom na diesel motoru za predgrijavanje diesel motora u uvjetima niskih vajskih temperatura. Mora postojati ručno uključenje grijača na komandnom ormaru. 10. Generator mora biti zaštićen od preopterećenja i kratkog spoja. • • •
3.8.3.3.
Mjerenje i signalizacija
1. Mjerenje - Na komandnom ormaru moraju biti ugrađeni instrumenti za mjerenje : voltmetar za mjerenje ulaznog napona mreže i napona agregata ampermetar za mjerenje strujnog opterećenja agregata u sve tri faze frekvenciometar za mjerenje frekvencije mrežnog napona i napona agregata instrumenti za mjerenje tlaka ulja, temperature i broja okretaja pogonskog motora (ti instrumenti mogu biti i na samom motoru) 2. Signalizacija - Signalizacija treba biti svjetlosna i zvučna (kod mobilnih samo svjetlosna). Signaliziraju se sljedeća pogonska stanja, kvarovi i smetnje: nestanak mrežnog napona mrežni napon prisutan, ali izvan dozvoljenih granica nestanak napona prema potrošačima • • • •
• • •
30
nizak napon startne akumulatorske baterije preopterećenje generatora kratak spoj u krugu generatora nizak tlak ulja u motoru previsoka temperatura motora prevelik broj okretaja motora i generatora neuspio start agregata minimalna razina goriva u spremniku prisutnost mrežnog napona i napona generatora stanje glavnih sklopki mreže i generatora prisutnost izlaznog napona prema potrošačima uključeno predgrijanje motora.
• • • • • • • • • • • •
Svjetlosna signalizacija treba biti pojedinačna. Zvučna signalizacija je zajednička, a treba postojati ručno isključenje. Na komandnom ormaru trebaju postojati stezaljke za moguću daljinsku svjetlosnu signalizaciju. Gdje je to moguće, potrebno je izvesti CNUS - centralni nadzorni i upravlja čki sustav, na koji se povezuju u prvom redu svi sustavi za pričuvno napajanje (agregat, UPS-i, akumulatorske baterije i ostalo), a kontrola i upravljanje može biti na jednom mjestu, dok se svi podaci nalaze na računalu. 3.8.4. Na či n rada 3.8.4.1.
Pojedina č ni rad DEA
Pojedinačni rad DEA-agregata ili „otočni rad“ po definiciji je onaj kad jedan ili više agregata napajaju svaki jednu grupu odvojenih prioritetnih potrošača, odnosno instalacija. U tom slu čaju postoje sljedeće kombinacije: 1. Mreža i agregat napajaju iste sabirnice. To znači da su svi potroša či spojeni na jednu sabirnicu u glavnom razvodnom ormaru građevine. Tu se podrazumijeva električna i mehanička blokada između mrežnog i generatorskog prekidača. Predviđaju se dva prekida u napajanju. Prvi prekid je prilikom ispada opskrbe iz elektrodistribucijske mreže i traje do 15s. Drugi prekid nastupa pri povratku mreže, trajanje je podesivo i obično iznosi 1-2s, a može se po potrebi produžiti. Slika 1.
G
R-L
G
R-L
Slika 1. Napajanje trošila iz mreže ili iz generatora (DEA), potrošnja u oba slu čaja jednaka
2. Odvojene mrežna i agregatska sabirnica. To znači da su prioritetni potrošači spojeni na jednu sabirnicu, a drugi (ostala potrošnja) na drugu sabirnicu u glavnom razvodnom ormaru građevine. Kad je prisutna elektrodistribucijska mreža, obje sabirnice spojene su mrežnim prekidačem Qm i napajaju sve potrošače. Prilikom ispada mreže prekidač Qm se isklju čuje, a prekidač Qg se uključuje. Agregat napaja sabirnicu na koju su spojeni samo važni i prioritetni potrošači. Slika 2
31
GEN
G
Tr
Qm
Qm
Qt1
Qt2
TROŠILA 1
TROŠILA 2
Qg
Slika 2 - Napajanje trošila iz mreže (obje sabirnice) ili iz generatora - samo sabirnice s trošilima prioriteta
Qm
TROŠILA 3 (prioritetna)
3. Više sabirnica trošila napajanih iz različitih transformatora i odgovarajući broj agregata. Svaki transformator ima svoj par agregata. Moguća je ugradnja prekidača Qsp koji se smije uključiti samo strogo kontrolirano. U tom slučaju dimenzioniranje transformatora, agregat i sabirnica uvjetovano je time može li jedan izvor napajati dvije sabirnice s redukcijom potrošnje ili bez nje (isključivanje pojedinih krugova napajanja). Ovaj sustav nije predviđen za paralelan rad, stoga prekidači Qg1 i Qg2 ne smiju biti uključeni istodobno. Qsp
Q1m
G Tr1
Q2m
Q1g
GEN1
Slika 3
TROŠILA 1
G Tr2
TROŠILA2
GEN2
4. Redutantni rad (stand-by). Svi potrošači napajani su iz mreže ili iz dva agregata i spojeni su na zajedni čku sabirnicu u glavom razvodnom ormaru građevine. Dva DEA pričuva su jedan drugome. Jedan se odabere kao prioritet da starta kao prvi. U slučaju kvara prvoga automatski starta drugi agregat i preuzima napajanje. Prekidači Q1g i Q2g moraju međusobno biti u blokadi. Dodatna mjera sigurnosti je uključenje jednog od agregatskih prekidača kada je drugi agregat zaustavljen. U slučaju da su ugrađeni, motorni prekidači trebaju imati podnaponske svitke zbog sigurnog isklopa prekidača agregata koji miruje, odnosno čiji generator ne daje napon. Slika 4.
Tr
GEN1
GEN2
G
G
Q1g
Q1m
Q2g
TROŠILA 1
3.8.4.2.
Paralelni rad DEA
Standardni dieselelektrični agregati sa svim prije navednim karakteristikama mogu se koristiti i za paralelan rad dvaju ili više agregata. Mogu se koristiti neovisno o njihovu odnosu snaga, odnosno mogu biti istih ili različitih snaga, ovisno o potrebama i zadanoj konfiguraciji. Prednost paralelnog rada je u tome da se može koristiti veći broj agregata manjih snaga, ukoliko se između ostalog pojavi problem prostorija za smještaj jednog agregata velike snage. U tom slu čaju omogućen je smještaj na različita mjesta u građevini i omogućen lakši unos u prostor. Nedostatak je da je trošak izvedbe nešto viši, ali je prednost što je postignuto racionalnije korištenje prostora i ve ća sigurnost korištenja. Smanjeni su presjeci kabela i gabariti ostale opreme. Osim toga smanjena je mogućnost potpunog gubitka pričuvnog napajanja svih važnih potrošača. U paralelnom radu obavezno mora biti izvedeno
32
automatsko i ručno upravljanje i nadzor. Svaki agregat treba imati svoj komandni ormar za samostalni rad. Osim toga treba postojati i poseban ormar za paralelni rad sa sljedećom opremom: a) grupa za ručnu i automatsku sinkronizaciju b) relej za povratnu energiju c) uređaj za kontrolu strujnog opterećenja d) uređaj za automatsku raspodjelu opterećenja po agregatima e) uređaj za kontrolu radnog opterećenja agregata. Postoje dva načina uključenja: GEN1 GEN2 Tr 1. Dva agregata startaju istodobno. Da bi se omogućilo startanje G G dvaju agregata istodobno u paralelnom radu, potrebno je obaviti automatsku ili ručnu sinkronizaciju za međusobni paralelni rad. Oba Q1g Q2g agregata trebaju raditi u punom opterećenju ili više od 30% punog opterećenja. Ukoliko ukupno opterećenje padne ispod 30%, isključuje se jedan od agregata i radi samo jedan. Ponovno uključenje drugog agregata Qm Qtros nastupa kada ukupno opterećenje jednog agregata dosegne 80%. 2. Prvo starta jedan od agregata. Prilikom nestanka električne energije ili poremećaja na mreži starta jedan od agragata. Kad opterećenje agregata dosegne 80% od nominalne snage, uređaj za kontrolu opterećenja daje nalog drugom agregatu za uključenje. Prije ukjlučenja drugog agregata u paralelan rad potrebno je obaviti automatsku TROŠILA sinkronizaciju s agregatom koji je u radu. Za svaku od navedenih opcija mora postojati mogućnost biranja koji će od agregata u paralelnom radu biti vodeći. Svaki od agregata koji nije vode ći mora imati mogućnost vremenskog zatezanja uključenja (isključenja) 0-180 sekundi (obično je to za dva do tri agragata u paraleli 20-60 sekundi). Paralelni rad prema sabirnicama: 1. Konfiguracija s jednom zajedničkom agregatskom sabirnicom. U glavnom razvodnom ormaru građevine sabirnica iz koje se napajaju trošila tretira se kao jedan izvor. Na sabirnici se sinkroniziraju agregati, ovisno o snazi, opterećenju i konfiguraciji, a zatim se uključi zajednički prekidač Qtroš. Sva trošila se napajaju istodobno iz jednog izvora. 2. Konfiguracija gdje su dvije grupe trošila na jednoj zajedničkoj sabirnici. Jedna grupa trošila je u statusu najvišeg prioriteta. Nakon starta svih agregata odmah se uključuje generatorski prekidač prvog agregata, a nakon toga se uključuje grupa Trošila 1 koja je najvišeg prioriteta. Kad se uključe drugi agregati, napajaju se Trošila 2 koja nisu u prioritetu. Sinkronizacija ostalih agregata izvodi se kad je prvi agrgat već opterećen. Snaga i karakteristike trošila moraju biti usklađeni kako bi se mogli postići uvjeti za sinkronizaciju.
Tr
GEN1
GEN2
G
G
Q1g
Q2g
Qg
Qm
M
M
TROŠILA 1
TROŠILA 2
Paralelni rad jednog ili više agregata s mrežom: GEN3 GEN2 a. Kratkotrajni paralelni rad. Kratkotrajni GEN1 G G G Tr paralelni rad DEA i mreže provodi se s namjerom da se izbjegne prekid u napajanju pri povratku mreže ili kod najavljenih isključenja mrežne opskrbe Q1g Q3g Q2g SINCHRO SYNCHRO električnom energijom. Pri povratku mreže agregat CHECK 1 CHECK 2 se sinkronizira s mrežnim naponom, uključi se mrežni prekidač, a nakon toga se isključi agregatski. Qt Qm To je važno na primjer kod rasvjete sportskih TROŠILA objekata za vrijeme natjecanja da se izbjegne nestanak rasvjete. b. Trajni paralelni rad agregata s mrežom. Trajni paralelni rad DEA s mrežom provodi se radi proizvodnje električne energije agregatom i pokrivanje lokalne potrošnje ili slanjem energije u mrežu. Automatika DEA starta agregat po nalogu, sinkronizira ga s mrežom, priklju či na mrežu i regulira snagu agregata.
33
Oba načina paralelnog rada s mrežom (kratkotrajni ili trajni) zahtijevaju istu opremu vezanu za sigurnosne mjere i stabilnost paralelnog rada. Pojave kao što je porast struje kratkog spoja, ispad agregata iz paralele, problemi pri uključenju prekidača ako nisu ispunjeni uvjeti za paralelan rad, prisutni su jednako u oba režima. 3.8.5.
Odabir vrste i broja agregata
Da bi se pravilno odabralo broj i vrstu agregatskih postrojenja, potrebno je izraditi Plan i tehnološki program svih tehnoloških procesa koji će se obavljati u građevini za koju se predviđa opskrba električnom energijom iz javne mreže i pričuvno napajanje agregatskim postrojenjem. Prema tehnološkom programu potrebno je izraditi projektni zadatak, a nakon toga kvalitetan projekt. Prema projektiranim trošilima definiranima kao važni i prioritetni i zbroju potrebne snage odabranih potrošača, određuje se ukupna potrebna snaga za odabir agregata. Prema snazi i vrsti prioritetih potrošača, ali i prema raspoloživom prostoru u građevini određuje se broj i vrsta agregata, kao i način rada. Prema određenom načinu rada agregata i predviđenoj snazi mogu se odabrati agregati od mobilnih do stacionanih svih vrsta i načina rada, ovisno o tomu ho će li se agregati korisiti po potrebi povremeno, malih snaga, ili za stalni pričuvni rad većih snaga. Za broj i vrstu agregata odlučujući faktor je i veličina i vrsta prostora koja je na raspolaganju. Jako je važno predvidjeti i na čin unosa agregata u prostor, odnosno pristupačnost i komunikacije, što je također jedan od kriterija za odabir broja, snage i načina rada agregata. Sve deklarirane električne veličine i nazivna snaga agregata moraju odgovarati za temperaturu okoline 20oC i nadmorske visine do 1000 m i 60% vlage. Norma DIN 6271 preporuča uvjete od 27oC, 100 m visine i 60% vlage. Povećanjem temperature, visine ili vlage snaga agregata opada. Odabrana nazivna snaga treba biti 20% veća od ukupno potrebne snage utvrđene proračunom snage svih potrošača koji se napajaju iz agregata. Ukoliko se predvi đa da agregati napajaju potrošače s velikim induktivitetom ili kapacitivnim opterećenjem (UPS uređaji i sl.), nazivna snaga agregata može biti i 40% veća (agregat radi sa 60% snage od nazivne snage). Svaki agregat treba imati mogu ćnost preopterećenja od najmanje 10% nazivne snage, i to bez oštećenja. Snaga mora biti deklarirana uz cos fi=0,8. Sn(kVA)= Pn /cos fi Pn-snaga motora u kW Cos fi- faktor snage=0,8 Sn-prividna nazivna snaga agregata u kVA
3.8.6. Smještaj agregata
Nakon što se odredi broj, snaga i način rada agregata, potrebno je odrediti prostor za smještaj stacionarnog agregata i taj prostor urediti i opremiti prema svim propisima, Zakonu o građenju, Zakonu o zaštiti na radu i Zakonu o zaštiti od požara. Za prostor treba predvidjeti sljedeće: 1. Za smještaj agregata najpogodnije je prizemlje građevine ili podrum u najnižoj etaži. Ukoliko se ne može osigurati prostor u prizemlju ili podrumu, za agregat se može izgraditi poseban objekt u dvorištu građevine. Iznimno, ukoliko nijedna od opcija nije izvediva, agregat se može smjestiti na krovu građevine. Budući da je agregat predviđen za opskrbu potrošača kao pričuvno napajanje uz elektrodistribucijsku mrežu, preporučuje se određivanje lokacije za smještaj agregata u neposrednoj blizini niskonaponskog razvoda u trafostanici ili glavnog razvodnog ormara građevine. To je potrebno i radi uštede kabelskog razvoda, a manji je i pad napona u kabelskom razvodu. 2. Dimenzije prostorije ovise o broju agregata koji se smještaju u nju, o veličini agregata i njihovoj snazi kao i o veli čini „dnevnog“ rezervoara za diesel gorivo. 3. U prostoriji treba osigurati dovoljno svježeg zraka za rad i hlađenje agregata. Zbog toga treba izvesti otvore na zidovima prostorije za dovod svježeg hladnog zraka i za izbacivanje toplog. Zrak treba s jedne strane prostorije slobodno cirkulirati duž agregata, a na drugoj strani treba omogućiti izbacivanje toplog zraka. Treba paziti da otvori nemaju nekih zapreka izvan prostorije i da zrak može slobodno ulaziti i izlaziti. Otvori trebaju biti jedan nasuprot drugome kako ne bi
34
4. 5. 6.
7.
8.
9. 10.
11.
12. 13.
14.
15.
došlo do „kratkog spoja“ toplog i hladnog zraka, tj. da hladni zrak ne bi odmah izašao, a da prethodno nije prostrujao preko agregata. Na otvore se ugrađuju automatske žaluzine za regulaciju količine zraka ovisno o potrebama rada agregata. Treba predvidjeti ugradnju ventilatora za provjetravanje prostorije, neovisno o radu agregata. Prostorija za smještaj agregata treba biti suha. To znači da se kroz prostoriju treba izbjegavati voditi bilo kakve vodovodne instalacije, oborinske vode, kanalizaciju i sli čno. Zidovi također trebaju biti suhi te treba izvesti kvalitetnu hidroizolaciju. Za smještaj agregata treba izvesti armirano betonsko postolje. Postolje treba biti ukopano, a visina iznad poda treba iznositi 10-15 centimetara. U postolju treba ostaviti otvore i ankere za učvršćenje postolja agregata. Agregat je smješten na čelično postolje preko gumenih amortizera. Time se sprječavaju vibracije nastale pri radu agregata. U postolju i oko njega treba izraditi kanale za dovod instalacija i predvidjeti pokrivanje kanala rebrastim limom. Pod u prostoriji kao i postolje treba biti ravan. Njegova završna obrada može biti izvedena keramičkim pločicama ili odgovarajućim plastificiranim bojama otpornim na habanje i djelovanja agresivnih materijala. U podu treba izvesti kanale za dovod goriva iz rezervoara goriva do agregata, kao i za dovod instalacija od komandnog ormara agregata i glavnog razvodnog ormara građevine. Kanale također treba pokriti rebrastim limom. Za postizanje propisanog nivoa buke treba u prostoriji predvidjeti oblaganje zidova i stropova odgovarajućim materijalima. Otvore za ulaz i izlaz svježeg i toplog zraka također treba opremiti kanalima u koje su ugrađeni materijali za smanjenje buke. Buka treba odgovarati Zakonu o zaštiti na radu, uvjetima okoline ili objektima (bolnice, hoteli i sl. ). Najčešći nivo buke izvan objekta je 65dB, a za posebne uvjete (bolnice i sl.) 35dB. Unutar objekta, dok agregat radi, dozvoljena je buka 90 dB na 1m od agregata. Visina prostorije određuje se prema vrsti i snazi agregata i opremi koja se ugra đuje. Obično je minimalno 3 m i više. Za odvođenje ispušnih plinova iz agregata treba predvijeti ispušnu cijev. Cijev treba izvesti izvan prostorije, po fasadi objekta do iznad krova. Ispušnu cijev treba toplinski i zvu čno izolitati. Ukoliko je više agregata u jednoj prostoriji, potrebno je sve cijevi staviti zajedno i paralelno ih voditi u zajedničkom zidanom dimnjaku. Za prostorije za smještaj agregata treba predvidjeti vrata, metalna protupožarna, s najmanje 2 sata vatrootpornosti. Vrata predviđena za unos trebaju biti dvokrilna i trebaju se otvarati prema van. Treba predvidjeti pomoćna vrata za izlaz u slu čaju nužde i požara. Ukoliko su predviđeni prozori, također trebaju biti metalni i osigurani protiv provale. Prostoriju treba dobro osvijetliti odgovarajućom rasvjetom, jačine 300 lks, smještenom na strop. Uz opću rasvjetu treba predvidjeti pomoćnu ili protupaničnu rasvjetu. U prostorij treba osigurati najmanje jednu utičnicu 230 V. Sva instalacija, rasvjetna tijela i utičnice trebaju biti u vodotijesnoj izvedbi. Kao protupožarne mjere treba predvidjeti: a/ ukoliko u građevini postoji vatrodojavni sustav, potrebno je u prostoriji za smještaj agregata također predvidjeti vatrodojavu i vezati ju na sustav građevine b/ sanduk s pijeskom c/ vatrogasni aparat. U prostoru za smještaj agregata ili do njega treba izvesti odjel opremljen za održavanje agregata. To bi trebala biti odgovarajuća servisna radionica u kojoj se nalazi sva potrebna oprema za održavanje, od rezervnih dijelova, instrumenata za mjerenje i kontrolu i pripadaju ći alat. Osim stacionarnih agregata predviđenih za smještaj u prostoriju, postoje i agregati smješteni u kontejnere ili haube, predviđeni za montažu izvan prostrora. Ta agregatska postrojenja su odgovarajuće opremljena za izolaciju buke. Trebaju biti opremljena na isti način kao agregati u prostoru. U praksi se ti zvučnoizolirani kontejnerski agregati mogu smjestiti i u prostor. Prednost je da se tada vrlo jednostavno i efikasno rješava problem buke prema okolnom prostoru. To je naročito korisno kada se nivo buke treba smanjiti na 35db i manje (bolnice i sl.).
35
Smještaj agregata
3.8.7. Potrebna dokumentacija uz agregat:
opis tehničkih karakteristika shema djelovanja i montažna shema (kod stacionarnih agregata shemu treba uokviriti i objesiti na zid prostorije gdje je agregat smješten) tehnički opis rada agregata uputa za održavanje, s popisom rezervnih dijelova protokol tvorničkog ispitivanja garantni list s uvjetima garancije uvjeti i oznake izvedene zaštite od opasnog napona dodira
• •
• • • • •
Sva dokumentacija treba biti napisana na hrvatskom jeziku.
36
4.
PLANIRANJE, PROJEKTIRANJE I IZGRADNJA
4.1.
Planiranje Dobro planiranje i izrada kvalitetnog plana za projektiranje i izvođenje građevina glavni je preduvjet da se građevina izgradi i tehnološki opremi cjelovito i kvalitetno. Planiranje je obaveza investitora prije samog projektiranja i gradnje građevine s ciljem predviđanja svih potrebnih elemenata realizacije - tehnološki i investicijski program kojim bi se definirali rokovi za sve pojedine elemente i faze izgradnje građevine. Prilikom planiranja treba obuhvatiti sve vidove konačne namjene građevine. U prvom redu sve treba planirati u skladu sa Zakonom o građenju i prostornom uređenju. Sa stajališta napajanja električnom energijom treba prvenstveno planirati i osigurati dovoljno električne energije iz elektrodistribucijske mreže. Za dobar plan treba u svakom slučaju izraditi tehnološki program i investicijski plan. Prilikom pripreme za projektiranje i izgradnju građevine u kojoj će se između ostalog koristiti pričuvni izvori napajanja, potrebno je u prvome redu za izradu projektnog zadatka za elektroinstalacije koristiti tehnološki program. Investicijskim planom treba predvidjeti sve troškove, gdje su uključeni svi troškovi pripremnih radova prema Zakonu o prostorno uređenju i građenju, samo građenje i opremanje (uključeni i pričuvni izvori napajanja), sve naknade za zakup električne energije prema elektroenergetskoj suglasnosti kao i naknade za sve ostale priključke i infrastrukturu.
Građevina može biti energetska građevina, poslovna, industrijska, telekomunikacijska ili stambena građevina. Dakle, građevine mogu biti različitih namjena i sadržaja. Zbog toga je za projektiranje i izvođenje pričuvnih sustava napajanja potrebno izraditi tehnološki program u kojemu će se definirati svi tehnološki procesi i funkcija svih potrošača električne energije. Potrebno je također posebno navesti sve kritične i važne potrošače koji trebaju biti na rezervnom ili besprekidnom napajanju, odnosno za koje treba osigurati odgovarajuće uređaje za isto napajanje. U tehnološkom programu treba navesti svu potrebnu električnu energiju, kao i potrebe svakog električnog trošila. Prema tome će se u projektu moći utvrditi svi potrebni parametri, veličina, snaga i vrsta pričuvnog napajanja. U tehnološkom programu treba predvidjeti i osigurati građevinskoarhitektonski smještaj pričuvnih uređaja. Potrebno je planirati i kvalitetnu rasvjetu prostora, dobro provjetravanje, po potebi i klimatiziranje prostora kao i dobre komunikacije za brz pristup ure đajima. Za diesel agregatsko postrojenje treba planirati poseban prostor gdje se naročito treba voditi računa o buci. Hermetički zatvorene akumulatorske baterije mogu biti u zajedničkom prostoru s ostalim uređajima ili odvojene, dok otvorene baterije trebaju biti smještene u posebnom prostoru. Za njih treba osigurati dobru ventilaciju, posebnu obradu zidova i podova kao i elektroinstalaciju u protueksplozivnoj izvedbi. UPS uređaji mogu biti centralni za cijelu zgradu ili pojedinu tehnološku cjelinu. Za njih treba planirati posebnu prostoriju i osigurati kvalitetnu ventilaciju i klimatizaciju. Manji UPS ure đaji mogu biti uz pojedine potrošače u istoj prostoriji. Konačno za sve sustave pričuvnog napajanja treba planirati mjere prema Zakonu o zaštiti na radu i Zakonu o zaštiti od požara. Osim projekta električnih instalacija i svih uređaja za pričuvno i besprekidno napajanje, projektom je potrebno predvidjeti kvalitetno odžavanje i sve potrebne resurse, a to su u prvom redu služba za održavanje, kvalificirani stru čnjaci, prostor za skladištenje rezervnih dijelova, radionica, mjerni i kontrolni instrumenti te komunikacija između različitih lokacija. Potrebno je predvidjeti i sve mjere zaštite okoliša i prirodnih resursa, kao i zbrinjavanje uređaja nakon upotrebe.
37
4.2.
Projektiranje
Nakon dobrog tehnološkog programa i investicijskog plana pristupita se izradi projektnog zadatka i projektne dokumentacije koja se treba temeljiti na Zakonu o prostornom uređenju i građenju (NN 76/07). Prema Zakonu o građenju i prostornom uređenju definicija građevine je: građevina je sve što je nastalo građenjem i povezano je s tlom, a sastoji se od građevinskog sklopa i ugrađenog postrojenja odnosno opreme koji zajedno čine tehničko-tehnološku cjelinu, kao i samostalna postrojenja povezana s tlom, te objekti povezani s tlom koji nisu nastali građenjem, ako se njime mijenja korištenje prostora. Složena građevina je skup međusobno funkcionalno i/ili tehnološki povezanih građevina. Sudionici u građenju su: investitor, ujedno koordinator građenja projektant, ovlašten za projektiranje i odgovoran prema Zakonu o građenju. Potreban stručni ispit, te članstvo u Komori revident, ovlašteni inženjer ili arhitekt izvođač, registriran za obavljanje djelatnosti nadzorni inženjer, odgovoran za provedbu stručnog nadzora gradnje u ime investitora. Potreban stručni ispit i članstvo u Komori. Potrebnu projektnu dokumentaciju izrađuje ovlašteni projektant. Prema Zakonu o građenju projekti se razvrstavaju prema namjeni i nivou razrade: idejni projekt u mjerilu 1:200, kojim se daju osnovna funkcionalana rješenja glavni projekt u mjerilu 1:100 je skup međusobno usklađenih projekata, kojim se daje tehničko rješenje građevine i dokazuje ispunjavanje bitnih uvjeta za građevinu. Mora biti u skladu s idejnim projektom. izvedbeni projekt u mjerilu 1:50. Izvedbenim projektom razrađuje se tehničko rješenje iz glavnog projekta. Na osnovi izvedbenog projekta provodi se gradnja građevine. Izvedbeni projekt s ucrtanim promjenama tijekom gradnje je ujedno projekt izvedenog stanja. • •
• • •
•
•
•
Za pravilno projektiranje i kvalitetan odabir uređaja za rezervno neprekidno napajanje potrebno je izraditi kvalitetan projektni zadatak elektroinstalacija napona do 1000 V. Tu se podrazumijevaju, osim elektroinstalacija, i svi uređaji i instalacije za napajanje i pričuvno napajanje, rasvjeta, sustavi grijanje/hlađenje i sl. Projektom treba riješiti i telekomunikacijski i informacijski sustav, signalnogovorne uređaje, vatrodojavne sustave te sustave tehničke zaštite. 4.2.1. Projektni zadatak za elektroinstalacije poslovne gra đe vine
Za izradu projektnog zadatka preporuča se korištenje sljedećeg obrasca: A. OPĆI PODACI 1. Investitor : 2. Vrsta rada: elektroinstalacije do 1000V 3. Objekt: poslovna građevina B. TEHNIČKI PODACI Prema tehnološkom programu, arhitektonsko-građevinskom projektnom zadatku i strojarskom projektnom zadatku potrebno je za izgradnju poslovne građevine izraditi projektni zadatak za idejni, glavni i izvedbeni projekt elektroinstalacija do 1000 V, sve telekomunikacijske i informatičke instalacije, signalno-govorne uređaje, vatrodojavni sustav i tehničku zaštitu.
38
Nova poslovna građevina izgradit će se kao višekatni objekt s potkrovnim prostorom, podrumskim prostorom u više etaža kao garažni prostor. U okolnom dvorišnom prostoru izgradit će se pomoćne građevine za smještaj uređaja za grijanje, rashladnih sustava, servisnih radionica, smještaj diesel električnog agregata te pristupna rampa s portirnicom za ulaz automobila. U zgradi je za sve poslovne prostore predviđen telekomunikacijski sustav s kućnom centralom kao i informatička mreža za sve prostore. U projektu treba primijeniti sve važeće zakone i propise: 1. Zakon o prostornom uređenju i gradnji NN 76/07, 38/09 2. Zakon o zaštiti od požara NN 92/10 3. Zakon o zaštiti na radu NN 59/96 4. Pravilnik o zaštiti na radu pri korištenju električne energije NN59/96 5. Pravilnik o kontroli projekta 6. Pravilnik o nostrifikaciji projekta 7. Zakon o mjernim jedinicama NN58/93 8. Zakon o normizaciji NN55/96 NN163/93 9. Pravilnik o zapaljivim tekućinamaNN54/99 10. Zakon o zaštiti zraka NN48/95 11. Zakon o vodama NN !07/95 12. Zakon o telekomunikacijama 13. IEC standardi 14. ISO standardi 15. Hrvatske norme 16. Europske norme Za sustav tehničke zaštite (video nadzora, protuprepadne i protuprovalne zaštite) potrebno je izraditi poseban projektni zadatak i “procjenu ugroženosti”. Tim projektnim zadatkom treba predvidjeti samo napajanje sustava tehničke zaštite. Za projektiranje sustava vatrodojave potrebno je izraditi elaborat zaštite od požara. Potrebno je izraditi projekt za elektroinstalacije za sljedeće instalacije: 1. priključak na elektrodistribucijsku mrežu 2. glavni razvodni ormar GRO i mjerenje električne energije 3. razvodni ormari po katovima i ostalim prostorima 4. rasvjeta: opća, dodatna i panična 5. priključnice (utičnice i fiksni priključci) 6. pričuvno napajanje: a) agregatsko postrojenje b) besprekidno napajanje UPS uređajima c) akumulatorske baterije 7. elektroinstalacija uređaja za grijanje, ventilaciju i klimatizaciju 8. centralni kontrolni monitoring centar CNUS 9. zaštita od opasnog napona dodira 10. radno i zaštitno uzemljenje, povezivanje svih metalnih masa i izjednačenje potencijala 11. sustav za zaštitu od munja (gromobranska instalacija) i uzemljenje objekta 12. instalacija za dizala, pokretna vrata i ulaznu rampu 13. održavanje elektroinstalacija i sustava za rezervno i besprekidno napajanje 14. telekomunikacijski i informatički sustav 15. sustav vatrodojave 16. instalacija za napajanje tehničkog sustava zaštite.
39
C. SMJERNICE ZA TEHNIČKO RJEŠENJE Jaka struja 1. Priključak na elektrodistribucijsku mrežu Priključak treba riješiti prema uvjetima navedenim u elektroenergetskoj suglasnosti koju je izdao HEP, nadležni elektrodistributer Elektra. Zakupljena angažirana snaga navedena u suglasnosti treba odgovarati potrebnoj snazi za sve potrošače u građevini. Prema suglasnosti potrebno je izvesti trafostanicu 10(20) kV/400/230 V. 2. Glavni razvodni ormar GRO i mjerenje električne enrgije Potrebno je izraditi glavni razvodni ormar GRO za potrebe napajanja cijele gra đevine. Ormar se treba sastojati od sljedećih polja: a) polje “elektre” gdje je predviđen priključak na elektrodistributivnu mrežu i mjerenje električne enrgije b) polje “opće potrošnje” gdje je predviđeno napajanje potrošača u građevini iz mreže c) “agregatsko polje” gdje je predviđeno napajanje u građevini iz agregata ili mreže. Glavni razvodni ormar treba biti opremljen svim potrebnim elementima i opremom za propisani rad, kao i AS glavnom sklopkom, te predvidjeti daljinski isklop u slučaju požara. GRO treba napajati sve razvodne ormare po katovima ili tehnološkim cjelinama. GRO treba smjestiti u poseban prostor ili u blizini agregatskog postrojenja. Sve elemente potrebno je propisno označiti, a na vrata staviti odgovarajuće naljepnice (zaštita od dodirnog napona itd.). 3. Razvodni ormari po katovima i ostalim prostorima Potrebno je predvidjeti pojedine razvodne ormare za napajanje pojedinih katova, ostalih prostora i pojedinih tehnoloških cjelina. Svaki razvodni ormar treba imati dva polja, i to mrežu i agregat, osim gdje je predviđeno besprekidno napajanje iz UPS-a gdje treba predvidjeti i treće polje za to napajanje. Svi elementi trebaju biti propisno označeni, zaštićeni od dodirnog napona, potrebno je predvidjeti mjesto za ulaganje jednopolne sheme i nalijepiti odgovarajuće naljepnice upozorenja. 4. Rasvjeta: opća, dodatna i panična Opću rasvjetu treba riješiti fluorescentnim svjetiljkama smještenim na strop. Predvidjeti i ostale vrste rasvjetnih tijela i oblika, a sve prema arhitektonskom rješenju (halogena, dunlight i sl.). Dio rasvjete u građevini predvidjeti za napajanje i iz agregata. Potrebno je predvidjeti protupani čnu rasvjetu, koja se pali kad nema električne energije iz mreže. Paničnu rasvjetu predvidjeti na izlazima, stubištima i garaži. Predvidjeti propisanu automiju od 1 sat. Predvidjeti kvalitetnu rasvjetu ulaza i prolaza, kao i dvorišnog prostora. Predvidjeti rasvjetu na kolnom ulazu. Jakost rasvjete treba odgovarati propisima i Zakonu o zaštiti na radu. 5. Priključnice (utičnice i fiksni prključci) Utičnice sa zaštitnim kontaktom 230 V treba predvidjeti u svim prostorima prema tehnološkom rasporedu. Utičnice montirati na zid ili u parapetne kanale. U radnim prostorima (uredima) treba predvidjeti za svako radno mjesto najmanje dvije utičnice napajane iz mreže, a gdje je instalirana informatička oprema, predvidjeti dodatno najmanje dvije utičnice napajane iz uređaja za besprekidno napajanje UPS. Predvidjeti na svakom katu`i najmanje jednu tropolnu utičnicu. Za sve ostale potrošače mogu se instalirati i fiksni priključci. 6. Pričuvno napajanje a) Agregatsko napajanje
Za potrebe rezervnog napajanja s agregatskim naponom potrebno je predvidjeti diesel-agregatsko postrojenje, a potrebnu snagu utvrditi bilancom snaga svih porošača koji se napajaju iz agregata. Odrediti broj agregata i način rada (otočni, paralelni i sl.). Pričuvnim napajanjem iz agregata treba napajati sve potrošače koji se napajaju iz UPS ure đaja (informatička oprema, dio rasvjete, uređaji za grijanje prostora, alarmno signalni uređaji, osobna dizala i ostali važni potrošači). Agregat treba biti stacionaran s automatskim uključivanjem s ugrađenom modernom digitalnom automatikom. Agregat treba biti daljinski spojen na centralni monitoring CNUS. Potrebno je izvesti propisanu izolaciju od buke i zvuka. Treba predvidjeti rezervoar goriva za dovoljan broj sati rada.
40
Rezervoar treba biti izrađen prema propisima za spremnike. Potrebno je voditi računa o zaštiti okoliša i propisima o skladištenju diesel goriva. Projektom treba riješiti smještaj u zasebnoj agregatskoj stanici, predvidjeti ispušnu cijev, odgovaraju će otvore za ulaz i izlaz zraka itd., predvidjeti prigušenje buke na nivou 65 dB te ugraditi prigušiva če buke na ulaz i izlaz zraka. Primijeniti sve propise iz Zakona o zaštiti na radu i Zaštite od požara. Agregat treba imati odgovarajuću startnu bateriju. Predvidjeti kvalitetnu rasvjetu prostora, fluorescentnim svjetiljkama kao protupaničnu rasvjetu. Potrebno je predvidjeti daljinsku blokadu starta agregata u slučaju požara. Građevinske radove i uređenje prostora treba izvesti prema građevinsko-arhitektonskom projektu. Agregat smjestiti na odgovarajući temelj i izvesti kanale za vo đenje elektroinstalacija, kao i cjevovoda diesel goriva. Izvesti oblogu zidova za izolaciju i smanjenje buke. Strojarske radove izvesti prema strojarskom projektu (ventilacija, ispušni cjevovod, spremnik goriva, smještaj agregata i opreme u agregatskoj stanici i transport i doprema na temelje). Prilikom projektiranja agregatskog postrojenja treba primijeniti sljedeće pravilnike i standarde: ISO 15550 - to je “Core” standard, a njime se definiraju i specificiraju zahtjevi za deklariranje snage, potrošnje goriva, potrošnja ulja i metode mjerenja pri testiranju snage motora ISO 3046(1-6) ISO 8528(1-12) DIN 6280 BS 55114. •
• • • •
đ ajima b) Besprekidno napajanje UPS ure đ ajima
Potrebno je predvidjeti centralni uređaj za besprekidno napajanje UPS. Po potrebi predvidjeti pojedinačne uređaje za posebne UPS ure đaje za posebne potrošače. Uređaji će služiti za napajanje terminalno–informatičke opreme, telekomunikacijskog sustava, sredstava tehničke zaštite (videonadzor i alarmni sustavi) te posebno važne opreme u slučaju nestanka električne energije iz mreže ili agregata ili raznih poremećaja na mreži. Potrebno je osigurati uređaje s dovoljnom vremenskom autonomijom (30 min). Baterije za osnovnu autonomiju mogu biti u samom uređaju, a za produženu autonomiju postavljaju se dodatni boksovi s baterijama. UPS treba bit on-line topologije, trofazni ulaz - trofazni izlaz, napona 3x400/230 V. Uređaj UPS treba se napajati iz mreže i agregatskog postrojenja jer takvo napajanje zajedno iz agregatskog postrojenja i UPS uređaja daje potpuno pričuvno i besprekidno napajanje. Potrebno je predvidjeti daljinsku kontrolu na centralnom monitoringu CNUS. Centralni uređaj UPS treba smjestiti u zasebnu prostoriju, i to u blizinu glavnog razvodnog ormara i agregatskog potrojenja. Prostorija treba biti ventilirina, a po potrebi treba ugraditi klima ure đaj, jer uređaj ima toplinsku disipaciju. Pojedinačne uređaje može se smjestiti uz uređaje za koje su namijenjeni. Snagu urađaja treba odrediti prema zbroju svih potrošača napajanih iz UPS uređaja. Uređaj teba odabrati s najmanje 20% snage od računom predviđene. Potrebno je predvidjeti kvalitetnu rasvjetu kao i protupaničnu rasvjetu. U prostoru treba izvesti sustav vatrodojave. Prostor treba građevinski urediti prema građevinsko-arhitektonskom projektu. Prilikom projektiranja UPS-a treba voditi računa o sljedećim tehničkim standardima: EN 50091-1 UPS - odnosi se na sigurnosne zahtjeve prema UPS sustavima EN 50091-2 UPS - odnosi se na odeđeni stupanj elektroenergetske kompatibilnosti kod UPS sustava ugrađenih u javnim i industrijskim prostorima HRN EN 50091-1-1:2001 opći uvjeti za sigurnost UPS koji su dostupni poslužitelju HRN EN 50091-1-2:2001 opći uvjeti za UPS ure đaje s ograničenim pristupom HRN EN 50091-2:2001 zahtjev za elektromagnetsku kompatibilnost ostale norme :IEC :IEC 146-4; IEC 950; IEC 529;IEC 801-2;IEC 901-3;IEC 904-4 • •
• • • •
c) Akumulatorske baterije
Za pričuvno napajanje telefonsko-komunikacijskog sustava, vatrodojavnog sustava i sl. potrebno je predvidjeti pričuvno napajanje hermetički zatvorenim VRLA akumulatorskim baterijama. Baterije mogu biti smještene u istom prostoru s telefonsko-komunikacijskim uređajima. Za sustav dojave požara aku
41
baterije mogu biti u samoj centrali ili odvojene izvan centrale u posebnoj prostoriji s dobrom ventilacijom i vatrodojavnim sustavom. Kapacitet baterija treba odrediti prema naputku dobavljača. Za vatrodojavnu centralu treba predvidjeti autonomiju prema Zakonu o zaštiti od požara od 30 sati, jer je u objektu predviđeno stalno dežurstvo. Za telefonsko-komunikacijske uređaje treba primijeniti propise iz Zakona o telekomunikacijama. Baterije mogu biti montirane zajedno s centralama ili ukoliko je potrebno, mogu biti u zasebnom prostoru. Prostor treba kvalitetno osvijetliti i ventilirati. U prostoru treba provesti sustav vatrodojave. Građevinski prostor treba urediti prema građevinskoarhitektonskom projektu. Za paničnu rasvjetu treba predvidjeti svjetiljke s ugrađenim akumulatorima s autonomijom jedan sat ili više. Za više paničnih svjetiljaka može se predvidjeti i centralno napajanje jednom grupom baterija (za garaže). Smjernice za tehni č ko rješenje uklju č u a e č ko čuje je još niz to č čaka ka za koje ne ć ćemo mo dati detaljna objašnjenja, ve ć emo ih samo nabrojati. ć ć emo
7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.
Elektroinstalacija uređaja za grijanje, ventilaciju i klimatizaciju Centralni kontrolni monitoring centar CNUS Zaštita od opasnog napona dodira Radno i zaštitno uzemljenje, povezivanje svih metalnih masa i izjedna izjednačenje potencijala Sustav za zaštitu od munja - gromobranska instalacija - i uzemljenje objekta Instalacija za za dizala, pokretna vrata i ulaznu rampu Održavanje elektroinstalacija i sustava za rezervno i besprekidno napajanje Telekomunikacijski i informatički sustav Sustav vatrodojave Instalacija za napajanje sustava tehničke zaštite
ZAVRŠNE ODREDBE Projektnu dokumetaciju za elektroinstalacije građevine treba izraditi prema Zakonu o prostornom uređenju i građenju NN 76/07. Treba izraditi idejni, glavni i izvedbeni projekt. U projektu se trebaju primijeniti Zakon o zaštiti od požara i Zakon o zaštiti na radu. Elektroinstalacije treba izraditi sukladno hrvatskim normama HRN HD 384 i HRN HD 60364. i prema propisima objavljenim u Službenom listu 53 od 88. god. , kao i ostalim propisima o protupožarnoj zaštiti i zaštiti na radu. Sva rješenja moraju biti funkcionalna, optimalna i ekonomična glede investicijskih troškova, kao i troškova održavanja, a izvođenje treba uskladiti s ostalim projektima, arhitektonsko-građevinskim, strojarskim i ostalim projektima tehničke zaštite. U projektnoj dokumentaciji treba priložiti sljedeće: registraciju projektne tvrtke imenovanje projektanta uvjerenje o upisu u Komoru projektni zadatak prikaz tehničkog rješenja zaštite na radu prikaz tehničkog rješenja zaštite od požara program kontrole i osiguranja kvalitete: mjerenja, ispitivanja, atesti tehnički opis proračune: instalirana snaga građevine, snaga za svaki uređaj za pričuvno i besprekidno napajanje, proračun padova napona, zaštite od struje, kratkog spoja i preopterećenja, zaštita od dodirnog napona nacrte svih elektroinstalacija: jednopolne i funkcionalne montažne nacrte svih uređaja dispozicije sve opreme i uređaja specifikaciju radova i materijala – troškovnik. • • • • • • • • •
• • • •
42
D. IZVO ĐENJE I NADZOR RADOVA Izvođenje radova na građevini, a ujedno i na dobavi i ugradnji sustava za rezervno i besprekidno napajanje obavlja se prema Zakonu o prostornom uređenju i građenju. Radovi se izvode prema Izvedbenim projektima građevinsko–arhitektonskih, strojarskih radova te radova na elektroinstalacijama. Investitor ili naručitelj radova prije izvođenja može za svoje potrebe ili prema zakonskim odredbama naručiti stručnu reviziju projekta. Projekt se može kontrolirati i prema Pravilniku za kontrolu projekata NN 89/00. Prema njemu je propisana kontrola glavnog projekta za bitne zahtjeve za građevinu: mehanička otpornost i stabilnost zaštita od buke ušteda energije i toplinska zaštita. Prije samog građenja investitor određuje i imenuje nadzorne inženjere koji će u njegovo ime provoditi kontrolu i nadzor radova, i to glavnog nadzornog inženjera i nadzorne inženjere po specijalnostima: građevinski, elektro i strojarski. Za izvo đenje tehničke zaštite imenuje se nadzorni inženjer s ovlastima za izvođenje i nadzor tehničke zaštite. • • •
Izvođač radova prije samog izvođenja radova imenuje glavnog rukovoditelja gradilišta i njegove pomoćnike - šefove gradilišta po strukama: građevinski, elektro i strojarski. Na gradilištu se za vrijeme građenja obavezno treba voditi građevinski dnevnik, i to prema Pravilniku vođenja građevinskog dnevnika NN 6/00. E. NADZORNI INŽENJER Nadzorni inženjer dužan je nadzirati građenje u skladu s rješenjem o uvjetima gra đenja, potvrđeno glavnim projektom odnosno građevinskom dozvolom. Treba utvrditi ispunjava li izvođač uvjete za obavljanje djelatnosti građenja, odnosno izvođenja sustava za rezervno i besprekidno napajanje. Odrediti provedbu kontrolnih postupaka odnosno dokazivanje kvalitete određenih dijelova građevine ili ostalih izvedenih radova. Ukoliko dođe do odstupanja ili nedostataka tijekom gradnje, potrebno je s tim upoznati investitora. Glavni nadzorni inženjer odgovoran je za cjelovitost i međusobnu usklađenost nadzora pojedinih nadzornih inženjera po specijalnostima. On sastavlja završno izvješ će o izvedbi građevine. Glavni nadzorni inženjer može istodobno biti i nadzorni inženjer za određenu vrsta radova. Nadzorni inženjer odgovoran je da je na gradilištu pohranjena sva potrebna tehnička dokumentacija, građevinska dozvola, glavni projekti i izvedbena dokumentacija. Treba biti upoznat s projektnom dokumentacijom te treba kontaktirati s rukovoditeljem gradilišta odnosno izvođačem radova i projektantima. Treba biti prisutan prilikom svih važnih radova. F. PRIMOPREDAJA RADOVA Nakon završetka radova obavlja se tehnički pregled radova i primopredaja. Tehnički pregled obavlja se prema Pravilniku o tehni čkom pregledu građevine NN108/04. Ovaj pravilnik propisuje postupak obavljanja tehničkg pregleda građevine u postupku izdavanja uporabne dozvole. Tu se propisuje sadržaj pisane izjave izvođača radova i sadržaj završnog izvješća nadzornog inženjera. Prilikom primopredaje i tehničkog pregleda nadzorni inženjer za elektroradove i sustav rezervnog i besprekidnog napajanja posebno treba obratiti pozornost kod radova na agregatskoj stanici, UPS uređajima i aku baterijama na sljedeću dokumentaciju: izvedbenu projektnu dokumentaciju i dokumentaciju izvedenog stanja knjige uputa na hrvatskom jeziku građevinski dnevnik natpise i sheme u prostorima gdje su uređaji smješteni (upute za siguran rad, jednopolne sheme, natpisne pločice upozorenja) • • • •
43
certifikate i izjave o usklađenosti proizvoda i da uređaji ispunjavaju i ostale posebne propise i standarde uvjerenje o ispravnosti stroja ili uređaja s povećanom opasnosti tvorničke ispitne listove proizvođača uređaja ispitne listove ispitivanja na objektu rukovoditelj radova izvođača - inženjer gradilišta daje izjavu o izvedenim radovima i uvjetima održavanja građevine ugovore i troškovnike o opsegu i specifikaciji radova potpisane zapisnike o primopredaji.
•
• • • •
• •
Primopredaji radova trebaju prisustvovati i predstavnici investitora odnosno korisnika i dati svoje primjedbe. Nakon otklanjanja primjedaba u određenom roku i dobivanja uporabne dozvole odnosno dozvole za korištenje, korisnik-investitor pismeno komisijski preuzima gra đevinu od izvođača, i to sa svom pripadajućom dokumentacijom.
44
5.
ODABIR DIJELOVA SUSTAVA
5.1.
Osnovni zahtjevi za bateriju
Današnja aku baterija, koja će služiti kao sekundarni izvor energije u profesionalnim sustavima za napajanje, a u vrijeme ispada iz rada primarnog izvora (javne elektrodistribucijske mreže) mora udovoljavati sljedećim zahtjevima: jednostavna i brza montaža bez varenja spojeva, jednostavno zatezanje spojeva momentključem, jednostavno slaganje u stalke ili kabinete što manji volumen i težina po jedinici kapaciteta, kako bi što veći kapacitet bio na raspolaganju po jedinici prostora u koji se baterija smješta visoki stupanj iskoristivosti, uz što manje gubitke energije (gubici na toplini) uložene u punjenje baterije u odnosu na energiju koju daje puna baterija smještaj baterije u istu prostoriju sa svom ostalom opremom smještaj baterije u isti ili posebni kabinet / stalak, zajedno s ostalom opremom ili tehnološkim sustavima mogućnost smještaja u horizontalnom i vertikalnom položaju, ovisno o gabaritima kabineta ukoliko se baterija smješta zajedno s opremom zanemarivo isplinjavanje ili curenje elektrolita tijekom cijelog životnog vijeka, u svim radnim stanjima i svim ostalim uvjetima rada / kvara visok stupanj zaštite od eksplozije, odnosno baterija ne smije nikad eksplodirati, čak ni u slučaju kratkog spoja na njoj nezapaljivost ili samogasivost posude, što znači da je posuda izrađena od materijala koji ne gori ili je samogasiv visok stupanj rekombinacije (broj ciklusa najmanje 300) što manji unutrašnji otpor (ako se koristi sustav zaštite visokoohmskim razvodom, odnosno ograničavanjem struje kratkog spoja na maksimalni iznos od 1000 A) otpornost na udarce i vibracije, posuda baterije ne smije puknuti izdržljivost na struju kratkog spoja (dozvoljena deformacija posude u slučaju kratkog spoja, ali ne i njezino pucanje) životni vijek više od 10 godina eksploatacija bez održavanja u klasičnom smislu reciklirajući materijali od kojih je napravljena baterija zanemariv utjecaj na okoliš. •
•
•
• •
•
•
•
•
• •
• •
• • • •
5.1.1.
Put prema odabiru adekvatne baterije
Na temelju do sada navedenoga u ovom su poglavlju prikazani kriteriji za odabir adekvatne aku baterije koji su rezultat dugogodišnjeg iskustva iz autorove prakse te najnovijih standarda i normi iz područ ja stand-by baterija. Kriteriji su navedeni u 20 točaka koje je potrebno proći kada se želi odabrati najbolja baterija za određenu namjenu. Redoslijed točaka nije bitan, a točke su sljedeće: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
definirati vrstu sustava/uređaja za koje se želi nabaviti baterija (telekomunikacije, UPS sustav za besprekidno napajanje, emergency sustav, IT oprema, energana, bolnica, tunel...) definirati vrstu i profil tereta (linearni, kapacitivni, induktivni, miješani s postotkom udjela…) definirati početnu i konačnu veličinu potrošača koji će baterija opskrbljivati energijom te nazivni napon (izraziti u W ili A kod nazivnog napona) definirati način rada tereta (konstantna struja, konstantna snaga, eventualno očekivani peakovi , statistički podaci o mreži...) definirati vremensku pričuvu u baterijama (5, 10, ...30 min, 1, 2, 3, 5, …10 sati, …), odnosno vrijeme za koje mora, pri nominalnom opterećenju, biti osigurana opskrba energijom iz baterija definirati kriterij životnog vijeka baterije (1, 2, 3, …5, 10, 10+ … godina), odnosno željeno vrijeme eksploatacije baterije, u kojem se od baterije očekuje da u potpunosti osigura pričuvnu energiju definirati minimalni napon na potrošaču koji mora zadovoljiti baterija u normalnom režimu pražnjenja – najniži napon na kojem potrošač radi definirati najmanji dozvoljeni napon dubokog pražnjenja ispod kojega baterija ne smije nikad prijeći – napon ispod kojega se baterija mora isključiti da bi se zaštitila od uništenja 45
9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.
definirati maksimalni napon na potrošaču, odnosno najviši napon na kojem potroša č može raditi definirati radni napon baterije i režim rada punjenje / pražnjenje definirati očekivane temperaturne uvjete u kojima će baterija raditi (prostor, kabinet, klimasustav i dr.) definirati radnu temperaturu u kojoj će baterija biti najveći dio vremena ekspoatacije (klimasustav, grijanje/hlađenje i dr.) definirati očekivani broj ispada tijekom jedne godine za koje će se vrijeme energija dobivati iz baterije (broj ciklusa punjenje / pražnjenje, statistički podatak) definirati prosječno vrijeme trajanja ispada (statistički ili očekivano) definirati željenu tehnogiju / konstrukciju baterije (AGM ili GEL) definirati stupanj zaštite od kratkog spoja definirati stupanj zapaljivosti materijala od kojeg je napravljena posuda baterije definirati način smještaja baterije i vrstu stalka u prostoru definirati željeni način smještaja članaka (horizontalni ili vertikalni položaj) definirati stupanj protupotresne zaštite i odabrati primjeren stalak.
Prošavši kroz spomenute točaka, korisnik baterije definira sve parametre koje traži i želi od baterije koju nabavlja, kao i one koji mu nisu važni (npr. nekome nisu važni parametri nezapaljivosti posude baterije, nekome je nebitna otpornost na udarce ili protupotresna izvedba, netko ne želi razbijati glavu oko kratkog spoja “koji se ionako rijetko ili nikada ne događa“ i dr.). Naravno da svaki od parametara ima i svoju cijenu u konačnoj cijeni baterije, no korisnik tada preuzima na sebe rizik štetnog događaja koji će se možda dogoditi u ekspolataciji i mora biti svjestan toga. Ako se tijekom ekspolatacije dogodi kratki spoj na bateriji, a spomenuti je kriterij bio zanemaren prilikom odabira baterije, tada se ne može zaklju čivati da je “baterije bila loša”, nego je svjesno bila odabrana neadekvatna baterija koja nema takvu zaštitu i za svu nastalu štetu na opremi, prostoriji ili ljudima odgovoran je naručitelj baterije. Zbog navedenoga su i definirani spomenuti koraci koji bi trebali olakšati korisniku definiranje kriterija prije odluke o nabavi baterije i preporuka je autora da ih svaki korisnik koristi, uz rizike koji su prethodno navedeni. Nakon definiranja kriterija iz 20 navedenih kriterija potrebno je projektnim proračunom i definirati konkretnu bateriju temeljem navedenih kriterija, odrediti broj članaka i broj baterija, izračunati kapacitet potrebne baterije, stvarnu pričuvu u baterijama, sustav zaštite baterije, osoblja i opreme, način smještaja, poziciju smještaja, adekvatni stalak, na čin punjenja/pražnjenja, proračun adekvatnih kabela i zaštitnih vodiča, veličinu i vrstu baterijskih osigurača, odabrati podnaponsku zaštitu, definirati način montaže i ispitivanja, te dodati upute za redovito održavanje baterija i preporuke proizvođača. Prilikom određivanja broja aku baterija treba voditi računa o tome da je potrebno imati najmanje dvije aku baterije kako bi se osigurala rezerva i u slu čaju kvara na jednoj odnosno izvođenja kapacitetne probe, kada se jedna baterija mora isklju čiti iz sustava. Ako postoji vjerojatnost da će se projektirani sustav po potrebi i proširivati, potrebno je i to uzeti u obzir pa je najbolje rješenje u početku predvidjeti tri aku baterije i ostaviti mogućnost proširenja baterijama koje su tada manjeg kapaciteta, imajući u vidu činjenicu da se paralelno mogu spajati samo baterije istog kapaciteta.
5.2.
Zahtjevi za ispravljački sustav
Ispravljački sustav služi za pretvorbu izmjeničnog AC u istosmjerni napon DC i oni osiguravaju potrebnu energiju svim DC potrošačima za njihov rad, energiju za punjenje baterija i rezervu za slu čaj potrebe, sve unutar unaprijed definiranih granica i uvjeta. Ispravljače je potrebno dimenzionirati prema maksimalnoj struji koju potrošači uzimaju u svojem radu i struji potrebnoj za punjenje baterija. Općenito se može ustvrditi da za odabir ispravljača vrijedi formula: I isp = I pot + I bat
I isp – struja koju trebaju osigurati ispravljači I pot - struja potrebna potrošačima I bat - struja za punjenje baterija
46
(A)
Prilikom odabira ispravljačkog sustava važni su i sljede ći podaci, jer bez poznavanja tih vrijednosti nije moguće odabrati optimalan ispravljački sustav: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.
koja će baterija biti u sustavu - odabir baterije vrsta potrošača (konstantna snaga, struja…) za koje će se osiguravati energetski priklju čak preko ispravljačkog sustava ulazni napon i naponske tolerancije ulazna frekvencija i njezine tolerancije izlazni napon i naponske tolerancije postotak opterećenja u očekivanom režimu rada stupanj iskorištenja iskazan kao omjer izlazne i ulazne snage za različite režime rada 100%, 75%, 50% i 25% oprećenja dopušteno preopterećenje sustava (vrijednost i trajanje) početna struja tereta pri nazivnom naponu (za projektirano početno stanje) predvidiva krajnja struja pri nazivnom naponu – ostaviti mogućnost proširenja način rada ispravljačkog sustava (paralelan, stupnjevan…) broj ispravljača treba definirati kao najmanje (n + 1) smještaj ispravljačkih jedinica (u kabinet ili u stalak).
Ispravljači moraju biti suvremene tehnologije kako je opisano u poglavlju 2.
5.3.
Zahtjevi za agregate
Stacionarni elektroagregat mora raditi na sljedeći način: osnovno napajanje svih potrošača je preko javne elektrodistributivne vanjske mreže, a agregat je u stanju mirovanja te u pripremi za automatski start i pogon generatora. Pri tome se provodi trajni nadzor napona vanjske mreže. Dok agregat miruje, pomoćni potrošači agregatskog postrojenja (predgrijač motora, punjač baterije, pumpa goriva, pogon automatskih žaluzina) napajaju se iz vanjske mreže. Pojavom neispravnog napona ili nestankom napona u vanjskoj mreži u pogon se upu ćuju diesel motor i generator. Slijedi isklju čenje vanjske mreže (preko mrežne sklopke) i uključenje generatora (preko generatorske sklopke) i svi potrošači su za to vrijeme (oko 10-20 sekundi) bili bez mrežnog napajanja, odnosno važni su potrošači napajani preko akumulatorskih baterija ukoliko je uvjet za njih besprekidnost u napajanju. Tijekom rada agregatskog postrojenja nije potreban nadzor od poslužitelja, pogon je potpuno automatiziran, a provedena je i samozaštita elektroagregata. Pojavom neke neispravnosti na elektroagregatu dok je u radu isklju čuje se pogon, a vrsta kvara registrira se signalom kvara, odnosno putem poruke na displeju komandnog ormara, i dojavljuje se zvučno - lokalno i daljinski putem sustava za nadzor. Dolaskom ispravnog napona u vanjskoj mreži te nakon određenog, podesivog vremena, isključuje se generatorska sklopka, uključuje se sklopka mreže, a elektroagregat određeno, također podesivo vrijeme radi u praznom hodu. Vrste rada koji trebaju biti omogućeni elektroagregatom: BLOKIRAN RAD (trajno isklju čenje pogona, potrošači bez napona) RUČNI RAD (ručno uključivanje - isključivanje agregata odnosno agregatske i mrežne sklopke i dovođenje napona na potrošače ) AUTOMATSKI POGON (napajanje potroša ča od vanjske mreže odnosno uključenje isključenje elektroagregata ovisno o stanju napona vanjske mreže) PROBA RADA (uklju čenje u pogon diesel motora i generatora bez priključenja potrošača u svrhu ispitivanja ispravnosti postrojenja). Uređaj za automatsko upravljanje, nadzor, mjerenje, zaštitu i signalizaciju rada elektroagregata treba imati funkciju nadzora napona i nesimetrije vanjske mreže, napona i frekvencije generatora, rada diesel motora te dojavu kvarova i stanja na postrojenju, odnosno davati nalog za start agregata kod pojave podešenog prenapona ili podnapona u bilo kojoj fazi vanjske mreže ili njenog nestanka, kao i nalog za isključivanje agregata ukoliko su nestali razlozi koji su uvjetovali start.
47
Svojom konstrukcijom i tehnološkom izvedbom uređaj mora omogućiti daljinsku signalizaciju i nadzor svih kvarova na agregatskom postrojenju. Treba sadržavati tri tipa zaštite ovisno o karakteru iskazanih nepravilnosti u radu postrojenja, odnosno obavještavati o neželjenom stanju (npr. kod niskog nivoa goriva), isključivati potrošače, ali ne zaustavljati motor (npr. kod termi čkog preopterećenja) ili iskapčati potrošače i zaustavljati rad motora (pojavom nadnapona, nadbrzine, niskog pritisak ulja i dr.). Za agregatski sustav treba definirati sljedeće podatke koje mora ispuniti svaki dobavlja č sustava: 1. trajna snaga/preopterećenje (kVA) 2. napon (V), tolerancija + / 3. frekvencija (Hz), tolerancija + / 4. nazivna struja (A) 5. cos fi 6. uvjeti okoline (0 C) 7. nadmorska visina (m) 8. relativna vlažnost (%) 9. broj okretaja (o/min) 10. dozvoljeno preopterećenje (%) 11. razina buke (dB) 12. klir faktor (%) Za pogonski motor važni su sljedeći podaci: 1. proizvođač 2. snaga (kW) 3. vrsta 4. hlađenje 5. način zaustavljanja 6. regulator brzine vrtnje 7. pogonska grupa (ISO 8528/5) 8. predgrijavanje motora 9. broj cilindara 10. potrošnja goriva 11. ugrađeni mjerni instrumenti 12. zaštite motora Za generator su važni sljedeći podaci: 1. proizvođač 2. snaga (kVA) 3. vrsta 4. regulacija napona 5. hlađenje 6. klasa izolacije 7. mehanička izvedba 8. mehanička zaštita 9. stupanj djelovanja 10. zaštite generatora Kod upravljačkog ormara tražiti sljedeće podatke: 1. tip 2. područ je rada 3. mehanička zaštita 4. vrste mjerenja 5. svjetlosna signalizacija 6. signalizacija stanja i kvarova 7. vrste upravljanja 8. punjač baterije 9. mrežni prekidač 10. generatorski prekidač
48
Uz agregatsko postrojenje treba također tražiti: 1. spremnik goriva (l) 2. sklop elektromotorne pumpe 3. aku baterija - V, Ah, tip, vrsta, kom. 4. ventilator agregatnice s automatikom 5. alat za održavanje 6. set rezervnih dijelova za 2500 sati rada 7. dokumentacija na hrvatskom jeziku 8. oprema za odvod/dovod zraka 9. odvod ispušnih plinova 10. oprema za zvučno izoliranje agregatnice
5.4.
Zahtjevi za UPS sustave
Karakteristike koje se moraju tražiti i koje mora ispuniti ponuditelj UPS sustava: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27.
ispravljač ulaznog napona i tolerancije +/-: ispravljač ulazne frekvencije i tolerancije +/-: ulazno izobličenje struje ITHD : temperaturno kompenzirani ispravljač: DA ili NE ulazni faktor snage: trofazni tranzistorski izmjenjivač, izlaznog napona: izlazni faktor snage: izlazna snaga (W): elektronička bypass sklopka: DA ili NE ručna besprekidna bypass preklopka: DA ili NE odvojeni priključak za bypass: DA ili NE preopteretivost izmjenjivača: preopteretivost statičkog bypassa: kratkospojna struja izmjenjivača: ukupna efikasnost u on line načinu rada kod 100% tereta: 75% tereta: 50% tereta: RS 232/485: DA ili NE JBUS/MODBUS: DA ili NE SNMP adapter: DA ili NE EPO sučelje za daljinsko isklju čenje u nuždi: DA ili NE dodatne komunikacijske priključke (modem, gen set kartica…) - navesti: mogućnost naknadnog proširenja na više jedinica u paraleli - navesti najveći broj: način rada Energy Saver (za paralelne sustave) - programibilno uključenje ili isključenje pojedinih jedinica u slučaju rasta ili pada tereta na izlazu - dodatna ušteda na troškovima za električnu energiju: DA ili NE dimenzije jedinice: težina jedinice: disipacija u (W): temperaturno područ je rada: razina buke:
49
6.
ODRŽAVANJE SUSTAVA, UPRAVLJANJE I NADZOR
U ovom dijelu seminara prikazane su vrste održavanja i servisa, načini upravljanja i nadzora nad ugrađenim sustavima za besprekidno napajanje, preporuke o učestalosti i načinima svake vrste održavanja kao i dijagram tijeka postupka održavanja, ovisno o vrsti održavanja i potrebi za održavanjem. Sve navedeno temeljeno je na vlastitim iskustvima autora iz rada u velikim kompanijama, definirane su i kategorizirane sve vrste održavanja koje se primjenjuju u praksi i koje su specifične za sustave pričuvnog i besprekidnog napajanja, s posebnim osvrtom na svaki pojedini dio sustava: agregati, UPS sustavi, ispravlja čki sustavi i baterije, kao i nadzor odnosno upravljanje tim sustavima. Navedeni se postupci mogu jednostavno iskoristiti za izradu uputa za održavanje za svaku kompaniju ili poduzeće u kojima polaznici seminara rade, a sve radi organizacija službi održavanja u svakoj od njih. Materijal se može, uz prilagodbu, koristiti za cjelokupno ili pojedina čno održavanje cijelog sustava ili dijelova sustava za besprekidno napajanje.
6.1.
Održavanje
Pod pojmom održavanja podrazumijeva se skup unaprijed definiranih svih postupaka temeljenih na preporukama proizvođača opreme i mogućnostima vlasnika opreme, a čija je osnovna svrha kontinuirana provjera ispravnosti ugrađene opreme i sustava kao i sve aktivnosti vezane uz to da se ispravnost opreme osigura u svim uvjetima eksploatacije, uključujući sva radna i alarmna stanja. Zato se i održavanje može podijeliti u ono koje se obavlja na sustavima u eksploataciji i koji su u radnom i ispravnom stanju, kao i na onu vrstu koja se primjenjuje kada su na sustavima ili dijelovima sustava nastali problemi, kvarovi ili ispadi iz redovitog rada. Održavanje se dijeli u tri osnovne grupe: A/ redovito održavanje B/ korektivno/preventivno održavanje C/ interventno održavanje. A/ Redovito održavanje (R) Redovito održavanje skup je unaprijed planiranih aktivnosti koje se kontinuirano obavljaju, a određene su svojim opisom i vremenskom u čestalošću. U skladu s tim potrebno je i organizirati službe održavanja, opskrbiti ih svim potrebnim instrumentima i alatima, vozilima i resursima, znanjem i dokumentacijom. U praksi se, na žalost, događaju slučajevi da je situacija obratna, odnosno da se učestalost odlaska na instalirane sustave i opisi aktivnosti rade temeljem organizacije službe održavanja i broja djelatnika u njoj, što je pogrešno. Opravdanost se nalazi u pogrešnom zaključku da su tako troškovi manji, no praksa je pokazala da su u tom slu čaju ispadi iz rada opreme veći pa je i šteta koja je tada nastala puno ve ća od ušteda koje su dobivene smanjenjem opsega održavanja. Bitno je naglasiti da redovito održavanje uvijek mora biti unaprijed planirano, kako vremenski i opisom, tako i resursima i proračunom. Pod vremenskim planiranjem misli se na točno određene termine i broj aktivnosti tijekom godine po svakom od odlazaka na sustav, pojedinačno. Redovito održavanje može se provoditi u sljedećim intervalima: 1/ MJESEČNO 2/ KVARTALNO 3/ POLUGODIŠNJE 4/ GODIŠNJE. Intervale održavanja sustava i opreme određuje vlasnik samoinicijativno i autonomno i sve posljedice eventualno neadekvatno odabranih intervala snosi on sam. Intervali također ovise o važnosti pojedinih lokacija na kojima su instalirani sustavi za pri čuvno napajanje, te složenosti instaliranih sustava. Naravno da češći pregledi instaliranih sustava pridonose i ve ćoj pouzdanosti i raspoloživosti cjelokupne lokacije i boljoj kvaliteti rada svih potrošača na njoj. Intervali su u praksi i posljedica organizacija službi održavanja i broja zaposlenika u njima. Ako se na jednom sustavu obavljaju mjesečni, kvartalni, polugodišnji i godišnji pregledi, tada su u kvartalnom pregledu uključene sve aktivnosti iz mjesečnih pregleda, a isti je slučaj u polugodišnjim i godišnjim pregledima, no svaki od njih se po potrebi proširuje i za dodatne, složenije preglede. Ako se na sustavu koji se održava obavljaju samo kvartalni, polugodišnji ili godišnji pregledi, tada oni mogu biti iste složenosti i opisa aktivnosti. 51
Opseg i opis usluga redovitog održavanja razli čit je za svaki pojedini dio sustava za besprekidno napajanje i bit će prikazan za svaki od elemenata posebno: agregati, ispravljači, baterije, UPS-sustavi, u nastavku poglavlja. Istovrsni opis aktivnosti može biti za različite intervale održavanja, što opet ovisi o važnosti pojedinog sustava i odluci vlasnika sustava koliko je spreman uložiti u održavanje radnih stanja sustava 24 sata 365 dana. Pod pojmom „resursi“ misli se na sve potrebne alate, mjerne instrumente, vozila i djelatnike za obavljanje redovitih pregleda sustava, kao i na osigurane uvjeta za ulazak na lokaciju (ključevi) te odobrenje za rad održavanja i ispitivanje alarma na sustavima koji su pod naponom i u eksploataciji, ako je to potrebno. Sva odobrenja izdaje vlasnik i potrebno ih je striktno poštivati. Neke se aktivnosti mogu obavljati samo u određenom dijelu dana ili određenih dana pa se slijedom toga i izrađuju planovi redovitog održavanja. Na primjer, u upravnim zgradama vlasnika proba stacionarnog diesel električnog agregata obavlja se subotom ili poslije radnog vremena jer u pravilu nisu svi potrošači spojeni preko agregata pa oni koji to nisu, ostaju bez napajanja kod simulacije ispada javne elektrodistribucijske mreže. Sredstva za realizaciju redovitog održavanja su financijska sredstva koja investitor mora planirati kroz OPEX kategoriju troškova prije po četka kalendarske ili poslovne godine. U tim se sredstvima moraju osigurati i troškovi potrebni za nabavu eventualno potrebnih alata/instrumenata/vozila kao i sredstva za umjeravanje instrumenata, nabavu rezervnih dijelova, popravak pokvarene opreme i dr. U planirana sredstva treba uključiti i potrebu za stručnim i specijalističkim edukacijama zaposlenika u službama održavanja, kao i edukacijama za osiguranje bodova potrebnim inženjerima elektro, strojarske i građevinske struke koji su članovi komora inženjera, a dužni su u petogodišnjem razdoblju prikupiti 100 bodova da bi mogli produljiti trajanje ovlasti koje su stekli. B/ Korektivno/preventivno održavanje (K) Korektivno odnosno preventivno održavanje skup je aktivnosti koje se moraju obaviti, odnosno preporuka je da se obave na sustavima ili dijelovima sustava za besprekidno napajanje. Te su aktivnosti posljedica uočenih nedostataka ili anomalija prilikom poslova na redovitom ili interventnom održavanju, odnosno pojavljuje se potreba za njim u slu čaju pojave alarma na sustavu. U pravilu to nisu unaprijed planirane aktivnosti osim onih na tzv. investicijskom održavanju, koje se može podvesti pod naziv preventivno održavanje. Primjer takve aktivnosti je ustanovljen jedan loš članak na aku bateriji, ili napuknuti konektor ili je pak ustanovljen manji kapacitet baterije od očekivanog. Niti jedna od navedenih smetnji nije takvog karaktera da se mora odmah riješiti, sustav i s tim nedostacima još uvijek radi ispravno, a za rješavanje navedenih potrebna je nova oprema ili dijelovi sustava. Vlasnika se tada obavještava o uočenim nedostacima i s preporukom o potrebi zamjene, i on tada odlučuje hoće li se zamjena obaviti i kada, odnosno kada će nabaviti potrebne dijelove i iz kojih sredstava. U praksi se to rješava tako da se izda odobrenje službi održavanja da nabavi dijelove i obavi zamjenu te ispostavi fakturu s računom za dijelove, koje potom vlasnik pla ća. Djelatnici održavanja (ili vanjska firma ako ona održava sustave) odlaze na lokaciju i obavljaju zamjenu. C/ Interventno održavanje (I) Svaki instalirani sustav za besprekidno napajanje odnosno svaki njegov dio ima u sebi ugrađen i sustav za nadzor radnih stanja elemenata sustava i sustav za alarmna stanja; to je danas standardni dio svakog sustava. Alarmno je stanje svaki doga đaj ili situacija kojom se dio sustava ili cijeli sustav našao u stanju ispada iz rada primarne elektrodistribucijske mreže, izlaska mreže iz dopuštanih granica ili kvara na nekom dijelu sustava. U tom se slučaju pojavljuje alarm / smetnja, koju treba proslijediti do zaposlenika službe održavanja. Vrste alarma mogu biti podijeljene u sljedeće grupe: 1/ alarmi kategorije A1 2/ alarmi kategorije A2 3/ alarmi kategorije O. Kategorija alarma A1 je ona kod koje se pojavom takvog alarma mora odmah ići na intervenciju ili poduzeti neku aktivnost daljinski, jer je ugrožena funkcionalnost cijelog sustava ili nekog dijela sustava, a posljedica je moguć ispad iz rada potrošača ili se takav ispad dogodio. Ta je kategorija najvišeg prioriteta i rješenje se mora pronaći odmah te izvesti na sustavu ili jedinici. Rješenje na lokaciji može biti trajno ili privremeno, a ako se rješava privremeno, problem se mora trajno riješiti u nekom razumnom roku. Alarmi iz kategorije A2 su oni koji se pojavljuju na sustavu ili nekom njegovom dijelu, no te smetnje nemaju za posljedicu ispad cijelog sustava ili ugrozu opskrbe energijom svih potroša ča. To su alarmi
52
na dijelovima sustava bez kojih cijelo postrojenje radi i ne mora se izlaziti odmah na intervenciju, no mora se planirati odlazak na lokaciju, ako alarm i dalje postoji. Alarmi kategorije O su obavijesni alarmi o tome da se nešto na lokaciji promijenilo, netko nešto ispituje, prespaja ili dograđuje i nije potreban odlazak na lokaciju da se takva smetnje otkloni. Naravno, ako je taj alarm duže uključen, treba provjeriti razloge za navedeno i po potrebi otići i otkloniti uzrok njegove pojave. Načini dojave i prijama alarma različiti su i obrađeni su u poglavlju Nadzor i upravljanje sustavima za besprekidno napajanje , a posljedica pojave alarma trebala bi biti neka aktivnost službe održavanja kojom će se alarmno stanje otkloniti i cijeli sustav dovesti u svoje normalno radno stanje. Aktivnost službe održavanja na otklanjanju smetnji nazivamo interventno održavanje / intervencija. Da bi se spomenuta aktivnost mogla provesti, potrebno je imati organizirano dežurstvo 24 sata/365 dana za te potrebe. Dežurstvo se sastoji od aktivnog i pasivnog dežurstva, a sam postupak mora biti jasno definiran jer se svaka improvizacija u slučaju pojave alarma u konačnici skupo plaća. Poslove dežurstva i intervencija svaka kompanija može povjeriti vlastitim zaposlenicima i organizacijskoj jedinici unutar kompanije ili nekoj vanjskoj ovlaštenoj firmi s kojom ima sklopljen ugovor o toj vrsti aktivnosti. Veće kompanije imaju svoje službe održavanja čiji su dio zaposlenici u aktivnom dežurstvu koji zaprimaju alarme, analiziraju ih i proslje đuju pasivno dežurnim zaposlenicima koji tada izlaze na lokaciju i rješavaju smetnju. Rješenje može biti trajno ili privremeno, ali sustav mora biti u radnom stanju. Trajnim rješenjem je problem koji je prouzročio alarmno stanje riješen, a privremeno rješenje koristi se ako je problem složeniji i nije ga mogu će riješiti odmah, no tada se sustav za pri čuvno napajanje mora ostaviti u radnom režimu, makar i smanjenog kapaciteta, a drugi dan pokušati riješiti problem u potpunosti. Za osiguranje kvalitetnog interventnog održavanja nužna je kvalitetna i operativna organizacija dežurstva, način plaćanja interventnih aktivnosti zaposlenicima izvan redovitog radnog vremena, prijeko potrebna i adekvatna vozila, pokretni agregati, rezervni dijelovi, poznavanje lokacija i sustava, posjedovanje ispravne dokumentacije sustava, odobrenja za dodatne i izvanredne troškove (materijal, cestarine, trajekt…), no najvažnija karika su dežurni, educirani i motivirani zaposlenici, a to su u pravilu ljudi od povjerenja. Jer kada svi mi spavamo ili nešto slavimo (no ć, blagdan, vikend…), dežurni djelatnici spremni su izaći na intervenciju neovisno o vremenskim uvjetima i prilikama, otići na lokaciju i riješiti problem samostalno i stručno. Tada je na neki način i sudbina kompanije u njihovim rukama pa je zato i bitno da to budu ljudi kojima se vjeruje da će posao znati odraditi profesionalno, stručno i u najkraćem roku.
6.2.
Procesi održavanja
U ovom su dijelu obrađeni procesi za sve tri vrste prethodno nabrojanih vrsta održavanja: redovito, korektivno i interventno. Aktivnosti su složene procesno, odnosno tako da se svaka slijede ća nastavlja na prethodnu. Preduvjet za početak bilo kojeg procesa održavanja je uspješno obavljena kontrola kvalitete ugrađene opreme s riješenim svim nedostacima koji su eventualno postojali na prvom pregledu. Proces R - redovito održavanje temeljen je na izradi godišnjeg plana i počinje odlaskom na lokaciju ili na sustav ukoliko se on nalazi u objektu gdje borave zaposlenici službe održavanja. Dolaskom na lokaciju obavještava se nadzorni centar, ispituju se sustav i njegovi dijelovi u skladu s tehnološkom razradom i dokumentacijom proizvođača, podešavaju se radni parametri. Potom se ispituju alarmi, zajedno s nadzornim centrom, podaci o obavljenom poslu upisuju se u knjigu održavanja, aktivnost održavanja odjavljuje se u nadzorni centar i napušta lokacija. Ako je sve bilo u skladu s očekivanim rezultatima, sastavlja se izvješće i na lokaciju se vraća po planu održavanja. Ukoliko su uočeni određeni nedostaci, o tome se obavještava vlasnik koji odlučuje želi li nešto promijeniti ili ne. Ako vlasnik želi sanirati uočenu nepravilnost na lokaciji, prilazi se K - korektivnom održavanju koje se započinje izradom tehničkog rješenja čijom se primjenom rješava uočeni problem. Tehničko rješenje dostavlja se vlasniku na mišljenje i suglasnost i ako je to pozitivno, dobiva se nalog za korektivnu akciju te odlazi na lokaciju. Dalje se ponavlja postupak kao kod redovitog održavanja s tom razlikom da se prije ispitivanja i mjerenja obavlja zamjena, popravak ili proširenje, ovisno o tome što je tehničkim rješenjem predviđeno. I - interventno održavanje počinje prijavom smetnje/alarma iz nadzornog centra koju zaprima dežurni zaposlenik. On dijagnosticira problem i odlučuje treba li otići na lokaciju ili se problem može riješiti daljinski, odnosno čekanjem da se npr. vrati energetska mreža na lokaciju (kontakt telefonom s lokalnim dispečerom HEP-a, po potrebi). Ako na lokaciju ne treba ići i ako se problem riješio, 53
razdužuje se smetnja u nadzornom centru. Za slučaj kada je potrebno otići na lokaciju, šalje se dežurna ekipa koja odlazi na lokaciju, pronalazi rješenje problema, rješava ga i nastavlja proces ovisno o tome je li rješenje privremeno ili konačno. Ako je rješenje privremeno (potrebno je još nešto nabaviti i ponovno doći na lokaciju), tada se proces nastavlja na početku redovitog ili korektivnog održavanja. Za slučaj konačnog rješenja, proces se nastavlja na mjestu ispitivanja/mjerenja/podešavanja u dijelu procesa redovitog održavanja. Potom se odjavljuje smetnja putem nadzornog centra i sastavlja izvješće o realiziranoj aktivnosti interventnog održavanja. Sve navedeno prikazano je shemom „Procesi održavanja.“ zamjena START (*) popravak nakon proširenje uspješne Kontrole R kvalitete ispitivanje dolazak na – redovito (*) lokaciju / (***) mjerenje održavanje na podešavanje sustav lokaciji / sustavu min: 15 min min:1 sat max: 2 sata max:10 sati
ispitivanje alarma min: 15 min max: 30 min
Nadzorni centar K – korektivno/ preventivno održavanje
upis u knjigu održavanja
tehničko
potvrda tehničkog rješenja min: 1 radni dan min:1 RD max: 3 radna dana max:5 RD
(**) rješenje
nalog za korektivno održavanje min:15 min max: 1 RD
odlazak na lokaciju / sustav min: 15 min max: 6 sati
min: 30 min max: 2 sata
(*)
min: 2 RD &0,5 sati max: 9 RD & 6 sati privremeno rješenje
I - intervencija prijava smetnje
6.3.
min: 15 min max: 2 sata
min:15 min max: 30 min
izrada izvješća ako je OK (R) ako nije OK(K)
min: 2 sata & 30 min max: 17 sati
Vlasnik
Nadzorn i centar
odlazak s lokacije / sustava
dijagnostika odlazak na problema lokaciju / sustav
Ne treba izlazak
(**) (***)
dijagnostika rješenja
odjava smetnje konačno rješenje
(***)
- izvješće - obračun - dokumentacija - garancija
Popis aktivnosti na redovitom održavanju
U ovom su dijelu opisane osnovne aktivnosti na redovitom održavanju pojedinih dijelova sustava za besprekidno napajanje: za baterije, agregate, ispravljače i UPS sustave. 6.3.1. Aku baterije
Tijekom redovitog održavanja aku baterija potrebno je obaviti sljedeće aktivnosti, sve ovisno o planiranom terminu održavanja i unaprijed definiranim parametrima, uključujući i važnost lokacije: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 54
mjerenje napona svih članaka aku-baterije vizualni pregled kućišta, kabineta, svakog izvoda, svake spojnice, postolja svih baterija kontrola zategnutosti spojeva u skladu s uputom proizvođača provjera vrijednosti temperaturne kompenzacije (opcija) mjerenje vrijednosti unutrašnjeg otpora (opcija) provjera ispravnosti podnaponske zaštite (opcija) provjera ispravnosti prenaponske zaštite (opcija) kontrola temperature prostorije, kabineta i same baterije kontrola ispravnosti sustava ventilacije čišćenje članaka, spojnica, kabineta, stalaka i prostorije, po potrebi kapacitetna proba (po potrebi) sva izvršena mjerenja, provjere i zapažanja upisati u knjigu pregleda postrojenja.
Kako možemo znati da će naš UPS ili sustav za DC napajanje ili bilo koja instalirana aku baterija u našem sustavu koji održavamo imati dovoljno rezervne energije u baterijama za osiguranje električke energije u slučaju kvara ili ispada primarne elektroenergetske mreže, kada pouzdanost i raspoloživost cijelog objekta i instalirane oprem e ovisi SAMO O BATERIJI? Potrebno je saznati koliki je kapacitet instaliranih baterija, a to je jedan od najvažnijih poslova na redovitom održavanju. Kapacitetnom probom ustanovljavamo količinu energije koja je uskladištena, spremljena u bateriji. Kada radimo kapacitetnu probu, želimo znati ima li baterija mogu ćnost osigurati određenu količinu struje (A) ili snage (W) u konstantnom iznosu, do određenog krajnjeg napona u određeno vrijeme. Nakon toga zaključujemo koliko energije treba vratiti u bateriju, napunimo bateriju tom energijom i dobili smo rezultat. Niti jedan proizvođač niti standard iz područ ja baterija ne određuju niti propisuju podatak o tome kako često treba raditi kapacitetnu probu. Sve je svedeno samo na preporuku, što često zbunjuje korisnike baterija, pogotovo imajući u vidu da je kapacitetna proba trošak koji treba napraviti, a zahtijeva i određeni broj djelatnika (minimalno dvojica), koji u to vrijeme ne mogu raditi na drugim poslovima. Jedna od mogućih varijanti ušteda je rješenje kojim se energija koja se prilikom kapacitetnog testa izvlači iz baterije, koristi za napajanje potrošača, a ne baca se „u zrak“ zagrijavanjem otpornika pražnjača. Za tu varijantu treba biti pripremljen cijeli sustav za napajanje, odnosno ta se varijanta ugovara, ako se želi, kod investicije u sustav za napajanje. Dakle, prilikom odvajanja baterije iz sustava zbog kapacitetne probe, izlaz baterijskog napajanja spaja se preko DC/DC pretvarača natrag na sabirnicu s koje se energijom opskrbljuju potrošači i energija pražnjenja koristi se kao izvor. Naravno da se moraju stalno kontrolirati struja i vrijeme i na temelju dobivenih rezultata izračunati kapacitet. Klasični je način rada kapacitetne probe spojiti pražnjač (otpornik) na bateriju i podesiti struju pražnjenja za vrijeme od 0,5, 1, 3, 5, 6 ili 10-satno pražnjenje, uz provjeru minimalno dopuštenog napona na članku i praćenje rezultata. Sljedeća je mogućnost programirano provođenje kapacitetnog testa u sustavu za napajanje u određenom vremenskom intervalu i uz podešene parametre pražnjenja, za što je preduvjet imati takvu mogućnost u sklopu nabavljenog sustava za napajanje. Treći je način na temelju izmjerene najveće potrošnje energije definirati struju pražnjenja najbližu toj veličini i odabrati projektirano vrijeme te mjeriti je li spomenuto vrijeme zadovoljeno pražnjenjem baterija. Sljedeći je način mjerenje unutrašnjeg otpora baterije i usporedba s podacima o vrijednostima otpora baterije tijekom životnog vijeka baterije. Za navedenu metodu potrebo je imati instrument kojim se to mjeri, podatke proizvođača o unutrašnjem otporu svake baterije i software u instrumentu za svaki tip baterije. 6.3.2. Ispravlja čk i sustavi
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Provjera signalizacije - interne i centralne. Obavezno obaviti provjeru prijenosa alarma s centrom za nadzor. Prijenos alarma mora biti ispravan. Provjeriti sve vrste i tipove alarma (A1, A2, O). Generalni pregled i kontrola funkcije svih ugrađenih vitalnih elemenata u ispravljačkim uređajima. Obaviti kontrolu i po potrebi podešavanje radnih parametara sustava ako su izvan dopuštenih granica tolerancije. Obaviti mjerenje padova napona na baterijskim i distributivnim vodovima. Obaviti mjerenje napona reagiranja prenaponske i podnaponske zaštite. Kontrola raspodjele tereta ispravljača i otklanjanje uzroka eventualne neravnomjerne raspodjele (loš spoj, neravnomjerna raspodjela, ispad iz rada…) Kontrola ugrađenih instrumenata na postrojenju za napajanje. Kontrola zategnutosti vijaka i stezaljki na uređajima za napajanje, čišćenje kontakata.
55
9. 10. 11. 12. 13. 14.
Kontrola ispravnosti ventilacije u prostorijama ispravljača i baterija, te na samim uređajima. Očitanje temperature prostorije u kojoj su smješteni uređaji i kontrola temperature uređaja. Kontrola zagrijanosti vitalnih dijelova sustava. Sva provedena mjerenja, provjere i zapažanja upisati u knjigu redovitog održavanja. Poduzimanje aktivnosti radi osiguranja čistoće uređaja i prostorija, čišćenje prašine. Analiza obavljenih radova sa zaključnim mišljenjem i s prijedlogom tehničkih unapređenja. 6.3.3. Stacionarni agregati
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30.
Proba rada SDEA u trajanju 30 minuta pod opterećenjem, ukoliko isti nije radio nakon posljednjeg pregleda (provjeriti na pokazivaču sati rada). Za vrijeme probnog rada SDEA kontrolirati pritisak ulja, broj okretaja motora, temperaturu motora, struju, napon i frekvenciju generatora, ispitati lokalnu i daljinsku signalizaciju. Kontrola rada ispravljača za punjenje i održavanje startnih aku baterija i očitanje napona startnih baterija prilikom starta motora SDEA. Mjerenje razine elektrolita u svakom članku startne baterije, po potrebi nadolijevanje destilirane vode. Kontrola rada grijača rashladnog medija i njegova termostata. Kontrola automatske regulacije napona i frekvencije. Kontrola i pritezanje svih električnih spojeva u ormaru automatike agregata, na generatoru i startnim baterijama. Kontrola ispušnog sustava sagorijevanja na motoru (ispušni lonci, brtvila na cijevnim nastavcima ispušnih grana i drugo) i vizualna kontrola stanja toplinske izolacije ispušnog sustava. Čišćenje sulfata olova s klema startne baterije i premazivanje zaštitnim sredstvom. Kontrola razine ulja u crpki za ubrizgavanje goriva. Generalno čišćenje od prašine i ostalih ne čistoća zidova prostorija, kućišta strojeva, površina i unutrašnjosti ormara automatike agregata, uređaja, stalaka, svjetiljki i ostaloga. Provjera ispravnosti svih ugrađenih instrumenata, brojača, priključaka za uzemljenje kratkospojnika na ormaru automatike agregata i SDEA te na prate ćoj opremi (električna pumpa za gorivo, dnevni spremnik za gorivo i drugo). Provjera funkcije pokazivača razine goriva na dnevnom spremniku goriva. Provjera funkcije ručne i električne pumpe za punjenje dnevnog spremnika goriva i kontrola cijevnog razvoda goriva. Kontrola rada pumpe u rashladnom sustavu. Kontrola cijevnog razvoda goriva. Obaviti kontrolu stanja amortizera na SDEA. Obaviti detaljnu kontrolu i očistiti uređaje u sustavu ventilacije prostorije DEA (ventilator, žaluzine s motorima, zaštitne mreže i drugo). Provesti detaljan pregled stanja cijevi ispušnog sustava DEA (a posebno učvršćenosti cijevi za zid zgrade na nosivim mjestima). Čišćenje pročistača zraka i po potrebi zamjena. Izmjena ulja i pročistača ulja u motoru (po potrebi ili planu). Izmjena ulja u crpki za ubrizgavanje i regulatoru (po potrebi ili planu). Mjerenje kakvoće rashladne tekućine i dolijevanje / zamjena. Čišćenje pročistača goriva i po potrebi njihova zamjena. Izmjena masti u ležajevima ukoliko je agregat odradio propisani broj sati za izmjenu. Po potrebi punjenje dnevnog i sezonskog spremnika goriva. Mjerenje - utvrđivanje količine goriva u dnevnom i sezonskom spremniku goriva. Provjera signalizacije i stanja alarma (interna i eksterna). Sva izvršena mjerenja, provjere i zapažanja upisati u knjigu redovitog održavanja. Analiza obavljenih radova, uočenih nedostataka i otklonjenih smetnji s prijedloga tehničkih unapređenja.
Ovdje su nabrojane sve aktivnosti koje treba obvezno provjeriti u godišnjem pregledu, a svaki pregled koji se obavlja u me đuvremenu (mjesečni, polugodišnji…) treba posebno definirati i ovisi o želji vlasnika odnosno sposobnosti i mogućnosti službe održavanja.
56
6.3.4. Sustavi UPS
REDOVITO ODRŽAVANJE uklju čuje x redovitih pregleda godišnje i oni se sastoje od sljedećih aktivnosti: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.
čišćenje
uređaja od prašine i ostalih prljavština vizualna kontrola elektroničkih modula i ostalih komponenata sustava provjera kvalitete spojeva i njihovo pritezanje provjera deklariranih parametara uređaja i podešavanje po potrebi provjera karakteristika uređaja u svim režimima rada kontrola stanja aku baterija (pojedinačna provjera svih aku baterija s obzirom na stanje polova i strujno opterećenje, te provjera ukupne baterije uz priključene potrošače) kapacitivna proba (po zahtjevu s uređajem za računalno ispitivanje kapaciteta baterija) računalna kontrola rada uređaja s priključenim računalom pregled memorije UPS-a s priključenim računalom provjera signalizacije i stanja alarma (interna i eksterna) ispis svih podataka iz tč. 8. i 9. te predaja vlasniku upisivanje u knjigu održavanja upoznavanje i obuka osoblja naručitelja (po zahtjevu) u rukovanju sustavom izrada izvješća o obavljenom redovitom održavanju i stanju servisirane opreme.
Na kraju su prikazani primjeri iz knjige redovitog održavanja koji mogu poslužiti kao osnova za izradu svake pojedine liste u koju se unose podaci s redovitih održavanja, a koji ovise o organiziranosti službi održavanja i željama vlasnika opreme te njegovoj mogućnosti odvajanja sredstava za troškove održavanja. iz knjige održavanja Baterija, Ispravljača, Agregata, Kapacitetne probe
6.4.
Nadzor i upravljanje
Sustavi za besprekidno i pričuvno napajanje važan su dio svake infrastrukture i o njihovoj raspoloživosti i pouzdanosti ovisi i kona čna kvaliteta davanja usluga. Zbog toga je potrebno imati centralno mjesto nadzora i upravljanja svim ugra đenim sustavima i opremom kao i odgovaraju ći sustav i software kojim će to biti omogućeno. Pod pojmom nadzor podrazumijeva se kontinuirano nadziranje svih radnih i alarmnih stanja sustava, a pojam upravljanje znači imati mogućnost daljinskog upravljanja određenim sustavima ili dijelovima sustava, bez odlaska na lokaciju. Sustav za nadzor i upravljanje morao bi biti konfigurabilan, fleksibilan, distributivno konfigurabilan s mogućnošću daljnje nadogradnje i unaprjeđenja. Sustavom za nadzor mora biti omogućeno i sljedeće: • •
•
• • • •
LOKALNI NADZOR (NA SVAKOM OBJEKTU) DVOSMJERNA KOMUNIKACIJA S CENTROM ZA NADZOR I UPRAVLJANJE (lokalnim i centralnim) LOKALNA I DALJINSKA MOGUĆNOST PROMJENE PODEŠENIH PARAMETARA (uz obvezni password ) MEMORIRANJE SVIH VAŽNIH PODATAKA I POVIJEST DOGA ĐAJA PRIKAZ PODATAKA I NJIHOVA ANALIZA UPRAVLJANJE POJEDINIM DIJELOVIMA SUSTAVA ZA PRI ČUVNO NAPAJANJE UPRAVLJANJE ENERGIJOM NA ODABRANIM OBJEKTIMA (opcija).
Zašto koristiti sustav za nadzor i upravljanje? Razlozi su sljedeći: osiguranje kontinuiteta u isporuci energije na svakom objektu/lokaciji informacija o stanju objekta i opreme smanjenje broja nepotrebnih intervencija optimizacija nabave rezervnih dijelova mijenjanje svakodnevnih rutinskih poslova analiza i predviđanje grešaka upravljanje skupom energijom • • • • • • •
57
praćenje svih novih priključenja na postojeće sustave smanjenje troškova povećanje pouzdanosti povećanje kvalitete usluge/proizvoda koji koriste sustav kao izvor energije.
• • • •
Za navedeni sustav mora postojati i biti pripremljena cjelokupna organizacija koja ga koristi, što zna či da mora imati obučene zaposlenike za rad s tim sustavom, posebne prostorije u kojima je sustav instaliran i u kojima borave dežurni zaposlenici 24 sata/365 dana i kojima je to primarni i jedini zadatak, organizaciju pasivnih djelatnika te osigurane sve resurse potrebne za održavanje i intervencije u svakom trenutku tijekom 365 dana u godini. Rad sa spomenutim sustavom zahtijeva maksimalnu pažnju i koncentraciju pa se i zaposlenici koji će ga koristiti moraju birati i temeljem tih kriterija. Ako znamo da jedan dan ima 24 sata, samo je 8 sati tog dana ”redovito radno vrijeme” za većinu zaposlenika. Preostale 2/3 dana ili 16 sati, odnosno subote, nedjelje, praznici i blagdani su ”redovito radno vrijeme” samo za dežurne zaposlenike i oni u tom vremenu praktički ovise sami o sebi i svojim sposobnostima da svi sustavi za koje oni odgovaraju rade bez problema za cijelo vrijeme njihova dežurstva i naravno nakon toga. Sustav za nadzor i upravljanje sastoji se od opreme (nadzorni uređaji, integrirani kontroleri, komunikacijski uređaji, računala, serveri) i pripadajuće programske podrške u svrhu: -
nadzora i upravljanja uređajima za napajanje (sustavi DC napajanja, diesel generatori, ispravljači, baterije, UPS sustavi i ostalo) obrade alarmnih stanja: otkrivanje, izvještavanje i eskaliranje optimalnog korištenja napajačke opreme.
Primjer geografske organizacije Centralnog i Lokalnih centara za nadzor i upravljanje u Hrvatsko j
58
6.5.
Knjiga održavanja napajanja, baterija i agregata
Knjiga održavanja sustava za napajanje Datum:
Održavanje
Objekt:
jesečno
Inventurni broj:
romjesečno
ip sustava: Izvođač radova:
olugodišnje odišnje tervencija o potrebi
Napon sustava
V
ip baterije:
Opterećenje sustava
A
B1
L1
V~ 1.
L2
V~ 2.
L3
V~ 3.
Tip:
4.
NN mreža
DC Distribucije * u zagrade upisati br. slobodnih osig.
1.
A (
) 5.
A (
) 5.
2.
A (
) 6.
A (
) 6.
3.
A (
) 7.
A (
) 7.
4.
A (
) 8.
A (
) 8.
Tip:
Ispravljači
A
A(
) 5.
A(
) 11.
2.
A(
) 6.
A(
) 12.
3.
A(
) 7.
A(
) 13.
4.
A(
) 8.
A(
) 14.
Signalizacija interna
ISPRAVNA
NEISPRAVNA
15.
Signalizacija u OMC-u
ISPRAVNA
NEISPRAVNA
16.
apažanja:
B4
10.
1.
emperatura prostorije
B3
9.
Nazivna struja:
* u zagrade upisati pterećenje po ispravljačima (9-16 )
B2
°C 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23.
59
24. U
V
V
V
V
I
A
A
A
A
°C
°C
* u napomeni upisati sve nedostatke, nepravilnosti, te ako je mali broj slobodnih osigurača u DC distribuciji upisati oziciju istih, upisati podatke o invertorima i konvertorima ukoliko postoje
T °C °C Temperatura prostorije:
Utrošeni materijal
Utrošeni materijal
Količina
1.
6.
2.
7.
Pregled izvršili 1. 2.
60
Radnih sati
°C
Potpis
Količina
1 6
4
B
a k s a l i b o a t s r V o n d e j t o v D
o n č e s e j M
o n e s e j m o r T
A E D S a j n a v a ž r d o a g i j n K
: a j i c a k o L
: D I
: A E D S p i T
č
e j n š i d o G
a j i c n e v r e t n I
i b e r t o p o P
3
B
A E D S I O R : G j e a i r e n t a a j n b e e n r t e r j a m t s a i p n T e š r v z I
3 m c / r g
3 m c / r g
3 m c / r g
3 m c / r g
3 m c / r g
3 m c / r g
= g . 1
= g . 2
= g . 3
= g . 4
= g . 5
= g . 6
3 m c / r g
3 m c / r g
3 m c / r g
3 m c / r g
3 m c / r g
3 m c / r g
= g . 1
= g . 2
= g . 3
= g . 4
= g . 5
= g . 6
3 m c / r g
3 m c / r g
3 m c / r g
3 m c / r g
3 m c / r g
3 m c / r g
] V [ = 4 B
U
] V [ = 3 B
U [
2
= 2
B
1
B
V ]
= g . 1
= g . 2
= g . 3
= g . 4
= g . 5
3 m c / r g
3 m c / r g
3 m c / r g
3 m c / r g
3 m c / r g
= g . 1
= g . 2
= g . 3
= g . 4
B
= g . 6
U
] V [
3 m c / r g
= 1
= g . 6
= g . 5
[
B
U
] H z
[
A ]
= 1 A I
] = = = = = = = 3 ] 2 ] 3 ] z 1 3 f F F F F ] 2 F ] F ] = V V V H V V V U [ U [ U [ f [ U [ U [ U [
A ] [
= φ
: a k m s a u l t i a b D o
: a v o d a r č a đ o v z I
= = = = = 3 ] 2 ] 3 ] 1 ] 2 ] 3 ] s = L L L o L V L V L V V V V U [ U [ U [ c U [ U [ U [
N N n e o ž p e a r N m
n A o p E a D N S
= i f s o c
= 1 M I
/ e i ž e a a r A j g m u E r a t n N D S s N S
% %
] C ° [
] A [
] A [
= I
= I
A N V A R P S I E N / K O
= 4 B
T
a a č j a u r j n t S u p
] C ° [ = 3
A E D S a j n a t e r k o p a j u r t S
B
T ] C ° [
] V [
= 2
= U
B
T
a n č o j a p n a u N p
] C ° [ = 1 B
T [
A ]
[
A ]
[
V A ]
A ] [
A ] [
= 3
=
M
M
S
I
= P
a r o t o m a r u t a r e p m e T
a j l u k a s i t i r P
k i n m e r p s i n v e n D
k i n m e r p s i k s n o z e S
a v i r o g a p m u P
A A A N N N V / V / V / A A A / K R K R K R O P O P O P S I S I S I E E E N N N
e j n a v a j n i r b z a n M W o i n s a i p d t e . . . o r 1 2 3 P P
a n i č i l o k
V ] [ A
= 2 I
= T
/
= A S
= 3 A I
] r a b [
° ] [ C = T
= 2 A I
] C ° [
a n i č i l o k
M
e c i n t a g e r g a a r u t a r e p m e T
o o a n n n e e r e j l - j l t v v i n a t - t a j a a a s n s j e / d / o č o i c a r o j o a u z i n i t n e l e l k č a č a s e U e n . t r . t g r a a i B z B z S
C M O u a j i c a z i l a n g i S
: i t s o a n j v i i c t a k l a i t s n i e p V O
l a j i i r l i e t š r a v m z i i n d e e l š . . g 1 o 2 r e . . . t 1 2 3 r U P 2 6
7.
ZBRINJAVANJE, RECIKLIRANJE I ZAŠTITA OKOLIŠA
7.1.
Uvod
Zakonom o otpadu NN 108/04 regulira se postupanje s posebnim kategorijama otpada. Člankom
104. Zakona o otpadu (NN 178/04) regulira se postupanje s posebnim kategorijama otpada u koje se svrstavaju i otpadne baterije (Slika 5. ) i akumulatori koji sadrže opasne tvari. Prema Pravilniku o gospodarenju otpadnim baterijama i akumulatorima (NN 133/06) baterija ili akumulator označava svaki izvor električne energije proizvedene izravnim pretvaranjem kemijske energije koji se sastoji od jedne ili više primarnih baterijskih ćelija/ članaka ili jedne ili više sekundarnih baterijskih ćelija/ članaka. Većina otpadnih baterija i akumulatora klasificira se kao opasni otpad s obzirom na komponente od kojih se sastoje, a to su u prvom redu olovo, živa, kadmij, kiseline i sl., pa ih je važno prikupljati odvojeno od ostalog komunalnog otpada. Budući da se dio navedenih komponenata može ponovno koristiti, potrebno je popularizirati i omogućiti skupljanje u što većim količinama. Pravilnik prepoznaje sljedeće vrste akumulatora i baterija: starter
označava svaku bateriju ili akumulator za pokretanje motora s unutarnjim izgaranjem osvjetljavanje ili paljenje prijenosna baterija ili akumulator označava svaku bateriju ili akumulator koji je zatvoren, zapečaćen ili zabrtvljen, koji se može prenositi u ruci, a nije industrijska baterija ili akumulator, kao ni starter industrijska baterija ili akumulator označava svaku bateriju ili akumulator namijenjen industrijskom ili profesionalnom korištenju ili korištenju u električnom vozilu gumbasta baterija (ćelija) označava malu okruglu prijenosnu bateriju čiji je promjer veći od visine i koja je namijenjena za specijalne svrhe kao što su slušna pomagala, satovi i sl. baterijski sklop označava svaki niz baterija ili akumulatora koji su me đusobno povezani i zapečaćeni u vanjski omot tako da čine cjelovitu jedinicu koju korisnik ne treba razdvajati ili otvarati. Uvedena je i definicija otpadne baterije ili akumulatora koja označava svaku bateriju ili akumulator koji se ne može ponovno koristiti te je namijenjena za recikliranje. U tu skupinu spadaju sve prethodno navedene baterije i akumulatori na kraju svog životnog vijeka. Smjernicama propisanim u Strategiji gospodarenja otpadom Republike Hrvatske (NN130/05) donesena je zabrana prodaje baterija s pretežitim sastavom teških metala (Hg - živa, Cd - kadmij), uvodi se naknada na uvoz i proizvodnju kao i unapređenje i primjena sustava gospodarenja otpadnim baterijama i akumulatorima. Prema spomenutim smjernicama treba poticati i omogućiti potrošačima da odlažu otpadne baterije i akumulatore na za to predviđena mjesta. Potrebno je uvesti posebno označavanje akumulatora ovisno o sadržaju teških metala te posebnom financijskom i poreznom politikom stimulirati uporabu obnovljivih baterija. Zakonom o otpadu ( NN178/04), članak 104. i Zakonom o izmjenama i dopunama Zakona o otpadu (NN 11/06), članak. 33, propisana je obveza donošenja Pravilnika kojim se uređuju vrste i iznosi naknada koje plaćaju obveznici plaćanja naknada na posebne kategorije otpada, način i rokovi, te način gospodarenja posebnim vrstama otpada u koje se ubrajaju otpadne baterije i akumulatori.
63
Pravilnikom o gospodarenju otpadnim baterijama i akumulatorima (NN 133/06) propisuju se način obilježavanja baterija i akumulatora, način skupljanja otpadnih baterija i akumulatora, obveze i odgovornost proizvođača baterija i akumulatora, proizvođača uređaja u čijem su sklopu baterije i akumulatori. Istim Pravilnikom propisuje se uspostavljanje sustava prikupljanja, obrade i recikliranja te kontrolirane oporabe ili zbrinjavanja ostataka bez obzira na njihov oblik, volumen, masu i materijale od kojih su izrađeni. Za provedbu odredbi Pravilnika definirani su i rokovi primjene donesenih propisa. Prodavatelj i posjednik dužni su postaviti spremnike za odvojeno prikupljanje otpadnih baterija i akumulatora te ih predati ovlaštenom sakupljaču. Sakupljač je dužan preuzeti otpadne baterije i akumulatore u roku od 24 sata od poziva i predati otpadne baterije i akumulatore osobi ovlaštenoj za obradu - recikliranje ili ih izvesti iz Republike Hrvatske o vlastitom trošku. Obrada minimalno treba uključivati uklanjanje svih teku ćina i kiselina. Skladištenje se treba odvijati na mjestima s nepropusnim površinama i prikladnim vodonepropusnim pokrovom ili odgovarajućim spremnicima. Oporabitelj je dužan preuzeti otpadne baterije i akumulatore od sakupljača. Nakon 26. rujna 2010. moraju se ispuniti minimalni uvjeti za recikliranje: recikliranje 65% mase olovno-kiselih baterija i akumulatora recikliranje 75% mase nikal-kadmijskih baterija i akumulatora recikliranje 50% mase ostalih otpadnih baterija i akumulatora. • • •
Planom gospodarenja otpadom u Republici Hrvatskoj za razdoblje 2007.-2015. godine (NN 85/07) predložen je sustav gospodarenja otpadnim baterijama i akumulatorima koji je u skladu s europskim direktivama. U Planu je propisana i obveza kojom treba financijski podržavati i poticati programe i projekte vezane za uspostavu i unapre đenje sustava gospodarenja posebnim kategorijama otpada. Europska unija usvojila je Smjernicu o otpadnim baterijama i akumulatorima (Directive 2006/66/EC on batteries and accumulators and waste batteries and accumulators ). Smjernicom se uvode mjere kojima se regulira odgovornost proizvođača, zabranjuje stavljanje na tržište određenih vrsta baterija koje sadrže opasne tvari, osigurava označavanje proizvoda, uspostavlja sustav odvojenog skupljanja i odgovarajuće oporabe - zbrinjavanja otpadnih baterija i akumulatora, definiraju stupnjevi sakupljanja i oporabe za pojedine vrste otpada. Ovim se nizom mjera smanjuje negativan utjecaj baterija i akumulatora na okoliš. Spaljivanjem baterija i akumulatora nastaju štetne emisije koje onečišćuju okoliš i zrak, dok njihovim neodgovarajućim odlaganjem dolazi do procjeđivanja štetnih tvari u tlo. Otpadne baterije i akumulatori mogu se reciklirati za višestruku uporabu izdvajanjem onih dijelova koji se mogu ponovno upotrijebiti u nekom novom proizvodu (nikal, kobalt, srebro i dr.). Ministarstvo zaštite okoliša, prostornog uređenja i graditeljstva (MZOPU) dodijelilo je koncesije za obavljanje djelatnosti skupljanja, obrade i oporabe otpadnih baterija i akumulatora na područ ju Republike Hrvatske. Ukupno je dodijeljeno 11 koncesija za sakupljanje te tri koncesije za obradu i oporabu otpadnih baterija i akumulatora. Kod UPS uređaja važno je odvojiti uređaj od baterije. Baterije treba reciklirati po obrascu za baterije. Prema Katalogu otpada iz Uredbe o kategorijama, vrstama i klasifikaciji otpada s katalogom otpada i listom opasnog otpada (NN 50/05) i Uredbe o izmjenama i dopunama NN 39/09) otpadne se baterije i akumulatori nalaze u grupama 16 i 20, ovisno o mjestu nastanka, klasificirane su kao opasni i neopasni otpad. Kod diesel agregata posebno je važno obratiti pažnju da diesel gorivo ne do đe u okolinu. Stoga je potrebno prilikom projektiranja predvidjeti i izgradnju posebnih kontejnera koji će prikupljati diesel gorivo u slučaju razlijevanja iz rezervoara.
64
Također, kod diesel agregata prilikom redovitih servisa i nakon vijeka upotrabe, potrebno je na ekološki način sakupljati i odlagati otpadno ulje iz diesel motora. Postupanje s otpadnim uljima regulirano je sljedećim zakonima i pravilnicima: Zakon o otpadu i njegove izmjene (NN 178/04, NN 111/06, NN 60/08) Pravilnik o vrstama otpada (NN 27/96) Uredba o kategorijama, vrstama i klasifikaciji otpada s katalogom otpada i listom opasnog otpada (NN 50/05) Pravilnik o gospodarenju otpadnim uljima (NN124/06) Pravilnik o gospodarenju otpadom (NN 23/07) Zakon o zaštiti okoliša (NN 110/07). • • •
• • •
Prilikom projektiranja, implementacije i rada agregata treba poštovati i odredbe vezane uz buku koje regulira Zakon o zaštiti od buke NN 30/09 i Zakon o gradnji.
7.2.
RECIKLIRANJE I ZAŠTITA OKOLIŠA
Danas u razvijenom svijetu najuspješnija reciklaža nakon uporabnog vijeka u odnosu na neke druge proizvode postignuta je kod olovnih baterija i akumulatora. Od ukupnog broja reciklirano je 97% olovnih baterija i akumulatora. Tako velik postotak reciklaže olovnih baterija i akumulatora rezultat je dobro organiziranog zatvorenog kruga od recikliranja do ponovne proizvodnje od recikliranih sirovina. Novostvorena olovna baterija ili akumulator načinjena je prosječno od 60-80% recikliranog olova i reciklirane plastike. Sama reciklaža obavlja se tako da se prikupljene baterije i akumulatori nakon odvajanja i neutraliziranja kiselina drobe na sitne komade te ubacuju u kontejnere za otpad. Tamo teški elementi, prvenstveno olovo, padaju na dno, a lakši dijelovi kao što je plastika ostaju pri vrhu. Nakon toga se ispire i u kontejneru ostaje samo olovo. Plastični dijelovi se nakon toga ispiru, suše i šalju u recilkulatore za plastiku gdje se zagrijavanjem otapaju i obrađuju u malene granulate standardizirane veličine, pakiraju i šalju proizvođaču plastičnih posuda za akumulatore. Olovni otpad (olovo, olovni oksid i sl.) čisti se i odvaja, rastapa u posebnim pećima, sortira te ohlađen pakira u standardne kalupe i šalje proizvođaču baterija. Sumporna kiselina obrađuje se na dva načina: neutralizira industrijskim komponentama kao soda bikarbona, ulijeva se u bazene s vodom, čisti i nakon testiranja ispušta u kanalizaciju. Drugi je način pretvaranje kiseline u soda sulfat, bijeli prah koji se koristi u proizvodnji sredstava za pranje rublja, stakla i u tekstilnoj industriji. Ciklus od gotovih baterija i akumulatora preko reciklaže, pa ponovo do novih baterija u koji se ugrađuje 60-80% recikliranog materijala može se ponoviti nekoliko puta. To čini olovnu bateriju izuzetno isplativom i sa stanovišta zaštite okoliša kao i troškova proizvodnje.
65
8. 8.1.
PROPISI I NORME IZ PODRU ČJA SUSTAVA ZA BESPREKIDNO NAPAJANJE Uvod
Svaki proizvod ili usluga koji se nudi na uređenom svjetskom tržištu mora imati neku vrstu certifikata odnosno potvrde da su usklađeni s nekom od važećih normi odnosno zadovoljavaju kriterije nekih od standarda što su ih definirale ovlaštene institucije. Naj češće spominjane kratice u područ ju normiranja sustava za besprekidno napajanje: ISO – međunarodne organizacije za normizaciju IEC – međunarodno elektrotehničko povjerenstvo CEN – Europski odbor za normizaciju CENELEC- Europski odbor za elektrotehničku normizaciju ETSI – Europski institut za telekomunikacijske norme. Ciljevi svake normizacije su: 1. povećanje razine sigurnosti proizvoda i procesa 2. čuvanje zdravlja i života ljudi te zaštite okoliša 3. promicanje kvalitete proizvoda, procesa i usluga 4. osiguranje svrsishodne uporabe rada, materijala i energije 5. poboljšanje proizvodne učinkovitosti 6. ograničenje raznolikosti, osiguranja spojivosti i zamjenjivosti 7. otklanjanje tehničkih zapreka u međunarodnoj trgovini. U Hrvatskoj se tim aktivnostima bavi Hrvatski zavod za norme, HZN, neovisna i neprofitna javna ustanova koja ima zadatak ostvariti spomenute ciljeve. HZN ima na svojoj internetskoj stranici (www.hzn.hr) popis svih važećih normi u Republici Hrvatskoj. Popis je prikazan kroz Katalog hrvatskih normi koji čini pregled norma razvrstanih prema predmetima i područ jima. Katalog je složen u tri razine od kojih razina 1 pokriva široko područ je djelatnosti (elektrotehnika, poljoprivreda, šumarstvo, cestovna vozila…), u razini 2 su prikazane skupine svakog pojedinog podru č ja djelatnosti (npr. iz područ ja elektrotehnike to su električni kabeli, električni pribor…), a u razini 3 su podskupine pojedinih skupina (npr. za podskupinu električni pribor: osigurači, prekostrujna zaštita…). Prva se razina označava dvoznamenkastim brojem (npr. 29 – elektrotehnika), podskupine se označavaju sljedećim troznamenkastim brojem koji slijedi iza prvog broja i odvojen je to čkom (npr. 29.120 – električni pribor), a podskupine se označavaju dvoznamenkastim brojem koji slijedi iz oznake skupine (npr. 29.120.50 – osigurači). Oznaka HRN bez dodatnih slova označuje da je riječ o izvornoj hrvatskoj normi, oznakom HRN ISO označene su norme koje su preuzete iz normizacijskog sustava ISO, oznakom HRN EN ozna čene su norme preuzete iz normizacijskih sustava CEN/CENELEC itd. Za područ je sustava za besprekidno napajanje norme su definirane u sljedećim područ jima: Podru č je 29 – Elektrotehnika
- 29.200: Ispravljači, pretvarači, stabilizirano napajanje - 29.220: Galvanski članci, baterije - 29.130: Rasklopni i upravljački uređaji (električne instalacije zgrada, električni pribor) - 29.020: Elektrotehnika općenito (upute za presjek vodiča, naponska područ ja, električne instalacije, stupnjevi zaštite, elektromagnetska kompatibilnost, alarmni sustavi, NN priklju čci, montaža i rukovanje električnom ispitnom opremom, sigurnost strojeva, izolacijski materijali, NN elektri čne instalacije, stupnjevi zaštite, oprema i sustavi daljinskog upravljanja, zaštitne sklopke, zaštita od munje, - 29.160: Rotacijski strojevi (generatori, motori, električni agregati) Podru č je 27 - Tehnika prijenosa energije i topline (sun č eva energija, energetska postrojenja op ć enito, gorivi č lanci…)
67
- 27.100: Energetska postrojenja općenito (UPS sustavi, stacionarne baterije i punjači, konvertori, motori, generatori…) U navedenim područ jima mogu se pri Normoteci u Hrvatskom zavodu za norme pronaći sve norme i upute za ispravljačke sustave, aku baterije, UPS sustave i agregatska postrojenja te se mogu provjeriti usklađenosti opreme koja se projektira, nabavlja, ugrađuje, nadzire ili održava, s pripadajućim normama. Svaki proizvođač spomenute opreme u svojim tehničkim uvjetima i uputama obvezno mora imati i podatak o tome s kojom je normom uskla đen njegov proizvod. Osim normi kojima se definiraju osnovni parametri i karakteristike svake pojedine opreme ili sustava, postoje i dogovori proizvođača istovrsne opreme koji su osnivanjem pojedinih odbora odnosno komisija sami definirali smjernice kojih se trebaju pridržavati kako bi imali zajedni čke kriterije prilikom nuđenja svojih proizvoda na određenom tržištu. To su zapravo vodiči kroz opremu o kojoj je rije č u kojima se nalaze sljedeći pojmovi: koji su problemi koji se rješavaju njihovim proizvodom, koja su rješenja tih problema, tehnički standardi, osnovne definicije, konfiguracije sustava, dimenzioniranje, efikasnost, zaštita, tehnologija izvedbe, komunikacija između jedinica i sustava, upute za montažu i održavanje, način eksploatacije itd. Tako postoji europski vodič kroz UPS sustave što ga je izdala komisija CEMEP (Europska komisija proizvođača električnih uređaja i energetske elektronike), kao i europski vodi č za specifikaciju VRLA stacionarnih aku baterija EUROBAT (Europska komisija proizvođača VRLA stacionarnih baterija). Razlozi za izdavanje tih vodi ča su zahtjevi tržišta kojima je postala važna isporuka električne energije najviše kvalitete i trajne raspoloživosti što je i strateški zahtjev svih sektora gospodarstva i ekonomije. Posljedica je to spoznaje da svaki prekid u isporuci električne energije dovodi korisnika u tešku situaciju i generira ogromne financijske troškove koji nastaju zbog nastale štete i nemogu ćnosti davanja neke od usluga odnosno gubitka imidža kod kupaca, što je sve teško nadoknadivo.
8.2.
Primjer sadržaja europskog vodiča kroz UPS sustave CEMEP
Europski vodič CEMEP, koji se sastoji od 58 stranica, sadrži: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.
Problemi u opskrbi električkom energijom Rješenja za energetske probleme Europska regulativa Tehnički standardi Konfiguracija sustava UPS Parametri sustava UPS Signalizacija i komunikacijski kanali Opcijska rješenja Upute za montažu i ispitivanje Upute za održavanje i servisne preglede Rječnik pojmova i definicija
Slično je koncipiran i vodič kroz VRLA baterije EUROBAT i na temelju ta dva vodiča obvezali su se svi europski proizvođači, potpisnici i članovi odbora koji su izdali te vodiče da će postupati u potpunosti u skladu s tim preporukama, sve kako bi korisnici spomenutih sustava znali što mogu očekivati kada uspoređuju više proizvođača tijekom npr. postupka nabave pojedinih proizvoda. To je naročito važno prilikom javljanja na objavljene tendere jer se na taj način omogućilo kupcu da uspoređuje „jabuke s jabukama“, a ne „jabuke i kruške“.
68
Na slikama su prikazane naslovne stranice vodiča.
8.3. Primjer promjene i prilagodbe normi International VRLA Batteries Standards novim uvjetima u poslovanju Svi standardi od 50-ih do 90-ih godina prošlog stoljeća iz područ ja baterija uglavnom su bili rađeni prema zahtjevima i željama predstavnika proizvođača i bili su osnova i obveza za sve proizvo đače da postupaju po njima. U tim se standardima/normama na malo mjesta spominju uvjeti i obveze korisnika baterija i nisu bili niti konzultirani prilikom njihove izrade. No kako se baterija (uostalom kao i svaki drugi proizvod) u svojem životnom vijeku nalazi 99% vremena kod korisnika, a ne kod proizvo đača, nedostajao je dio koji se odnosi na probleme u eksploataciji. Za razliku od dosadašnjih standarda iz područ ja baterija, nove norme imaju uključen i pogled na bateriju sa stajališta korisnika baterija pa se VRLA baterije novim standardima definiraju u dva različita segmenta: 1. Ispitivanje i testiranja u proizvodnji - standard IEC 60896-21 - standard IEC 60896-22 2. Uvjeti i zahtjevi u ekspolataciji
Tom su činjenicom uvaženi višegodišnji napori razli čitih korisnika baterija da se problem baterija sagleda i s njihove to čke gledišta, dakle u eksploataciji, čime se dobilo na većoj transparentnosti i kvaliteti proizvoda, koji nije samo onaj koji se proizvodi u nekom tehnološkom procesu i ispituje u ispitnim laboratorijama, nego on živi i u eksploataciji, i to u uvjetima koji su bitno različiti od tvorničkih ili laboratorijskih. Strogi proizvodni i laboratorijski postupci ne jamče isto ponašanje baterija u realnom pogonu i životu jer tada su uvjeti u kojima su instalirane baterije bitno razli čiti od onih u tvornicama pa je prilikom izrade novih normi bilo bitno uzeti i te parametre. Spomenuti standardi definiraju sljedeće: IEC 60896-21 Metode testiranja sigurnost u eksploataciji- karakteristike • konstrukcija i izvedba - karakteristike • trajanje i stabilnost – karakteristike • Sigurnost u eksploataciji- karakteristike • •
isplinjavanje – uvjeti i sigurnost za okolinu zaštita okoline od struje kratkog spoja
69
struja kratkog spoja i DC unutrašnji otpor zaštita od unutrašnjeg uništenja zbog vanjskog utjecaja zaštita prema zemljospoju sadržaj i trajanje oznake na člancima definiranje karakteristika materijala izrade baterija upravljani sigurnosni ventil - karakteristike klase materijala ovisno o zapaljivosti karakteristike međućelijskih spojnica
• • • • • • • •
Karakteristike konstrukcije i izvedbe kapaciteti baterija • karakteristike samopražnjenja prilikom skladištenja • uvjeti nadopunjavanja pri svakodnevnoj uporabi • karakteristike pražnjenja baterija za različite uvjete u eksploataciji • Trajanje i stabilnost - karakteristike životni vijek baterija na temperaturama okoline do 40°C • utjecaj stresnih temperatura od 55°C odnosno 60°C • duboko pražnjenje i dozvoljene granice rada • osjetljivost na toplinski prebjeg prilikom nekontroliranog punjenja • osjetljivost na niske temperature i temperaturna kompenzacija • dimenzioniranje stabilnosti kod unutrašnjeg pritiska i temperatute • stabilnost pri mehaničkim naprezanjima prilikom instalacije • IEC 60896-22 Zahtjevi korisnika baterija Zahtjevi korisnika vezani uz sigurnost u eksploataciji Zahtjevi za sigurnost u eksploataciji definiraju se kroz potvrđivanje ponuđenih opcija odnosno ponuđenih vrijednosti. Zahtjevi korisnika za namjenu baterije i očekivano trajanje eksploatacije Navedeni se zahtjevi ne odnose samo na primjenu aku baterija ovisno o namjeni korištenja (telekomunikacije, UPS sustavi, elektrane, nužna i hitna potrošnja i sl.), već je potrebno definirati i sve pojedinačne i specifične zahtjeve okoline u kojima će baterija biti instalirana unutar osnovne namjene korištenja.
8.4. Redni broj
70
Norme iz područja olovnih aku baterija Reference
Naslov norme (engleski)
1
EN 60254-2:2008
Lead-acid traction batteries -- Part 2: Dimensions of cells and terminals and marking of polarity on cells
2
EN 61427:2005
Secondary cells and batteries for photovoltaic energy systems (PVES) - General requirements and methods of test
3
EN 60254-1:2005
Lead acid traction batteries -- Part 1: General requirements and methods of tests
4
EN 60896-22:2004
Stationary lead-acid batteries -- Part 22: Valve regulated types Requirements
5
EN 60896-21:2004
Stationary lead-acid batteries -- Part 21: Valve regulated types Methods of test
6
EN 61056-2:2003
General purpose lead-acid batteries (valve-regulated types) -- Part 2: Dimensions, terminals and marking
7
EN 60896-11:2003
Stationary lead-acid batteries -- Part 11: Vented types - General requirements and methods of tests
8
EN 61056-1:2003
General purpose lead-acid batteries (valve regulated types) -- Part 1: General requirements, functional characteristics - Methods of test
9
EN 50342-1:2006
Lead-acid starter batteries -- Part 1: General requirements and methods of test
10
EN 50342-3:2008
Lead-acid starter batteries -- Part 3: Terminal system for batteries with 36 V nominal voltage
11
EN 50342-2:2007
Lead-acid starter batteries -- Part 2: Dimensions of batteries and marking of terminals
12
EN 60254-2:1997/A1:2000
Lead-acid traction batteries -- Part 2: Dimensions of cells and terminals and marking of polarity on cells
13
EN 60254-2:1997
Lead-acid traction batteries -- Part 2: Dimensions of cells and terminals and marking of polarity on cells
14
EN 61429:1996/A11:1998
Marking of secondary cells and batteries with the international recycling symbol ISO 7000-1135 and indications regarding directives 93/86/EEC and 91/157/EEC
15
EN 50272-4:2007
Safety requirements for secondary batteries and battery installations -- Part 4: Batteries for use in p ortable appliances
16
EN 61429:1996
Marking of secondary cells and batteries with the international recycling symbol ISO 7000-1135 and indications regarding directives 93/86/EEC and 91/157/EEC
17
EN 50272-2:2001
Safety requirements for secondary batteries and battery installations -- Part 2: Stationary batteries
18
EN 50272-3:2002
Safety requirements for secondary batteries and battery installations -- Part 3: Traction batteries
19
EN 60095-4:1993/A11:1994
Lead-acid starter batteries -- Part 4: Dimensions of batteries for heavy commercial vehicles
20
EN 60095-2:1993/A11:1994
Lead-acid starter batteries -- Part 2: Dimensions of batteries and dimensions and marking of terminals
21
EN 61044:1992
Opportunity-charging of lead-acid traction batteries
22
EN 60095-4:1993
Lead-acid starter batteries -- Part 4: Dimensions of batteries for heavy commercial vehicles
23
EN 60095-2:1993
Lead-acid starter batteries -- Part 2: Dimensions of batteries and dimensions and marking of terminals
OPCIJA
8.5.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Svi proizvođači olovnih aku baterija
PROIZVO ĐAČI OLOVNIH BATERIJA (izvor: www. basytec.com) Banner (Lead acid SLI, A) BAE Berliner Batteriefabrik (Lead acid, DE) B.B. Battery (VRLA, US - CA ) Bolder was sold to GP in 2001(High power lead acid, US) Bosch was together with Varta automotive and sold to JCI (Lead acid SLI, DE) Centurion Akku (lead acid, NL) Century Yuasa Batteries CYB (Bleibatterien , Australia) C&D Technologies (lead-acid for UPS, US - PA) ChangGuang Battery (CGB) (lead-acid /vrla, China) Chloride (lead-acid, UK) Chang Nan Battery (lead acid vrla, Taiwan) Coslight (lead acid vrla, Li-Ion, China) Crown Battery (lead acid, US) CSB Battery (lead acid vrla, Taiwan) Duncan (lead acid, Venezuela) East Penn Manufacturing Company (lead-acid, US) Electrosource (Semi bipolar lead acid batteries, Horizon, US) Enerbrax (VRLA, Br) EnerSys (formerly Hawker) (Lead-acid for different applications, USA) Fengge Battery (vrla, China)
71
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73
72
Fiamm (Lead-acid, IT) Fortis Akkumulatoren (lead-acid - sli, CH) Fujian Anxi Minhua Battery Co.,Ltd (VRLA, China) Gaston (Chinese VRLA manufacturer) GNB Industrial power (Lead-acid batteries) GS Battery (Lead acid, Lithium, Japan) Hagen Batterie AG (with battery dictionary, DE) Hawker is now EnerSys (Lead-acid for different applications, ) Haze Battery Company (vrla, China?) Hoppecke (Lead-acid, Ni-Systems, DE) Huanyu Power Source co., Ltd (VRLA, NiCd, NiMH, Lithium for 3C applications, 8000 people, China) Hubei Camel Storage Battery (Lead-acid, China) Hypercell Power Sources Technology Co Ltd (Li-Ion, lead acid China) IBC (International Battery Company (lead acid batteries, Italy) IBT Technologies (vrla, HK) Innergy Power (thin lead acid cells, US) Intellicell / Reserve Power Cell (dual lead acid battery, US-FL) Johnson Controls (lead acid SLI, US) Konny Battery (VRLA, China und Korea) Kung Long Batteries (VRLA, lead acid vented, Taiwan / Vietnam) Leoch Battery Technology (vrla, China) Laor Industrial Batteries (lead-acid, IL) Lexel Battery Europe ( Germany) Meifan / Xiangshan Storage Battery (VRLA , China) Midac Batteries (Lead acid, for automotive, traction and stand-by, IT) Minamoto Battery Limited (NiMH, NiCd, Li-Ion, VRLA, primary cells, China) MK Battery (Lead acid CA) Moll (Lead-acid / SLI and PV, DE) Ningbo donghai Storage Battery Co (Lead-acid, China) Oerlikon (Lead-acid, CH) Optima (Lead-acid, US) Route Batterien (Lead acid for Motorcycles, Brasil) SHAMAS Battery (VRLA up to 3000Ah, China) Shin-Kobe Electric Machinery (lead-acid, JP) Stand Power Industrial Co. Ltd. (vrla, China) Sunnyway Battery Tech (vrla, China) Sunox (VRLA, China) Superior (lead acid) TAB - Tovarna akumulatorskih baterij ( lead acid, Slovenija) Topin Battery (lead acid, NiCd and NiMh, Hong Kong and China) Trimitra-Bataria (lead acid, Indonesia) Trojan Battery Company (deep cycle lead acid, US-CA) Tropical Battery (lead acid, Jamaica) Tudor (Lead acid, Spain) Twinpower Battery (Dual lead-acid battery for SLI) U.S: Battery (lead acid batteries) Varta (VRLA; with battery dictionary, DE) Vision / Shenzhen Center Power Tech (VRLA 0.35 – 3000 Ah , China) Watta (lead acid, Malaysia) Yigit Battery (Lead-acid, TK) Yuasa Batteries Europe (Lead-acid, UK) Yuntong Power Co (Lead-acid, NiMH, NiCd, Li-ion, Li-Polymer, üprimary batteries, China)
9.
Trend razvoja sustava u budu ćnosti
9.1.
Uvod
Razmišljajući o besprekidnosti u opskrbi električnom energijom uvijek i na svakom mjestu, a što je želja današnjeg modernog čovjeka i korisnika najnovijih tehnologija u svim područ jima djelovanja i života, pokušajmo se vratiti u šezdesete i sedamdesete godine prošlog stoljeća, u doba bez blagodati informatičke i telekomunikacijske tehnologije, kada nisu sva kućanstva imala fiksni telefon niti televizor, kada su „carevali“ releji, tranzistori, katodne cijevi, elektronke…, u doba kada su se tek počeli koristiti tiristori, kalkulatori, televizori u boji i sl. Bilo je to doba čestih redukcija u isporuci električke energije, nestašica benzina i vožnje „par-nepar“, nestanak slike na TV aparatima i natpis „kratka stanka“ bili su svakodnevna pojava. U to doba jedina stvarna besprekidnost postojala je samo u korištenju telefona (bio je to fiksni telefon) i to su omogućavale telefonske kompanije rješenjima koja se principijelno ne razlikuju bitno od današnjih: postojale su aku baterije, ispravljači koji su ih punili i stacionarni diesel električni agregati koji su bili izvor energije u vrijeme redukcija. UPS sustavi nisu postojali, ve ć su se koristile glomazne rotacijske grupe ili statički pretvarači kojima se osiguravala isporuka energije izmjeničnog napona. Prekidi reda veličine sekunde nisu bili zabrinjavajući i troma relejna tehnologija nije ih niti osjetila. Aku baterije bile su glomazne i otvorene, smještale su se u posebne prostorije obložene kiselootpornim bojama i pločicama, instalacija rasvjete izvodila se u protueksplozijskoj zaštiti, ispravljački su sustavi bili također velikih dimenzija i težina i imali su posebne prostorije, statički pretvarači ili rotacijske grupe za besprekidna napajanja također su zahtijevali posebne velike prostorije, svi su sustavi bili centralizirani i smještani u podrume zgrada. Ispravlja čki sustavi i rotacijske grupe bile su i bučne pa je i to bilo razlogom smještaja dalje od prostorija u kojima borave ljudi. Tehnološki napredak posljednjih desetljeća prošlog stoljeća omogućio je bitno drukčija rješenja za aku baterije, ispravljače i sustave za besprekidna napajanja, koji su danas višestruko manjih dimenzija i težina kao i nižih nivoa buke pa se danas smještaju u iste prostorije sa svom ostalom opremom. Najmanji napredak napravljen je u gabaritima i težinama stacionarnih agregata, koji nisu bitno smanjeni pa se za njih i danas koriste slična rješenja kao i prije, osim što su bitno poboljšani upravljački ormari i omogućena signalizacija i upravljanje dijelovima sustava koji prije nisu bili mogući. Želje, potrebe, navike i mogućnosti korisnika različitih tehnoloških usluga u današnjem svijetu natjerale su proizvođače da razviju sve veći broj novih usluga, no niti jedna od njih ne može se rabiti bez energetskog izvora. Trend je da se većina usluga može koristiti i izvan ku će/posla, dakle u pokretu, a do fiksnog se priključka dolazi mrežom optičkih niti. „Bakar“ se kao takav u modernim telekomunikacijama, informatičkim tehnologijama i industriji zabave napušta i odlazi u povijest, no pitanje je kako osigurati kvalitetan, siguran i pouzdan izvor energije u svakom trenutku i na svakom mjestu. Kao što znamo, energija se ne može prenositi niti „optikom“ niti „zrakom“, već samo „bakrom“, pa kako pomiriti činjenicu da se „bakar“ napušta u suvremenim tehnologijama, a bez njega je nemoguće transferirati energiju do potrošača i kako pomiriti te dvije suprotnosti? Jedino je rješenje osigurati autonomni izvor energije svugdje i stalno, izvor koji bi uvijek imao dovoljno energije na raspolaganju, bio siguran i pouzdan, ne bi bio štetan za opremu, okoliš i ljude, bio dugog životnog vijeka, imao veliku gustoću energije i bio razumne cijene. Velik dio navedenoga mogu osigurati već više od 150 godina prisutne baterije (primarne ili sekundarne), te donekle i „gorive ćelije“ (fuel cells). O baterijama je puno toga navedeno pa ćemo ukratko opisati i spomenuti izvor energije. 9.2.
Gorive ćelije
Koncept gorivih ćelija izgleda kao djelo pisaca znanstvene fantastike, one su davnašnji san elektrokemičara koji su pokušali kombinirati prednosti motora s unutrašnjim sagorijevanjem i baterija. Gorive su ćelije učinkovite, nemaju pokretnih dijelova, ne stvaraju nikakvu buku, ne zaga đuju okoliš, a
73
jedini otpadni proizvod njihova rada je voda. Dakle, idealan su proizvod i mogle bi, teoretski, biti rješenje svih prethodno navedenih želja. No ipak nije baš tako. Zašto? Prije nego što odgovorimo na to pitanje, moramo ukratko objasniti princip rada gorivih ćelija. Po svojem su radu slične baterijama, ali za razliku od njih zahtijevaju stalan dovod goriva i kisika. Pri tome gorivo može biti vodik, sintetski plin, prirodni plin ili metanol, a produkti njihova rada (reakcija s kisikom) su voda, toplina i električka energija. Na jednu se elektrodu (anodu) dovodi vodik, a na drugu (katodu) kisik ili smjesa zraka iz okolice bogate kisikom. Na anodi se stvaraju elektroni i protoni. Elektroni se odvode u strujni krug, a protoni prolaze kroz vodljivu membranu između elektroda. Na drugoj strani membrane protoni vodika susreću se s kisikom i elektronima koji su prošli kroz vanjski strujni krug (i obavili koristan rad). Rezultat te elektrokemijske reakcije je čista voda. Proces je obratan od klasične elektrolize vode.
Ukratko: tehnološka izvedba - glomaznost, skupi dijelovi, kratak životni vijek najskuplje komponente – membrane, mogućnost primjene (najpovoljnije u vozilima – automobili, brodovi, rakete), nedovoljan interes potencijalnih potrošača pa time i predugačak rok otplate investicije i visoka cijena proizvedene energije razlozi su zašto u skorijoj budu ćnosti gorive ćelije neće moći zamijeniti baterije. Veća je vjerojatnost da će gorive ćelije biti alternativni izvor energije npr. stacionarnom agregatu, solarnom energetskom izvoru ili vjetrogeneratoru, pa se u tome smjeru danas i razvijaju. Rješenja koja koriste upravo navedene komponente danas su već u eksploataciji, razvijeni su autonomni kontejneri koji se smještaju na lokacije bez javne elektrodistribucijske mreže, osnovni su izvori energije solarni paneli i vjetroturbine, a za vrijeme nestanka sunca i vjetra uključuju se gorive ćelije. No, i u tim uvjetima moraju postojati baterije kojima se jedino može ostvariti trajna besprekidnost.
74
9.3. Budućnost baterija Kao što možemo zaključiti iz do sada navedenoga, aku baterija je ključna i jedina komponenta u sustavu za besprekidno osiguranje isporuke energije koja stvarno i uvijek osigurava besprekidnost. Zbog toga će ona još dugo biti prisutna u svim sustavima besprekidnog napajanja. U svjetlu te činjenice i proizvođači baterija rade na pronalaženju i primjeni novih tehnologija koje bi nadopunile ili zamijenile danas poznate olovne stacionarne aku baterije. Razni polimeri, plastike, natrij, klor, nikal, aluminij... već se koriste kao elementi novih baterija, no još uvijek je riječ o relativno malim kapacitetima i snagama te se spomenute baterije više koriste kao primarne baterije, odnosno baterije za široku primjenu u konzumnoj elektronici. Nova rješenja za velike kapacitete i stacionarnu upotrebu već su na vidiku, ako promatramo nagli razvoj nanotehnologije , koji je u zamahu. Ako znamo da su prvi elektronički elementi u nanotehnologiji konstruirani i napravljeni tek početkom 90-ih godina prošlog stoljeća (prva ugljikova nanocijev postoji od 1991. godine kada je razvijena u japanskom NEC-u), onda vidimo da su to još pionirski koraci u razvoju, no vrijeme do prave primjene tih tehnologija u realnom svakodnevnom životu je sve bliže. Što je nanotehnologija ? Akademik prof. Zijad Haznadar jednom je napisao da je to „inženjering s atomskom preciznošću“ pa se iz te definicije može zaključiti da će se novi materijali sastavljati praktički „molekulu po molekulu“ čime će se sav, danas nužni „škart“ / „otpad“ u svakom materijalu izbaciti iz osnovne strukture takvog novog materijala, što će dovesti do potpuno novih čistih materijala. Veličine s kojima će izvoditi elementi opreme bit će reda veličine nanometra, odnosno 10-9 metra, što će nužno dovesti i do potpuno novih fizikalnih, kemijskih i elektri čkih karakteristika, koje će omogućiti danas nezamislive aktivnosti u svim segmentima ljudskog života i djelovanja. Primjenom toga dobit ćemo čipove veličine 10 nanometara koji će tvoriti nove nanomemorije što će omogućiti razvoj mikroelektronike i super računala malih dimenzija, a ogromnih kapaciteta memorije. Dobit će se materijali koji su mnogo čvršći od današnjih najčvršćih čelika, materijali koji su nekoliko puta lakši od aluminija, vodiči koji propuštaju tijek energije bez gubitaka, nanoroboti veličine eritrocita kojima će se ulaziti u ljudski organizam i dolaziti do bolesnog dijela tijela, „žderači otrova“ kojima će se čistiti okoliš... Kako će se to odraziti na područ je energetike odnosno sustava za besprekidno napajanje? Novim će se materijalima proizvoditi solarni paneli puno veće efikasnosti u pretvorbi sunčeve energije u električku, a puno manjih dimenzija i težine, razvit će se superkapaciteti veličine tisuće Farada, supervodi č ima će se prenositi energija bez gubitaka, a aku baterije će biti izuzetno visoke gustoće energije po jedinici volumema ili težine, čime će i dimenzije biti neusporedivo manje u odnosu na današnje. Što će se u međuvremenu događati s razvojem aku baterija? Da bi se poboljšali uvjeti sadašnje tehnologije, izvedbe i rješenja, trebalo bi riješiti sljedeće izazove: proširiti temperaturne granice primjene baterija imati manju ovisnost o temperaturi tijekom životnog vijeka ubrzati vrijeme punjenja smanjiti volumen i težinu smanjiti troškove nabave baterije smanjiti troškove održavanja - povećati gustoću energije - povećati životni vijek - povećati broj ciklusa punjenje / pražnjenje posebno omogućiti izvedbu za specifične cikluse kod skladištenja energije proizvedene solarnim izvorima i vjetrogeneratorima.
75
