Na czym polega ocena odporności prądowej urządzeń?

Ocena urządzeń (ang. Equipment Evaluation), nazywana również doborem urządzeń lub weryfikacją odporności prądowej, opiera się na wynikach analizy zwarciowej. Sprawdza się w niej, czy znamionowa wytrzymałość zwarciowa urządzeń elektrycznych jest wystarczająco wysoka w porównaniu do obliczonych prądów zwarciowych. Takie obliczenia powinny być standardowo wykonywane już na etapie projektowania, jednak w istniejących instalacjach zaleca się ich ponowną weryfikację – szczególnie jeśli brak jest dokumentacji projektowej.

Dlaczego to jest ważne?

Prawidłowy dobór urządzeń jest kluczowy dla bezpiecznej pracy instalacji – zarówno w warunkach normalnych, jak i awaryjnych. Kable, rozdzielnice, wyłączniki i transformatory są projektowane do wytrzymania określonych wartości prądu zwarciowego przez ustalony czas. Na przykład dla wyłączników bardzo istotne jest, aby mogły one wytrzymać obciążenie zwarciowe bez uszkodzenia – w przeciwnym razie może dojść do ich awarii, co zagraża zarówno ludziom, jak i pozostałej części instalacji.

Jaki to ma związek z analizą łuku elektrycznego?

Ocena odporności urządzeń jest zalecanym krokiem w normie IEEE 1584. Niezależnie od tego, odporność urządzeń wskazuje, jak zachowają się one podczas zwarć oraz w normalnym trybie pracy. Przeciążenia długotrwałe lub naprężenia dynamiczne mogą prowadzić do ich uszkodzenia i pogorszenia funkcjonowania – czego skutkiem może być m.in. fałszywe wyzwalanie, brak wyzwolenia, uszkodzenia termiczne czy nawet pożar. Dla doświadczonych inżynierów zazwyczaj łatwo jest wskazać scenariusz najgorszego przypadku spośród kilku analizowanych.

Przykład

Rozdzielnica niskiego napięcia o parametrach 2000 A, 50 kA/1s, 105 kA wartości szczytowej.
Jeśli nie znamy wartości szczytowej (peak), warto sprawdzić Tablicę 7 z normy IEC 61439.

Obliczono dwie wartości w dwóch scenariuszach:

• Ik” ≈ Ith = 46,45 kA, Ip = 100,5 kA – wynik znajduje się na granicy dopuszczalnej wartości, ale może zostać zaakceptowany. Zaleca się jednak zachowanie marginesu bezpieczeństwa 5–10%.
• Ik” ≈ Ith = 53,38 kA, Ip = 119,44 kA – parametry rozdzielnicy są niewystarczające i należy dobrać rozdzielnicę o wyższej odporności zwarciowej albo ponownie zweryfikować dane wejściowe do obliczeń.

Norma IEC 60909 jasno wskazuje, jakie wartości należy porównywać dla różnych urządzeń: 

Przykład tabeli oceny urządzeń przy użyciu SKM Power Tools

Poniżej przykład podsumowania oceny rozdzielnic i tablic rozdzielczych, wykonany przy użyciu SKM Power Tools. Dla innych programów (ETAP, CYME, EasyPower, DigSilent) wyniki mogą się różnić graficznie, ale kluczowe dane techniczne powinny być zbliżone. Taka analiza daje bardzo dobrą orientację i wskazuje potencjalne problemy z doborem urządzeń.

Na co jeszcze zwrócić uwagę?

W szczególnych przypadkach konieczna może być weryfikacja współczynnika X/R lub stałej czasowej sieci, szczególnie w przypadku lokalnych źródeł zasilania (generatory, UPS-y, odnawialne źródła energii, magazyny energii). Ma to szczególne znaczenie w instalacjach morskich i offshore. Wszystkie te źródła należy odpowiednio uwzględnić w obliczeniach.