Lokalne źródło zasilania awaryjnego stanowi sposób na zminimalizowanie skutków przerw i ograniczeń w dostawie energii elektrycznej.
W obecnych czasach ryzyko wystąpienia przerw oraz ograniczeń w dostawie energii elektrycznej jest relatywnie duże i stanowi realne zagrożenie dla prawidłowego funkcjonowania wielu obiektów, takich jak m.in. szpitale, lotniska, a nawet różnego rodzaju zakłady produkcyjne. Niejednokrotnie zainstalowane w obiekcie urządzenia i systemy, a także specyfika przeprowadzanych procesów technologicznych wymuszają konieczność jak najszybszego przywrócenia dostaw energii elektrycznej.
Przerwy i ograniczenia w dostawie energii elektrycznej
Przerwa w dostawie energii elektrycznej rozumiana jest najczęściej jako zanik napięcia. Według normy – PN-EN 50160:2010 Parametry napięcia zasilającego w publicznych sieciach elektroenergetycznych – zanik napięcia to stan, w którym jego wartość jest niższa niż 5% wartości napięcia deklarowanego (znamionowego – w przypadku sieci niskiego napięcia, np. 400 V). Zgodnie z rozporządzeniem [1] obiekt, w którym zanik napięcia sieci elektroenergetycznej może spowodować zagrożenie życia lub zdrowia ludzi, a także znaczne straty materialne, należy zasilać co najmniej z dwóch niezależnych źródeł energii elektrycznej, a w budynkach wysokościowych (powyżej 55 m n.p.m.) jedno ze źródeł zasilania powinien stanowić zespół prądotwórczy (tj. silnik spalinowy + prądnica synchroniczna wraz z osprzętem). Rozporządzenie [2] dopuszcza, że w przypadku odbiorców zasilanych bezpośrednio z sieci niskiego napięcia łączna długość nieplanowanych, a więc niezależnych od dostawcy, przerw w dostawie energii elektrycznej może wynosić w ciągu roku nawet do 48 godzin, a w innych przypadkach okres ten określa umowa o świadczenie usług przesyłania lub dystrybucji albo umowa kompleksowa. Warto zadać pytanie: czy ze względu na zainstalowane w obiekcie urządzenia i systemy, a także specyfikę przeprowadzanych procesów technologicznych nie jest zasadne podjęcie działań prewencyjnych?
Rys. 1 Pojedynczy zespół prądotwórczy (z lewej) i ich zestaw przeznaczony do pracy równoległej (z prawej)
Fala upałów, która nawiedziła Polskę w roku 2015, spowodowała konieczność wprowadzenia celowych ograniczeń w dostawie energii elektrycznej. Taka decyzja została podjęta w dniu 11 sierpnia 2015 r. przez ówczesnego Prezesa Rady Ministrów, działającego na podstawie ustawy [3]. W związku z powyższym od 11 do 31 sierpnia 2015 r. ograniczeń w dostawie energii elektrycznej doświadczyli odbiorcy o mocy umownej powyżej 300 kW. Na mocy rozporządzenia [4] ochronie podlegają m.in. szpitale i lotniska. Wobec tego, w wyniku zaistniałej sytuacji, najbardziej ucierpiały różnego rodzaju zakłady produkcyjne. Już 10 sierpnia 2015 r.
Polskie Sieci Elektroenergetyczne S.A., będące operatorem systemu przesyłowego, stwierdziły wystąpienie zagrożenia bezpieczeństwa dostaw energii elektrycznej z powodu obniżenia dostępnych rezerw wytwórczych, ogłaszając 19 i 20 stopień zasilania. Na mocy rozporządzenia [4] wielkości planowanych ograniczeń określa się w stopniach zasilania od 11 do 20, przy czym:
– 11 stopień zasilania oznacza, że odbiorca może pobierać moc do wysokości mocy umownej, z tym że bez możliwości jej przekroczenia;
– stopnie zasilania od 12 do 19 oznaczają równomierne obniżenie mocy elektrycznej pobieranej przez odbiorcę;
– przy 20 stopniu zasilania odbiorca może pobierać moc jedynie do wysokości indywidualnie ustalonego minimum, które nie spowoduje zagrożenia bezpieczeństwa ludzi oraz uszkodzenia lub zniszczenia obiektu.
Niestety, obecnie nie da się zupełnie wykluczyć, że sytuacja, która miała miejsce w 2015 r., w najbliższej przyszłości się nie powtórzy.
Rys. 2 Zasilanie podstawowe, rezerwowe i awaryjne (układ sieć/sieć/zespół prądotwórczy)
Lokalne źródło zasilania w energię elektryczną
Jednym ze sposobów na zminimalizowanie skutków przerw oraz ograniczeń w dostawie energii elektrycznej jest zastosowanie lokalnego źródła zasilania awaryjnego – pojedynczego zespołu prądotwórczego lub ich zestawu przeznaczonego do pracy równoległej (rys. 1). Jednostki łączy się w celu zwiększenia mocy lub zapewnienia redundancji (nadmiarowości).
Zainstalowane w obiekcie urządzenia i systemy zwykle różnią się między sobą co do wymagań dotyczących pewności dostaw energii elektrycznej. W przypadku zakładów produkcyjnych niekontrolowana przerwa w zasilaniu może doprowadzić do kosztownego przestoju. Samo zatrzymanie pojedynczych urządzeń czy całych systemów z powodu zaniku napięcia sieci elektroenergetycznej to jednak nie wszystko. W zależności od przeprowadzanego procesu technologicznego przerwa w zasilaniu może spowodować uszkodzenie, a nawet całkowite zniszczenie przetwarzanych surowców, konieczność usunięcia nagromadzonego materiału, a także wyczyszczenia unieruchomionych elementów linii produkcyjnych. Ewentualne straty zależą więc od czasu trwania przerwy w dostawie energii elektrycznej oraz od charakterystyki zakłóconego na skutek przerwy procesu technologicznego. W większości przypadków dwie linie zasilania z sieci elektroenergetycznej, a więc zasilanie podstawowe i rezerwowe nie wystarczają (rys. 2).
Wysokiej klasy zespół prądotwórczy wraz z odpowiednio zaprojektowanym i wykonanym układem samoczynnego załączania rezerwy to lokalne i pewne źródło zasilania awaryjnego w przypadku przerw i ograniczeń w dostawie energii elektrycznej.
Wszędzie tam, gdzie skutki przerw oraz ograniczeń w dostawie energii elektrycznej mogą spowodować zagrożenie życia lub zdrowia ludzi czy też znaczne straty materialne – a zainstalowane w obiekcie urządzenia i systemy wymagają szybkiego przywrócenia zasilania – należy rozważyć zastosowanie pojedynczego zespołu prądotwórczego lub ich zestawu przeznaczonego do pracy równoległej. Trzeba pamiętać, że w celu poprawnego doboru mocy poszczególnej jednostki konieczne jest dokładne zapoznanie się z charakterem i sposobem działania odbiorników energii elektrycznej, które mają być przez nią zasilane. Powinno się uwzględnić m.in. sposób rozruchu w przypadku maszyn elektrycznych – silników, przebieg pracy i zakłóceń harmonicznych w przypadku pozostałych urządzeń i systemów. Warto skorzystać ze sprawdzonych produktów i rozwiązań, a także skonsultować się z przedstawicielami producenta lub niezależnymi konsultantami.
mgr inż. Wiktor Suliga
Literatura
1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. Nr 75, poz. 690 z późn. zm.).
2. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 4 maja 2007 r. sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego (Dz.U. z 2007 r Nr 93, poz. 623).
3. Ustawa z dnia 10 kwietnia 1997 r. – Prawo energetyczne (Dz.U. z 2012 r. poz. 1059 z późn. zm.).
4. Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 23 lipca 2007 r. w sprawie szczegółowych zasad i trybu wprowadzania ograniczeń w sprzedaży paliw stałych oraz w dostarczaniu i poborze energii elektrycznej lub ciepła (Dz.U. z 2007 r. Nr 133, poz. 924).
