studii

Există multe tipuri diferite de studii ale sistemului de alimentare, fiecare având propriul scop special și metoda de calcul. Foto: Forța Aeriană a Statelor Unite (CC).

Studiile sistemului de alimentare sunt instrumente esențiale în înțelegerea performanței preconizate a unui sistem electric și determinarea gravității unei defecțiuni sau a unui alt eveniment neașteptat.

Datele conținute în cadrul unui studiu privind sistemul de alimentare pot fi utilizate pentru a proteja lucrătorii prin calcularea nivelului echipamentelor de protecție individuală implicate și pentru a reduce daunele echipamentelor prin optimizarea capacităților de eliminare a defecțiunilor dispozitivelor de protecție.

Există multe tipuri diferite de studii ale sistemului de alimentare, fiecare având propriul scop special și metoda de calcul. Fiecare analiză este unică pentru un anumit sistem de alimentare, orice schimbări din sistem pot afecta rezultatele analizei și necesită recalcularea.

Acest articol oferă o prezentare generală a celor mai comune studii de sisteme de alimentare și a diferențelor dintre acestea.

Studiu de scurtcircuit

Scopul studiului de scurtcircuit este de a determina capacitatea fiecărei componente dintr-un sistem electric de a rezista și/sau întrerupe sistemul curent. Studiile de scurtcircuit oferă o analiză a tuturor scenariilor de operare posibile care vor fi sau au fost influențate de adăugirile sau modificările propuse sau finalizate ale sistemului subiect.

Informațiile conținute în cadrul studiului includ tabele ale datelor utilizate pentru modelarea componentelor sistemului și o diagramă corespunzătoare pe o linie. Descrieri ale scenariilor evaluate și identificarea scenariului utilizat pentru evaluarea curentului de scurtcircuit al echipamentelor sunt, de asemenea, incluse în studiu.

Tabelările curentului nominal al echipamentului de scurtcircuit față de sarcinile de defect disponibile pot fi găsite în studiile de scurtcircuit. Raportul de studiu ar trebui să identifice procentul curentului nominal de scurtcircuit și să noteze în mod clar care echipamente au ratinguri insuficiente.

Studiu de coordonare

Studiul de coordonare determină gradul de coordonare a dispozitivului de protecție la supracurent în cadrul unui sistem electric și oferă o analiză a tuturor scenariilor de funcționare posibile care vor fi sau au fost influențate de adăugirile sau modificările propuse sau finalizate ale sistemului subiect.

1. Coordonare selectivă

Determină tipurile de dispozitiv de protecție, caracteristicile, setările sau valorile de amperi care asigură coordonare selectivă, protecție a echipamentului și valori de întrerupere corecte pentru întreaga gamă de curenți de scurtcircuit disponibili în punctele de aplicare pentru fiecare dispozitiv de protecție la supracurent.

2. Coordonare compromisă

Determină tipurile de dispozitiv de protecție, caracteristicile, setările sau valorile de amperi care permit intervale de necoordonare a dispozitivelor de protecție la supracurent. În acest caz, coordonarea dispozitivului de protecție la supracurent poate fi compromisă din cauza dispozitivelor de protecție la supracurent selectate sau deja instalate sau pentru a asigura protecția echipamentelor selectate sau deja instalate.

Exemplu simplificat de coordonare a întrerupătorului. Foto: TestGuy.

Obiectivul coordonării compromise este de a maximiza coordonarea dispozitivelor de protecție împotriva supracurentului, în măsura posibilului, pe baza tipului de dispozitive. Determinați caracteristicile dispozitivului de protecție, setările sau dimensiunile care oferă un echilibru între protecția echipamentului și funcționarea selectivă a dispozitivului care este optimă pentru sistemul electric.

Informațiile conținute în cadrul unui studiu de coordonare includ o diagramă sistemică pe o linie, împreună cu curbe de timp-curent, rapoarte selective de coordonare a siguranțelor sau tabele selective de coordonare a întreruptoarelor care demonstrează coordonarea dispozitivelor de protecție împotriva supracurentului.

Studiile de coordonare includ, de asemenea, tabele de dispozitive de protecție care identifică:

  • Amplasarea circuitului
  • Producătorul și tipul dispozitivului
  • Raportul transformatorului de curent și gama de reglare
  • Numărul dispozitivului IEEE
  • Setări recomandate sau dimensiunea dispozitivului
  • Curba timp-curent referențiată

Analiza pericolului Arc-Flash

Scopul analizei arc-flash este de a determina nivelurile de energie incidente arc-flash și distanțele limită de protecție a flash-ului echipamentelor electrice pe baza rezultatelor găsite în scurtcircuit și studii de coordonare. Analiza este efectuată în cele mai nefavorabile condiții arc-flash pentru toate modurile de operare și oferă o analiză a tuturor scenariilor de operare posibile care vor fi sau au fost influențate de adăugirile propuse sau completate la sistemul subiect.

Limitele de protecție Arc-Flash sunt determinate prin efectuarea unei analize flash-arc. Foto: TestGuy.

Se efectuează studii de scurtcircuit și coordonare pentru a determina energia disponibilă a unui sistem electric și timpul de curățare așteptat al dispozitivelor de protecție, analiza pericolului arc-bliț selectează distanțele de lucru și calculează energia incidentă la fiecare locație de defecțiune la distanța de lucru prescrisă. Pe baza acestor informații, categoria EIP de pericol arc-bliț pentru nivelul de energie incident calculat poate fi specificată împreună cu limita de protecție a blițului la fiecare locație de avarie.

Sunt incluse descrieri ale scenariilor evaluate și identificarea scenariului utilizat pentru dezvoltarea nivelurilor de energie incidentă. Limitele arc-flash și tabelele datelor se găsesc în cadrul studiului și ar trebui să identifice în mod clar echipamentele care depășesc 40 cal/cm2 .

Orice moduri potențiale de funcționare ale sistemului, inclusiv pozițiile de întrerupere și generarea paralelă, sunt, de asemenea, identificate în cadrul analizei de pericol arc-flash, deoarece aceste condiții vor avea un efect asupra energiei incidente disponibile.

Studii de debit de încărcare

Un studiu al debitului de sarcină determină puterea activă și reactivă, tensiunea, curentul și factorul de putere pe întregul sistem electric. Studiile privind fluxul de încărcare oferă o analiză a tuturor scenariilor de operare posibile și identifică echipamentele supraîncărcate.

În cadrul studiului fluxului de sarcină este inclusă o tabelare a datelor utilizate pentru modelarea componentelor sistemului și o diagramă corespunzătoare pe o linie. Descrierile scenariilor evaluate și baza pentru fiecare se găsesc, de asemenea, în cadrul studiului, împreună cu:

  1. Tabulări ale puterii și fluxului de curent față de valorile echipamentelor - Identifică procentul de sarcină nominală și scenariul pentru care se bazează procentul, notând orice suprasolicitare în sistem.
  2. Tabelări ale tensiunilor sistemului față de valorile echipamentelor - Identifică procentul tensiunii nominale și scenariul pentru care se bazează procentul, menționând nivelurile de tensiune care se încadrează în limitele recomandate de producătorii de echipamente.
  3. Tabulări ale pierderilor reale de putere și reactive ale sistemului, menționând domeniile de îngrijorare, împreună cu concluziile și recomandările inginerului care efectuează studiul.

Studii de stabilitate

Un studiu de stabilitate determină capacitatea mașinilor sincrone dintr-un sistem electric de a rămâne la pas unul cu altul în urma unei perturbări. Studiile de stabilitate oferă o analiză a perturbărilor pentru toate scenariile de operare posibile care vor fi sau au fost influențate de adăugirile sau modificările propuse sau completate ale unui sistem.

Informațiile conținute într-un studiu de stabilitate includ tabele ale datelor utilizate pentru modelarea componentelor sistemului și o diagramă corespunzătoare pe o linie. Descrieri ale scenariilor evaluate și tabele sau grafice care prezintă rezultatele calculului sunt, de asemenea, incluse cu concluzii și recomandări de către inginerul care efectuează studiul.

Studii de analiză armonică

Studiul de analiză armonică determină impactul încărcărilor neliniare și contribuțiile lor armonice asociate asupra tensiunii și curenților din sistemul electric. Studiile armonice oferă o analiză a tuturor scenariilor de operare posibile care vor fi sau au fost influențate de adăugirile sau modificările propuse sau finalizate ale sistemului subiect.

Armonicele din curentul și tensiunea de încărcare produc distorsiuni în formele de undă care provoacă efecte nedorite în sistemul de alimentare. Foto: Wikimedia.

Rezultatele studiului de analiză armonică includ tabelări de tensiuni RMS, tensiuni de vârf, curenți RMS și încărcarea totală a bateriei condensatorilor comparativ cu ratingurile echipamentelor asociate. Echipamentele cu ratinguri insuficiente sunt identificate pentru fiecare dintre scenariile evaluate.

Tabele de factori calculați de distorsiune de tensiune, factori de distorsiune de curent și armonici individuale față de limitele specificate de ANSI/IEEE 519 sunt furnizate în studii armonice. Valorile calculate care depășesc limitele specificate în standardele IEEE sunt clar notate.

Studiile armonice ar trebui să includă, de asemenea, Graficele de impedanță versus frecvență care arată frecvențe rezonante care trebuie evitate. Transformatoarele supraîncărcate ar trebui identificate în raport, inclusiv tabelări ale capacităților transformatorului de sistem pe baza curentului de încărcare non-sinusoidală calculat și a procedurilor stabilite în ANSI/IEEE C57.110.

Cum sunt colectate datele

Datele complete și exacte referitoare la sistemul de analizat sunt esențiale pentru studiile sistemului de alimentare. Sistemele nou instalate pot avea studii efectuate folosind desene și specificații ale proiectului, în timp ce sistemele existente necesită colectarea datelor pe teren.

Datele sunt adesea înregistrate direct de pe plăcuța de identificare a echipamentelor aflate în service. Obținerea datelor de sistem de alimentare în câmp trebuie efectuată numai de către personal calificat, deoarece această lucrare implică deseori îndepărtarea panourilor de acces de pe echipamentele cu energie electrică pentru a obține informații care nu se regăsesc pe plăcuța de identificare, precum dimensiunile cablurilor și numărul alimentatoarelor.

Obținerea datelor de sistem de alimentare în teren ar trebui să fie efectuată numai de personal calificat, deoarece această lucrare implică deseori îndepărtarea panourilor de acces ale echipamentelor cu energie electrică.

Colectarea datelor și calculele finale se efectuează în conformitate cu practicile și procedurile recomandate stabilite în standarde precum IEEE 399, IEEE 141 și IEEE 242. Selecția și setările dispozitivelor de protecție ar trebui să respecte cerințele Codului electric național NFPA 70. Alte standarde aplicabile pentru studiile sistemului de alimentare includ NFPA 70E, IEEE 1584 și OSHA 1910.269.

Odată ce datele de sistem au fost colectate, se generează o diagramă de sistem și informațiile despre echipamente sunt introduse în software-ul conceput pentru analiza sistemului de alimentare și se generează un raport. Inginerul responsabil cu efectuarea studiului va revizui și aproba produsul final.

Cum sunt interpretate și aplicate datele

Datele găsite în cadrul studiilor privind sistemul de alimentare pot fi interpretate și aplicate în multe moduri diferite, în funcție de tipul de studiu efectuat și de raționamentul din spatele studiului. Studiile de coordonare, de exemplu, sunt adesea folosite de tehnicienii de testare în timpul testelor de acceptare în teren pentru a se asigura că dispozitivele de protecție sunt setate corect și că performanța este testată în conformitate cu setările specificate în studiu.

Datele flash cu arc sunt folosite pentru a genera etichete care se aplică componentelor sistemului, informând lucrătorii despre energia incidentă disponibilă la un anumit echipament și nivelurile adecvate de echipament de protecție individuală care ar trebui purtate în timpul efectuării lucrărilor.

Informațiile găsite pe etichetele arc-flash sunt formulate în analiza flash arc. Foto: Pinterest.

Standarde importante

Următoarele standarde se aplică metodelor și procedurilor pentru efectuarea scurtcircuitului, coordonării de protecție și a altor studii ale sistemului de alimentare. Judecata profesională trebuie utilizată întotdeauna împreună cu standardele și liniile directoare aplicabile.

IEEE 141 - Practică recomandată pentru distribuția energiei electrice și coordonarea sistemelor de alimentare industriale și comerciale

IEEE 242 - Practică recomandată pentru protecția și coordonarea sistemelor de alimentare industriale și comerciale

IEEE 399 - Practică recomandată pentru analiza sistemului industrial și comercial

IEEE 241 - Practică recomandată pentru sistemele de energie electrică în clădiri comerciale

IEEE 1015 - Practică recomandată pentru aplicarea întreruptoarelor de joasă tensiune utilizate în sistemele de alimentare industriale și comerciale.

IEEE 1584 - Ghid pentru efectuarea calculelor de pericol Arc-Flash

ANSI C57.12.00 - Cerințe generale standard pentru distribuția, puterea și transformatoarele de reglare imersate în lichide

ANSI C37.13 - Standard pentru întreruptoare de curent alternativ de joasă tensiune utilizate în incinte

ANSI C37.010 - Ghid de aplicație standard pentru întreruptoare de curent alternativ de înaltă tensiune, pe o bază de curent simetric

ANSI C 37.41 - Teste de proiectare standard pentru siguranțe de înaltă tensiune, întrerupătoare de aer unipolare închise de distribuție, comutatoare de deconectare a siguranțelor și accesorii.

NFPA 70 - Codul electric național, ultima ediție

NFPA 70E - Standard pentru siguranța electrică la locul de muncă, ultima ediție