bla bla

Dlaczego zasilanie awaryjne staje się standardem?

Zasilanie awaryjne przestało być dodatkiem! W domach z pompą ciepła, fotowoltaiką i magazynem energii to element bezpieczeństwa wymagany przez realia eksploatacyjne a w obiektach publicznych dodatkowo przez wymogi Programu Ochrony Ludności (OL) oraz Obrony Cywilnej (OC). Szkoły czy budynki użyteczności publicznej w sytuacjach kryzysowych pełnią dodatkowo różne przydzielone im role np. punktów ewakuacyjnych, punktów pomocy medycznej co wiąże się z koniecznością pracy autonomicznej niezależnej od napięcia dostarczanego przez Operatora Sieci Dystrybucyjnej.

Dla instalatora oznacza to koniec improwizowanych przełączników „sieć-agregat". Przypadkowe okablowanie i brak odpowiednich zabezpieczeń nie zapewni wymaganego poziomu ochrony. Dlaczego? Bo nowoczesne układy zasilania rezerwowego wymagają świadomego projektowania z automatyką: SZR (Samoczynne Załączanie Rezerwy), ATS (Automatic Transfer Switch), MTSE (Ręczny przełącznik źródeł zasilania), z koordynacją zabezpieczeń i odpornością na przepięcia.

Dla instalatora to duża rynkowa szansa na zdobycie nowych kompetencji i poszerzenie dotychczasowej oferty, ale i spora odpowiedzialność prawna. W razie awarii (pożar, porażenie prądem) weryfikowane są normy i rzetelność wykonania, a nie życzenia klienta. Ten krótki przewodnik pokazuje, jak na przykładzie rozwiązań F&F odpowiedzialnie dobrać przełączniki sieć-agregat.

Zdolność zwarciowa - parametr niszczący źle dobraną aparaturę

Wielu instalatorów zakłada, że jeśli zabezpieczenie przedlicznikowe ma np. 32 - 40 A, to prądy zwarciowe nie przekroczą tej wartości. Błąd - prąd zwarcia zależy od impedancji pętli (odległość od transformatora, przekrój kabli), a nie od zabezpieczenia, i zanim zostanie wyłączony może osiągnąć znaczne wartości nawet kilkudziesięciu kA.

Przełącznik sieć-agregat bez odpowiedniej zdolności zwarciowej (Icn, Icu, Ics)  zostanie zniszczony przez siły elektrodynamiczne i palący się łuk. W efekcie zamiast zapewnić niezależność energetyczną, spowoduje pożar rozdzielnicy.

Przykład praktyczny: dom blisko transformatora ma Ipz ~10 kA, taki sam ale 500 m dalej tylko 3 kA. 

Wniosek dla instalatora:

Nie ma „uniwersalnego” przełącznika. Zawsze należy porównywać parametry techniczne związane z daną lokalizacją.

Rozwiązania dla instalatora:

Oblicz prąd zwarciowy i dobierz przełącznik sieć-agregat o parametrach Icn, Icu, Ics większych niż spodziewany prąd zwarciowy w danej lokalizacji.

Lub dobezpiecz przełącznik sieć-agregat wkładką topikową gG, która ograniczy energię do poziomu tolerowanego przez wybrany przełącznik.

Wyjaśnienie skrótów:

Ipz: to obliczony prąd zwarciowy wynikający z impedancji pętli zwarcia

Icn (wg PN-EN 60898): to prąd zwarciowy podawany w A np. 10 000 A, który w warunkach zwarcia aparat musi potrafić bezpiecznie wyłączyć (norma typowo „domowa”).

Icu / Ics (wg PN-EN 60947): przemysłowe określenie zdolności zwarciowej podawane w kA np. 10 kA. Icu oznacza maksymalny prąd zwarciowy, który aparat może jednorazowo wyłączyć, natomiast Ics określa prąd zwarciowy, który wyłącznik jest w stanie wyłączyć i pozostać w pełni zdatny do dalszej pracy.

Uimp – odporność na przepięcia, która ratuje instalację

W przełącznikach sieć-agregat Uimp określa, ile kV udaru napięciowego (np. przepięcia łączeniowe, lub pochodzące z wyładowania atmosferycznego) wytrzyma izolacja przełącznika bez przeskoku iskrowego. Nie istnieje jedna uniwersalna reguła. Za każdym razem należy zweryfikować parametr Uimp. Jeżeli producent go nie udostępnia, warto omijać taki produkt.

Model

Wytrzymałość przepięciowa Uimp

PSA-463

4 kV

PSR-463

8 kV

PSR-463-AUTO

4 kV

Wielu instalatorów pyta: skoro w sieci mamy 230/400 V AC, to dlaczego na przełączniku sieć-agregat pojawiają się wartości 4 lub nawet 8 kV?

Należy pamiętać, że zgodnie z normami w instalacji o znamionowym napięciu 230/400 V AC do naszego licznika może dojść udar przepięciowy o wartości nie przekraczającej 6 kV. Właśnie z taką wartością przepięcia musi zmierzyć się ogranicznik przepięć Typu 1. Nawet, jeśli piorun nie uderzy bezpośrednio w napowietrzną linię zasilającą to linie działają jak anteny - udar pioruna kilka km dalej może w nich wyindukować znaczny udar przepięciowy i zniszczyć aparaty pozbawione należytej ochrony.

Wniosek dla instalatora:

Sprawdzaj parametr Uimp i uważaj - niższa cena często oznacza słabsze parametry co wymusza instalowanie dodatkowej ochrony przeciwprzepięciowej co zajmuje miejsce w rozdzielnicy i podnosi koszt inwestycji

Rozwiązania dla instalatora:

W razie potrzeby przełączniki sieć-agregat dobezpieczaj właściwie dobranymi ogranicznikami przepięć.

Jeden ogranicznik to często za mało. Musisz zdecydować na ochronie których elementów instalacji Ci zależy i właściwie dobrać (i skoordynować) działanie ograniczników przepięć.

Ignorowanie parametru Uimp to proszenie się o kłopoty.

Wyjaśnienie skrótów:

Uimp: wytrzymałość na udar napięciowy (udar przepięciowy)

Trwałość elektryczna – ile cykli wytrzyma przełącznik

Przeznaczenie kontra oczekiwania inwestora, czyli… Z założenia przełącznik ATS (np. PSR-463-AUTO) jest projektowany do rzadkich przełączeń, wykonywanych wyłącznie w sytuacji zaniku zasilania z sieci. Tymczasem rośnie presja ze strony inwestorów posiadających instalacje fotowoltaiczne, aby ATS pracował znacznie częściej. Nie kilka razy w roku podczas blackoutów, lecz nawet kilkadziesiąt razy miesięcznie, gdy napięcie w sieci zbliży się do 253 V.

Dlaczego? Bo napięcia powyżej 253 V powodują wyłączenie falownika PV, więc inwestor z falownikiem hybrydowym i magazynem energii oczekuje, że automatyka odłączy publiczną sieć energetyczną i przełączy system w tryb wyspowy.

Wniosek dla instalatora:

Uważaj co porównujesz:

Trwałość mechaniczna (bez obciążenia),

Trwałość elektryczna (pod obciążeniem, z łukiem erodującym styki).

Trwałość elektryczna określa trudniejsze (realne) warunki pracy i zawsze jest zdecydowanie niższa, dlatego nie daj się nabrać na chwyty marketingowe i dopytuj o parametr trwałości elektrycznej.

Rozwiązania dla instalatora:

Do rzadkich przełączeń związanych z brakiem napięcia w sieci energetycznej dobrym rozwiązaniem jest ręczny MTSE, lub automatyczny ATS, przełącznik sieć-agregat.

W budynkach wyposażonych w instalację PV i magazyn energii stosuj wyłącznie rozwiązania oparte na SZR z automatyką zbudowaną na odpowiednio dobranych stycznikach mocy.

Nie oczekuj, że inwestor sam wszystko opowie. To Ty musisz dopytać o potrzeby: chodzi o przerwę w dostawie prądu, czy o codzienną optymalizację zasilania?

Porównanie żywotności elektrycznej sterowników SZR i ATS produkcji F&F

Model 

Żywotność elektryczna (ilość cykli On / Off)

SZR-277

100 000

SZR-278

SZR-279

SZR-280

SZR-280-12V

PSR-463-AUTO

6 000

Uwaga - podana w powyższej tabeli żywotność SZR dotyczy wbudowanych w nie przekaźników sterujących stycznikami. Prawidłowo dobrane do obciążenia styczniki mocy renomowanych producentów to prawdziwe „woły robocze”. Ich trwałość elektryczna (zależnie od kategorii pracy, np. AC-3 i częstotliwości cykli łączeń) projektowana jest na setki tysięcy, a nawet miliony cykli. Są one stworzone do pracy ciągłej i częstego przełączania prądów roboczych.

Kategorie pracy – „same ampery” nie wystarczą

63 A na obudowie przełącznika nie mówi, czy wytrzyma rozruch pompy ciepła (obciążenie indukcyjne AC-23A) czy tylko grzejnik (AC-1 rezystancyjne). Normy IEC/PN-EN definiują kategorie pracy i sama wartość prądu bez określenia kategorii pracy to loteria.

Dwa przełączniki „63 A” mogą się różnić: jeden zepsuje się po 3 rozruchach sprężarki, drugi zniesie tysiące cykli.

Wniosek dla instalatora:

Dokładnie porównuj parametry techniczne. Sprawdzaj opisy i szukaj informacji w jakiej kategorii pracy podany jest parametr prądu.

Rozwiązania dla instalatora:

Ustal jakie urządzenia są w obiekcie i na tej podstawie dobierz odpowiednią kategorię pracy (ich pełną listę znajdziesz w polskich normach np.: PN-EN IEC 60947-3:2021-07)

Uwzględnij że z czasem liczba odbiorników energii elektrycznej w budynku prawdopodobnie wzrośnie i  odpowiednim zapasem dobierz prąd znamionowy przełącznika sieć-agregat.

W razie wątpliwości skorzystaj z pomocy doświadczonego projektanta i dokonaj właściwych przeliczeń wytrzymałości prądowej w różnych kategoriach pracy.

Nie ufaj „dużym wartościom” amperażu na froncie - czytaj tabele i sprawdzaj kategorie pracy.

Poniższe wartości mają charakter orientacyjny, ponieważ IEC 609473 definiuje jedynie kategorie pracy, natomiast rzeczywiste prądy dopuszczalne np. w AC21A, AC22A i AC23A ustala producent w karcie katalogowej konkretnego aparatu, a wartości prądów pomiędzy kategoriami powinny być efektem obliczeń dokonanych przez projektantów.

Prąd znamionowy

np. na obudowie

AC-21A / AC-1

(Obciążenie rezystancyjne – grzałki)

AC-22A

(Obciążenie mieszane – dom/biuro)

AC-23A / AC-3

(Silniki, pompy ciepła, klimatyzacja)

16 A

16 A

16 A

10 A

20 A

20 A

20 A

12 A

25 A

25 A

22 A

16 A

32 A

32 A

28 A

20 A

40 A

40 A

35 A

25 A

63 A

63 A

50 A

32 A

100 A

100 A

80 A

63 A

PV, agregat i falownik - jak uniknąć „walki” źródeł zasilania

Dobór ręcznego przełącznika sieć-agregat do współpracy z hybrydowym falownikiem PV nie musi być trudny, ale poza wspomnianymi już parametrami przełącznik źródeł zasilania musi mieć możliwość poinformowania falownika do jakiego źródła (sieć energetyczna, czy agregat prądotwórczy) aktualnie jest podłączony. W tym celu przełącznik sieć-agregat musi być wyposażony w styki pomocnicze. 

Pamiętaj, że nie każdy hybrydowy falownik PV ma możliwość współpracy z agregatem. 

Jeśli pomiędzy przełącznikiem sieć-agregat a falownikiem PV nie będzie dobrej komunikacji to w słoneczny dzień falownik hybrydowy potraktuje napięcie z agregatu jako sieć energetyczną i „wypchnie” do niej energię PV. Efekt – prawdopodobnie uszkodzony agregat i falownik PV. 

Wniosek dla instalatora:

Przełącznik sieć-agregat musi jednoznacznie oddzielić źródła i poinformować falownik, z czym pracuje.

Falownik musi być fabrycznie dopuszczony do agregatu (sprawdź instrukcję). Bez tego – nie podłączaj.

Styki pomocnicze będą również potrzebne w instalacji bez fotowoltaiki w której przełączenie źródła zasilania ma automatycznie uruchomić lub wyłączyć agregat prądotwórczy.

Rozwiązania dla instalatora:

Użyj przełączników sieć-agregat ze stykami pomocniczymi sygnalizującymi aktywne źródło (np. seria ręcznych przełączników PSR z możliwością dołożenia styków PSR-ST-1NO, lub automatycznego przełącznika PSR-463-AUTO z wbudowanymi stykami pomocniczymi).

Sprawdź możliwości oprogramowania falownika np. czy możesz wprowadzić moc agregatu?

W przypadku agregatów z autostartem sprawdź, jakie są zalecenia dotyczące pracy na biegu jałowym po wyłączeniu, aby umożliwić wychłodzenie agregatu.

Checklista doboru przełączników sieć-agregat produkcji F&F

Ten krótki przewodnik pokazał kluczowe i podstawowe parametry świadomego doboru ręcznych i automatycznych przełączników sieć-agregat: zdolność zwarciową, odporność na przepięcia, trwałość elektryczną, kategorie pracy i możliwość dołożenia lub wbudowane styki pomocnicze w przypadku współpracy z falownikiem PV lub a także w instalacjach bez fotowoltaiki w których dokonanie przełączenia źródła zasilania ma automatycznie włączyć lub włączyć agregat prądotwórczy wyposażony w funkcję autostartu.

Teraz konkret: jak wybrać właściwy przełącznik sieć-agregat?

Krok po kroku dla instalatora:

Oblicz prąd zwarciowy i porównaj z wytrzymałością zwarciową przełącznika sieć-agregat i w razie potrzeby dobezpiecz wkładką topikową gG lub wybierz przełącznik źródeł zasilania o wyższej wytrzymałości zwarciowej.

W przypadku ręcznych i automatycznych przełączników zwracaj uwagę na parametr Uimp. Sprawdź, czy w obiekcie jest zainstalowana ochrona przeciwprzepięciowa oraz oceń, czy jej poziom odpowiada spodziewanym wartościom przepięć w miejscu montażu.

Ustal realne potrzeby inwestora pod kontem spodziewanej ilości przełączeń (blackout czy również wzrosty napięcia powyżej 253V)? Na tej podstawie dobierz odpowiedni przełącznik z uwzględnieniem żywotności elektrycznej.

Jeśli w instalacji pracuje agregat prądotwórczy z autostartem lub ma on współpracować z hybrydowym falownikiem PV, przełącznik sieć–agregat powinien być wyposażony w styki pomocnicze.

Szybki dobór przełączników sieć-agregat i SZR produkcji F&F:

Tabela porównawcza przełączniki sieć-agregat produkcji F&F:

Model 

Prąd 

znamionowy

Kategoria

 pracy

Żywotność elektryczna 

(    ilość cykli on / off)

Wytrzymałość 

    przepięciowa Uimp

Znamionowa zwarciowa zdolność                    załączania                Icm

Znamionowa zwarciowa zdolność                łączeniowa                Icn

Znamionowy

 prąd 

krótkotrwały wytrzymywany

 Icw

PSR-463-AUTO

63 A

AC-33iB

6 000

4 kV

7,5 kA

5 kA

-

PSR-440

40 A

AC-23A

8 kV

1,4 kA

-

1,5 kA

PSR-463

63 A

PSR-480

80 A

PSA-463

63 A

AC-1, AC-21

5 000

4 kV

1,33 kA

0,94 kA

ok. 32 A

AC-3 

PSA-440

40 A

AC-1, AC-21

1 kA

0,7 kA

ok. 20 A

AC-3 

PSA-263

63 A

AC-1, AC-21

1,7 kA

1,2 kA

32 A

AC-3 

Parametry zwarciowe takie jak Icn, Icm oraz Icw nie mają zastosowania dla komponentów typu przekaźnikowego, ponieważ podlegają one normie IEC 61810 (przekaźniki energoelektroniczne o działaniu określonym), która nie definiuje zdolności do przerywania prądów zwarciowych. Wymienione parametry Icn, Icm, Icw są charakterystyczne dla aparatury rozdzielczej i sterowniczej niskiego napięcia wg normy IEC 60947 (wyłączniki, rozłączniki) dlatego nie są podawane dla sterowników SZR sterujących pracą styczników.

Tabela porównawcza sterowniki SZR produkcji F&F

Model 

Prąd znamionowy

Kategoria pracy

Żywotność elektryczna (ilość cykli on / off)

Wytrzymałość przepięciowa Uimp

SZR-277

16 A

AC-1

100 000

2,5 kV

3 A

AC-15

SZR-278

16 A

AC-1

2 A

AC-15

SZR-279

8 A

AC-1

2 A

AC-15

SZR-280

8 A

AC-1

SZR-280-12V

FAQ - szybkie odpowiedzi

1. Czy zwykły przełącznik ATS „sieć–agregat” wystarczy do domu z PV?

Nie - przy częstych przełączeniach bardzo szybko nastąpi zużycie przełącznika co może doprowadzić do jego awarii. Do realizacji przełączeń źródeł zasilania i odłączania budynku od sieci zasilającej wybierz SZR realizujący przełączenia za pomocą styczników.

2. Jak obliczyć zdolność zwarciową?

Aby obliczyć spodziewany prąd zwarciowy w danym punkcie instalacji, zmierz impedancję pętli zwarcia Ipz. To najprostsza i najbardziej praktyczna metoda dostępna dla instalatora. Miernik podaje wartość impedancji, a następnie prąd zwarciowy wylicza się ze wzoru: Iz = Uo / Ipz czyli napięcie znamionowe sieci (Uo) podzielone przez zmierzoną impedancję pętli zwarcia (Ipz). 

3. Czy każdy falownik hybrydowy działa z agregatem?

Nie każdy falownik hybrydowy może współpracować z agregatem prądotwórczym. Zanim zaplanujesz taką konfigurację, sprawdź instrukcję producenta falownika PV oraz sekcję dotyczącą pracy w trybie awaryjnym.

4. W instalacji mam falownik, który nie współpracuje z agregatem. Co mogę zrobić? 

Jeśli falownik PV nie jest przystosowany do pracy z agregatem, instalacja może być zasilana awaryjnie z agregatu wyłącznie wtedy, gdy falownik zostanie całkowicie odłączony od układu. W przeciwnym razie falownik będzie próbował się synchronizować, co może prowadzić do błędów pracy lub wyłączania agregatu. Aby uniknąć ręcznego przełączania, warto rozważyć zastosowanie dodatkowego stycznika, który automatycznie odłączy falownik w momencie przejścia z zasilania sieciowego na agregat. Dzięki temu zasilanie awaryjne zachowa pełne bezpieczeństwo i nie wpłynie na działanie pozostałej części instalacji.

5. Jaki Uimp dla automatycznego SZR w domu z pompą ciepła?

Sterowniki SZR produkcji F&F wytrzymują udary przepięciowe o maksymalnej wartości 2,5 kV co oznacza konieczność poprzedzania ich ogranicznikiem przepięć Typu 2.

6. Czy ręczne przełączniki sieć-agregat trzeba dobezpieczać ogranicznikiem przepięć?

To zależy od serii urządzenia. Przełączniki PSA mają parametr Uimp równy 4 kV, natomiast ręczne przełączniki PSR osiągają 8 kV. Jeśli budynek jest zasilany linią napowietrzną lub wyposażony w zewnętrzną instalację odgromową, można spodziewać się przepięć o wartości do około 6 kV. W takiej sytuacji przełączniki PSA wymagają dodatkowej ochrony za pomocą właściwie dobranego ogranicznika przepięć.

7. Ile kosztuje błąd w doborze przełącznika?

Koszt może być bardzo wysoki, ponieważ nieprawidłowo dobrany przełącznik to ryzyko odpowiedzialności prawnej po stronie instalatora oraz realne zagrożenie pożarem rozdzielnicy. W skrajnym przypadku uszkodzeniu może ulec także instalacja PV, szczególnie gdy przepięcia lub zwarcia przeniosą się na stronę falownika, magazynu energii i zabezpieczeń po stronie DC oraz AC. Taki błąd często oznacza konieczność kosztownej wymiany urządzeń i elementów instalacji.

Podsumowanie - co instalator musi zapamiętać

W tym krótkim materiale jedynie zasygnalizowałem wybrane zagadnienia dotyczące doboru przełączników sieć–agregat, zarówno ręcznych, jak i modeli ATS oraz SZR. Pamiętaj, że nie istnieją uniwersalne przełączniki odpowiednie dla każdej lokalizacji. Urządzenia te mają różne parametry, które trzeba skrupulatnie sprawdzić, a porównywanie cen ma sens dopiero wtedy, gdy zestawiamy przełączniki spełniające minimalne wymagania techniczne dla konkretnego miejsca instalacji. Jeśli producent nie podaje pełnych parametrów technicznych pozwalających na prawidłowy dobór przełącznika, dla własnego bezpieczeństwa lepiej zrezygnować z jego zakupu. W przeciwnym razie zwiększasz swoje szanse na kłopoty, czyli uczestnictwo w roli osoby tłumaczącej się w procesie likwidacji szkód lub sporach sądowych. Warto też pamiętać, że w domach jednorodzinnych ręczne przełączniki sieć–agregat często obsługują osoby bez wiedzy technicznej, co paradoksalnie zwiększa ryzyko błędów i awarii, znacznie bardziej niż w zakładach przemysłowych, gdzie przełączeń dokonują przeszkoleni pracownicy.