«
»
FacebookGoogle+

Oprogramowanie Simaris design 9.0

Elektrosystemy 6/2016Firma Siemens od ponad 12 lat rozwija i wdraża kolejne wersje oprogramowania dla projektantów Simairs design – począwszy od wersji 1.4, do obecnej 9.0. Mijają właśnie dwa lata od ukazania się poprzedniego wydania 8.0. W tym okresie wprowadzono wiele poprawek i udoskonaleń funkcjonowania aplikacji, co pozwoliło na zaprezentowanie nowej, zaktualizowanej wersji Simaris design 9.0. 

W pracach rozwojowych nad programem brane są pod uwagę opinie i informacje zwrotne od użytkowników programu, czyli projektantów elektryków. Rekomendacje dla narzędzia Simaris design wydały m.in. uczelnie wyższe, takie jak Politechnika Wrocławska czy Politechnika Poznańska, a ćwiczenia z wykorzystaniem programu są stałym elementem procesu edukacji studentów kierunku elektrotechnika. Na temat oprogramowania i z jego wykorzystaniem napisano również kilka prac magisterskich.

Rys. 1. Obliczenia dla transformatora z chłodzeniem wymuszonym. Możliwość przeciążenia transformatora
Rys. 1. Obliczenia dla transformatora z chłodzeniem wymuszonym. Możliwość przeciążenia transformatora

Możliwości programu

Simaris design powstał, aby usprawnić pracę projektową w zakresie obliczeń. Program wspomaga proces projektowania sieci i linii kablowych, instalacji niskiego napięcia oraz stacji SN/nN w oparciu o szeroką gamę produktów firmy Siemens. Pozwala przeprowadzić obliczenia dla sieci o napięciu górnym do 40 kV i napięciu dolnym w przedziale 200 do 1000 V. Strona nN może być projektowana w układach TN, TT i IT. Aplikacja przeprowadza obliczenia od zabezpieczenia transformatora po stronie SN, do końcowego odbiornika nN.
Do podstawowych funkcji programu należą:
• sprawdzenie skuteczności ochrony przeciwporażeniowej, przy czym obliczenia te są priorytetowe i jeśli nie są przeprowadzone prawidłowo, blokowany jest proces obliczeniowy aż do momentu korekty przez projektanta zabezpieczenia lub kabla,
• obliczanie wartości prądów zwarciowych minimalnych i maksymalnych w oparciu o zadeklarowane parametry zwarciowe sieci nadrzędnej,
• wyznaczanie spadków napięć sieci w punktach rozdziału i na końcach obwodów,
• bilans mocy dla poszczególnych rozdzielnic i obwodów systemu oraz wartości prądów w poszczególnych gałęziach sieci,
• dobór transformatorów oraz generatorów,
• dobór przekrojów kabli i przewodów oraz szynoprzewodów z uwzględnieniem takich szczegółów, jak sposób ułożenia, liczba żył kabla, liczba koryt, temperatura otoczenia,
• dobór wyłączników, rozłączników i podstaw bezpiecznikowych, a w układach rozruchowych również styczników, zabezpieczeń termicznych softstartów i falowników,
• obliczenie selektywności zabezpieczeń oraz dobór zabezpieczeń z możliwością ręcznej korekty nastaw zabezpieczeń, łącznie z zabezpieczeniem po stronie SN. Dla zabezpieczeń SN istnieje możliwość wyboru charakterystyk zależnych, wydatnie poprawiających koordynację zabezpieczeń SN do nN.

Rys. 2. Obliczenia przy zasilaniu linii zabezpieczanych równolegle
Rys. 2. Obliczenia przy zasilaniu linii zabezpieczanych równolegle

Obliczenia i właściwości oprogramowania

Idea pracy z programem Simaris design opiera się na graficznym przedstawieniu sieci, poczynając od strony SN, a kończąc na ostatnim odbiorze po stronie nN. W procesie korzysta się z biblioteki programu z gotowymi blokami, które łączy się między sobą kablami lub szynoprzewodami. Program kontroluje ten proces i nie dopuszcza do błędnych połączeń. Jednocześnie zachowana jest możliwość dokonania przez projektanta zmian elementów instalacji oraz ich parametrów, takich jak przekroje przewodów, kabli i szynoprzewodów, sposób ich ułożenia z uwzględnieniem współczynników korekcyjnych zależ­nych między innymi od temperatury oraz liczby przewodów w korycie kablowym. Można zmienić wielkość transformatora, a nowością jest możliwość przeciążenia transformatora o 40% przy zastosowaniu wymuszonej wentylacji (rys. 1). W takim przypadku przewymiarowaniu ulegnie wyłącznik główny nN i linia zasilająca rozdzielnicę główną nN oraz analogicznie zabezpieczenie i linia kablowa po stronie SN. Parametry zwarciowe pozostaną niezmienione. Taki przypadek może być szczególnie przydatny w projektach serwerowni lub tam, gdzie zwiększone obciążenie wykorzystywane jest czasowo.
Do wyboru są transformatory suche żywiczne oraz olejowe hermetyczne lub z konserwatorem. Można zmieniać zabezpieczenia, ich wielkość oraz – w przypadku wyłączników – również nastawy.

Rys. 3. Obliczanie WLZ-tów i linii kablowychRys. 3. Obliczanie WLZ-tów i linii kablowych

Praca z programem
Z programem pracuje się intuicyjnie. Pomimo prostej obsługi można zaprojektować skomplikowane, kilkusekcyjne układy zasilania. Poszczególne sekcje mogą być zasilane z transformatorów bądź generatorów. Można zasymulować m.in. pracę równoległą transformatorów. W każdym przypadku aparatura zostanie dobrana z uw­zględnieniem spodziewanych prądów zwar­ciowych.
Nowym, przydatnym w energetyce zawodowej elementem jest możliwość obliczeń przy zasilaniu kilkoma liniami kablowymi i niezależnym ich zabezpieczeniu (rys. 2). Kolejną nowością jest możliwość symulacji WLZ-tów w budynkach lub sieci kablowych ze złączami kablowymi ZK (rys. 3).
Program uwzględnia w swoich obliczeniach zdolności ograniczające bezpieczników i wyłączników, dobierając automatycznie optymalne zabezpieczenia. Uw­zglę­dniane są ponadto ograniczenia aparatów zabezpieczeniowych spowodowane podwyższoną temperaturą występującą wewnątrz rozdzielnicy.
W swojej funkcjonalności program umożliwia obliczenia szynoprzewodów i kabli w obudowie ogniochronnej klasy E30, E60 lub E90. Można zasymulować prowadzenie szynoprzewodu żywicznego typu LR o IP68 na zewnątrz budynku, a w budynku przejść na szynoprzewód wnętrzowy przez specjalne certyfikowane połączenie i zasilać maszyny przez skrzynki odpływowe w hali produkcyjnej.
W przypadku wyłączników nadprądowych, modułowych możliwe jest dostosowanie parametrów zwarciowych do charakteru instalacji. W obiektach przemysłowych aparaty są dobierane według normy IEC 60947-2, natomiast w budynkach mieszkalnych oraz w budynkach użyteczności publicznej według normy IEC 60898-1.
Program umożliwia dokonywanie obliczeń i doboru dla typowych układów rozruchowych, takich jak:
• układ o rozruchu bezpośrednim,
• układ gwiazda trójkąt,
• układ nawrotny,
• układ z softstartem,
• układ z zabezpieczeniem elektronicznym typu Simocode.

Rys. 4. Obliczanie odbiorników silnikowych Rys. 4. Obliczanie odbiorników silnikowych

Zabezpieczeniem głównym może być zarówno wyłącznik, jak i wkładka bezpiecznikowa. Co ważne, szczególnie w prze­myśle, można takie układy obliczać w sieciach o napięciu 400, 500 i 690 V.
W wersji Simaris design 9.0 nowością są odbiorniki silnikowe zasilane przez falownik (rys. 5). Poczynając od jednostek o mocy 0,55 kW, a kończąc na dużych szafowych falownikach nN o mocy 800 kW, dla napięć 400, 500 i 690 V. W obliczeniach można uwzględnić również wymagania związane z kompatybilnością elektromagnetyczną. W takim przypadku uwzględniony zostanie filtr liniowy oraz dławik sieciowy

Rys. 5. Obliczanie napędów zasilanych przez falownik nawet do 800 kW, dla napięć do 690 VRys. 5. Obliczanie napędów zasilanych przez falownik nawet do 800 kW, dla napięć do 690 V

Nastawa zabezpieczeń oraz koordynacja selektywności

Bardzo istotnym elementem pracy projektowej jest dobór nastaw zastosowanych zabezpieczeń. Właściwy dobór nastaw w sposób tradycyjny jest trudny i skomplikowany, wymaga szerokiego spojrzenia na aparaturę zabezpieczeniową rozpatrywanego układu sieciowego. Należy przeanalizować charakterystyki czasowo-prądowe pomiędzy aparaturą nadrzędną i podrzędną we wszystkich punktach sieci oraz tabele selektywności aparatów.
Simaris design powoduje, że czynności te stają się znacznie łatwiejsze dla użytkownika. Program daje możliwość ręcznej korekty nastaw wszystkich zabezpieczeń systemu w celu poprawy selektywności pracy. Każda zmiana jest natychmiast widoczna w postaci przesunięcia zmienianej części charakterystyki. Dla zabezpieczeń po stronie SN istnieje możliwość wyboru charakterystyk zależnych, wydatnie poprawiających koordynację zabezpieczeń, począwszy od strony pierwotnej transformatora SN/nN, a na ostatnim najmniejszym zabezpieczeniu nN skoń­czywszy.
Program sygnalizuje, czy osiągnięto pełną, czy też częściową selektywność. Dla selektywności częściowej podana jest wartość prądu zwarciowego, do którego aparat jest selektywny.
Stosując przebadane ze sobą aparaty firmy Siemens można w wielu przypadkach uzyskać pełną selektywnością obliczanej sieci. Oznacza to, że w przypadku awarii zostanie wyłączona tylko ta część sieci, w której nastąpiło uszkodzenie. W ten sposób do minimum ograniczone zostają błędne i zbędne zadziałania aparatury zabezpieczeniowej.
Program funkcjonuje w oparciu o bazę produktów i urządzeń firmy Siemens. Można korzystać z szerokiej i kompletnej gamy transformatorów, generatorów, aparatów zabezpieczeniowych i szynoprzewodów, poczynając od najmniejszych – o prądzie znamionowym 63 A – a kończąc na szynoprzewodach wysokoprądowych do 6300 A i napięciu pracy do 1000 V dla różnych dedykowanych zastosowań.

Rys. 6. Nastawy i koordynacja zabezpieczeń dają możliwość uzyskania pełnej selektywnościRys. 6. Nastawy i koordynacja zabezpieczeń dają możliwość uzyskania pełnej selektywności

Podsumowanie

Simaris design jest programem przyjaznym dla użytkownika. Obsługuje się go intuicyjnie, podobnie jak narzędzia typu AutoCad. Pozwala na szybką budowę schematu. Szybko i prosto można dokonać korekt i modyfikacji. Program umożliwia budowę własnej bazy danych z pojedynczymi odbiorami, jak i z całymi fragmentami schematu, co bardzo przyspiesza pracę. Te właściwości w połączeniu z szybkością procesu obliczeniowego skutkują możliwością szybkiego stworzenia nowej wersji projektu oraz elastycznego reagowania na zmiany w topologii przy niewielkim nakładzie pracy. Interfejs językowy pozwala na stworzenie projektu w jednym języku, a wyeksportowanie go w innym.
Simaris design jest narzędziem, z którego polscy projektanci korzystają chętnie i często. Polska zajęła II miejsce na świecie w liczbie instalacji tego programu. Narzędzia uzupełniające, takie jak Simaris Projekt i Simaris Curves, tworzą platformę, dzięki której projektant może szybko i sprawnie wykonać projekt.

Grzegorz Limburski
Autor jest pracownikiem
firmy Siemens

Aktualności

Notowania – GIE

Wyniki GUS

Archiwum

Elektrosystemy

Śledź nas