ABB wprowadza na rynek nową generację wyłączników powietrznych niskiego napięcia – Emax 2. Aparaty są wytwarzane w zakładach ABB Sace we Włoszech. Ze znanymi dobrze polskiemu odbiorcy Emaxami łączy je tylko nazwa i zastosowanie. W rzeczywistości są to zupełnie nowe wyłączniki, o innowacyjnej konstrukcji mechanicznej i elektrycznej.

Zabezpieczenia wyłącznika Emax 2 wyposażono w najnowsze rozwiązania elektroniczne, precyzyjnie nadzorujące zachowanie się kontrolowanych systemów, reagujące bezbłędnie i niezawodnie w sytuacjach zagrożenia. Oprócz eliminowania wszelkich niebezpieczeństw w przypadku zakłóceń i awarii, aparaty posiadają wiele przydatnych funkcji dodatkowych.

Konstrukcja

Istotną cechą wyłączników Emax 2 są zmniejszone wymiary. Np. nowy Emax E2.2, 3-biegunowy, na prądy do 2500 A może być zainstalowany w przedziale rozdzielczym o szerokości 400 mm. Oznacza to znaczną redukcję wymiarów rozdzielnic, skrócenie kosztownych systemów szyn zbiorczych, a tym samym ograniczenie wydatków na same rozdzielnice, jak i przeznaczane dla nich pomieszczenia. Zmniejszenie gabarytów to efekt zastosowania nowatorskiego mechanizmu operacyjnego polepszającego kinematykę urządzenia i parametry elektryczne. W ramach tego projektu wykonano innowacyjne moduły biegunów wyłącznikowych o ograniczonych stratach cieplnych, wyposażone w ulepszony system gaszenia łuku (z nowymi komorami o zmniejszonej emisji gazów i przegrodami odcinającymi łuk). Wyłączniki wyposażono w nowe uniwersalne zaciski o zmniejszonych odstępach i lepszym odprowadzaniu ciepła. Zaciski te pozwalają na uproszczenie doprowadzeń szynoprzewodów wielopasmowych i pojedynczych. Nowa konstrukcja daje użytkownikowi możliwość zadecydowania, czy biegun neutralny ma się znaleźć po lewej, czy po prawej stronie wyłącznika.

Rys. 1. Nowe wyłączniki Emax 2 firmy ABB

Przedziały aparatów przeznaczone do montażu akcesoriów wyposażono w osłony z tworzywa sztucznego, zapewniając pełną ochronę użytkowników w postaci podwójnej izolacji. Dostęp jest uproszczony i nie wymaga demontażu pokrywy przedniej wyłącznika, lecz tylko jej fragmentu osłaniającego wnękę dla akcesoriów. Kaseta wersji wysuwnej została wyposażona dodatkowo w wysuwane teleskopowe wsporniki, które umożliwiają bardzo łatwe i bezpieczne umieszczenie części ruchomej w saniach i wsunięcie całości do kasety.
Podłączenia zewnętrzne obwodów wtórnych wyłączników Emax 2 realizowane są za pomocą specjalnych złączek z zaciskami sprężynowymi, które wsuwa się w odpowiednie gniazda. Wyeliminowano w ten sposób złącza śrubowe. Dodano także oznaczenia akcesoriów do adresów wewnętrznych listwy zaciskowej, upraszczając i skracając proces montażu. Aby zoptymalizować do końca posługiwanie się akcesoriami, wydzielono środkową część listwy zaciskowej obwodów wtórnych i przeznaczono ją do montażu modułów dodatkowych dla zabezpieczeń. Wyłącznik, będzie dostępny w wersji stacjonarnej oraz wysuwnej, a także jako rozłącznik lub w wersjach pochodnych (uziemniki, zwieracze, łączniki sekcyjne itp.).

Rys. 2. Zabezpieczenie Ekip Dip

Parametry użytkowe

Program produkcji Emax 2 obejmuje cztery modele wyłączników oznaczone: E1.2, E2.2, E4.2, E6.2., pokrywające zakres od 630 do 6300 A. Prądy znamionowe definiowane za pomocą wkładek znamionowych rozpoczynają się od 100 A. Napięcia pracy aparatów to 690 V AC, 1150 V AC (50-60 Hz) oraz 1000 V DC (wersje rozłącznikowe). Podstawowe dane przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1. Podstawowe dane wyłączników powietrznych Emax 2

Dzięki wszechstronnej palecie elastycznych zabezpieczeń, konfigurowanych zgodnie z potrzebami użytkownika, wyłączniki nadają się do stosowania we wszystkich aplikacjach, które mogą być zasilane z wielu źródeł i posiadać bardzo duże moce zwarciowe. Zdolność wyłączania zwarć dla napięć 440 V zapewniono do poziomu I_cu = 200 kA, przy prądzie I_cw (1s) = 120 kA. Przy napięciu 690 V zdolność zwarciowa sięga 120 kA. Te właściwości zapewniają spełnienie wymogów selektywności czasowej nawet w bardzo rozbudowanych systemach.

Zabezpieczenia

Wyłączniki są wyposażane w nowoczesne jednostki zabezpieczeniowe typu Ekip Dip, Ekip Touch, Ekip Hi-Touch. Ekonomiczna odmiana zabezpieczenia to nastawiana za pomocą mikroprzełączników jednostka Ekip Dip (rys. 2). Dostępne wersje LI, LSI, LSIG są wyposażone w układy do sygnalizacji przyczyny i czasu pobudzenia zabezpieczenia, zdolne do współpracy z multimetrami typu Ekip. Posiadają także pamięć termiczną zapobiegającą przegrzewaniu aparatów i możliwość wprowadzenia nastaw dla bieguna „N”. Ich podstawową zaletą, oprócz wszechstronnych zastosowań, jest prosta obsługa i przejrzystość nastaw.

Rys. 3. Zabezpieczenie Ekip Touch

W przypadku zabezpieczeń bardziej zaawansowanych Ekip Touch (rys. 3) i Ekip Hi-Touch (rys. 4) istnieje możliwość korzystania z podwójnych progów i podwójnych nastaw (Ekip Hi-Touch), a także zastosowania zabezpieczenia kierunkowego oraz kontroli synchronizacji. Są to właściwości ważne w przypadku sieci o złożonej strukturze, wymagającej niezawodnych, wyspecjalizowanych zabezpieczeń, które współpracują z kilkoma źródłami zasilania jednocześnie.
Zabezpieczenia Ekip Touch i Ekip Hi-Touch to rozbudowane jednostki z barwnymi ekranami dotykowymi, wyposażone w łatwy w obsłudze, intuicyjny interfejs. Dostępne odmiany pozwalają na ich funkcjonowanie jako zabezpieczenia typowo rozdzielcze lub dedykowane generatorowe i dedykowane do zarządzania poborem mocy. Ta ostatnia funkcja jest użyteczna w przypadku redukowania kosztów zużycia energii. Polega ona na ciągłym monitorowaniu poboru mocy i wyłączaniu określonych odbiorów (zgodnie z zaprogramowaną hierarchią) w sytuacjach, kiedy przekraczany jest uzgodniony z dostawcą limit zużycia. W algorytmie działania uwzględniony jest czas i wielkość przekroczenia w odniesieniu do poziomu uśrednionego. Jeden Emax 2 może objąć taką kontrolą do 15 aparatów zainstalowanych na odpływach (np. wyłączniki, styczniki).
Lokalizacja sterowanych urządzeń nie ogranicza się do jednej rozdzielnicy. Zarządzanie rozproszone energią może obejmować kilka rozdzielnic. Możliwa jest realizacja skomplikowanych scenariuszy, które obejmują określone sytuacje, np. zużycie energii w wyznaczone dni tygodnia lub we wskazanych godzinach w ciągu doby (dzień / noc). Zabezpieczenia mogą realizować funkcje pomiarów napięć, prądów, mocy, częstotliwości, cos φ itp. Mogą pełnić funkcję rejestratorów i analizatorów parametrów sieci.

Rys. 4. Zabezpieczenie Ekip Hi-Touch

Wymiana zabezpieczeń w wyłącznikach jest zabiegiem zbędnym. Wymieniać można wtyki znamionowe, aby zmienić parametry znamionowe wyłącznika, lub same panele operatorskie wyzwalaczy w celu rozbudowy funkcjonalności. Obie operacje są bardzo proste, ograniczają się wyłacznie do demontażu i montażu przednich modułów operatorskich w wykonaniu wtykowym. Czynności wymiany są przewidziane do przeprowadzenia przez użytkownika. Jednostki zabezpieczeniowe wyposażono w funkcje autotestu i monitoringu połączeń wewnętrznych. Dane związane z pobudzeniem są przechowywane i dostępne dla obsługi w sposób ciągły.

Komunikacja

Bardzo ważną cechą nowych wyłączników Emax 2 jest ich zdolność do funkcjonowania w zewnętrznych systemach komunikacji komputerowej. Określają ją dostępne protokoły komunikacyjne oraz pakiety danych, jakie mogą być wymieniane przez aparaty z infrastrukturą informatyczną. Możliwe do wykorzystania protokoły to: ModBus RTU, Profibus, DeviceNet, ModBus TCP, Profinet, Ethernet I/P,
IEC61850. Dodatkowo do dyspozycji użytkowników na elewacji zabezpieczeń umieszczono standardowe złącza USB. Dobranie odpowiednich modułów Ekip COM pozwala wyeliminować potrzebę stosowania kosztownych i skomplikowanych konwerterów. Aby zapewnić redundancję, należy skorzystać z modułu Ekip com R. W ramach możliwości komunikacyjnych można skorzystać z prostego systemu do nadzoru rozdzielnicy z wykorzystaniem panelu operatorskiego i modułu Ekip Link.

Rys. 5. Zabezpieczenie Ekip G-Touch LSIG

Funkcjonalność

Wyłączniki można stosować we wszystkich aplikacjach, w tym także Smart Grid. Interesującymi właściwościami charakteryzuje się wyłącznik E1.2, najmniejszy z całej grupy, o zakresie do 1600 A. Można go montować w pozycji poziomej i pionowej, dopasowując do możliwości przestrzennych i konstrukcyjnych danej rozdzielnicy. Wyłączniki większe od E1.2 mocuje się jak typowe wyłączniki powietrzne – w pozycji pionowej. Potrzeby w zakresie opomiarowania rozdzielnicy mogą być w pełni zaspokojone przez poszczególne aparaty dzięki funkcjom pomiarowym zabezpieczeń, a także udostępnianie w trybie komunikacyjnym. Dwuprocesorowe płyty główne zapewniają odpowiednią moc przetwarzania danych, a także stabilność w przypadku skrajnie trudnych wymagań. Jest to sporym udogodnieniem przy konstruowaniu aplikacji do wizualizacji i nadzoru obiektów oraz umożliwia redukcję kosztów takiej instalacji. Istnieje także możliwość korzystania z kilku protokołów jednocześnie oraz zapewnienia ich redundancji, co zwiększa bezpieczeństwo i niezawodność rozwiązań. Na uwagę zasługuje również możliwość konfigurowania i nastawiania funkcji zabezpieczeniowych bezpośrednio z programu do obliczeń elektrycznych i doboru aparatury DOC2. Dzięki tej funkcji można przenieść nastawy zabezpieczeń bezpośrednio z obliczeń projektowych do zabezpieczeń konkretnych wyłączników unikając pomyłek, które mogą pojawić się podczas manualnego dokonywania nastaw.
W przypadkach nadmiernych wzrostów temperatury można zastosować akcesoria wspomagające – wentylator wyłącznika wraz z przystawką sterującą.

Podsumowanie

Wyłączniki z rodziny Emax 2 to zaawansowane aparaty dostosowane do najcięższych warunków pracy od strony wymagań elektrycznych i aplikacyjnych, a także do współpracy z systemami zewnętrznymi. Kluczowym czynnikiem podczas konstruowania Emaxa 2 było bezpieczeństwo obsługi oraz instalacji chronionych przez te aparaty.

Wojciech Mazik
Autor jest pracownikiem
firmy ABB