Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 8-9/2017 vyšlo
tiskem 5. 9. 2017. V elektronické verzi na webu od 5. 9. 2017. 

Téma: 59. mezinárodní strojírenský veletrh v Brně; Elektrotechnika v průmyslu

Hlavní článek
Palivové články
Renesance synchronních reluktančních motorů
Návrh aktuátoru pracujícího s magnetickým polem

Aktuality

Na veletrhu FOR ARCH najdou lidé na osm stovek expozic a bezplatná poradenská centra Ve dnech 19. – 23. září 2017 se koná 28. ročník mezinárodního stavebního veletrhu FOR…

Technologické Fórum 2017 – jedinečné setkání odborníků stavebního trhu Premiéru na letošním ročníku mezinárodního stavebního veletrhu FOR ARCH bude mít…

Od 1. září začne ve společnosti ČEZ fungovat nová divize Jaderná energetika Šest jaderných bloků, přes dva tisíce zaměstnanců včetně týmu, který zodpovídání za…

FOR ARCH 2017 přinese řadu zajímavých soutěží a konferencí Osmadvacátý ročník mezinárodního stavebního veletrhu FOR ARCH, který se uskuteční ve…

Premiér navštívil hlavní sídlo provozovatele přenosové soustavy Předseda vlády Bohuslav Sobotka a ministr průmyslu a obchodu Jiří Havlíček se přímo na…

Generační změna ve skupině LAPP S účinností od 1. července 2017 odstoupila Ursula Ida Lapp, spoluzakladatelka skupiny…

Více aktualit

Nouzové napájení budov elektrickou energií

Plk. Ing. Jan Čapek, Hasičský záchranný sbor Moravskoslezského kraje
Ing. Karel Kuchta, CSc., Phoenix-Zeppelin, spol. s r. o., Energetické systémy
 
Tento příspěvek volně navazuje na článek Nouzové napájení v budovách, který byl zveřej­něn v časopisu Elektro 3/2010. Šlo o překlad původního německého článku z roku 2008. Problematika popisovaná v tomto zahraničním článku však byla v České republice již řešena (a vyřešena) podstatně dříve.
 
Česká republika byla v uplynulých letech několikrát jen krůček od plošného výpadku elektrické energie (blackoutu). Nejdramatičtěj­ší situace nastala 24. července 2006, kdy sice nedošlo k typickému blackoutu ve smyslu fa­tálního dopadu na odběratele, ale došlo k roz­padu přenosové sítě společnosti ČEPS (Česká přenosová soustava, a. s.) na dva ostrovní sys­témy (někdy se pro tento stav používá termín grayout). V poslední době dochází také ke kli­matickým událostem, jako jsou např. povodně, větrné a sněhové kalamity apod. Typickou si­tuací při těchto událostech je stav, kdy základ­ní příčina (vysoký stav hladiny řek, síla větru, množství sněhu) pomine, nicméně přenosová vedení v distribuční síti jsou natolik poškoze­na, že ještě několik dní po mimořádné událos­ti nelze zajistit napájení objektů kritické in­frastruktury elektrickou energií. Přitom právě funkčnost těchto objektů (oblast energetiky, vodního hospodářství, potravinářských a zdra­votnických zařízení, dopravy apod.) je klíčo­vá pro obnovu normálního života v postižené oblasti. Část těchto objektů nebývá vybavena záložními zdroji.
 
Typickým příkladem je událost při sně­hové kalamitě, ke které došlo v ČR 13. až 18. října 2009. V některých oblastech na­padlo až 50 cm sněhu, který zablokoval do­pravu a lámal stromy, na kterých ještě bylo listí. V Jablonci nad Nisou pak došlo k situ­aci, kdy městská teplárna byla bez dodávky elektrické energie a neměla ani záložní ener­getický zdroj pro nouzový provoz.
 
Paradoxně bylo velkým štěstím pro oby­vatele Jablonce, že městská teplárna má zá­sobování elektrickou energií řešeno zvláštní linkou 22 kV. Stromy, které na toto vedení na několika místech popadaly, sice vyřadily teplárnu na mnoho dní z provozu, ale město mělo elektrické energie dostatek.
 
Když bylo jasné, že oprava distribučního vedení 22 kV nebude možná dříve než za ně­kolik dní (až se do lesní nepřístupné oblasti dostane příslušná technika), bylo nutné vyřešit problém připojení náhradního dieselgenerátoru do rozvodny teplárny. Technologie teplárny ne­byla vůbec na tuto situaci připravena a jen díky mimořádné iniciativě vedení teplárny i provoz­ních pracovníků se podařilo provizorně upravit rozvodnu v části vn i nn tak, aby při příjezdu nouzového agregátu bylo možné ihned připo­jit nové kabely a teplárnu postupně spouštět.
 
Mnoho obdobných situací řešili hasiči v Moravskoslezském kraji při povodních v le­tech 1996, 1997 a při jiných velkých zásazích. Bohužel k tomuto účelu hasiči nedisponova­li vhodnou technikou. Na základě těchto ne­gativních zkušeností byl schválen projekt, na jehož základě měla být řešena uvedená pro­blematika nouzového napájení.
 
V zásadě byly projednávány tyto problé­mové okruhy:
  1. kdo by měl nouzové zásobování objektů kritické infrastruktury řešit,
  2. optimální výkon nouzového zdroje pro ob­jekty kritické infrastruktury,
  3. provozní bezpečnost,
  4. možnost paralelního spojování agregátů do společné zátěže,
  5. organizační zajištění přípravy objektů kri­tické infrastruktury na eventuální použití kontejnerů HZS.

1. Kdo by měl nouzové zásobování objektů kritické infrastruktury řešit

 
Primárně tento úkol náleží organizaci za­bezpečující distribuci elektrické energie, jak bylo již zmíněno. K výpadkům však zpravidla dochází v případech velkoplošných mimořád­ných událostí (vichřice, povodně apod.), kdy pracovníci této organizace zabezpečují odstra­ňování poruch na vedení a nemají možnost řešit zásobování z elektrocentrál v rozumné době. Naproti tomu existuje mnoho objektů kritické infrastruktury, jejichž delší odpoje­ní od sítě může mít fatální důsledky na zdra­ví a majetek občanů. Tyto objekty jsou sice mnohdy vybaveny vlastním záložním zdrojem, ale i on může mít poruchu. Nejsou-li vůbec tyto objekty vybaveny záložním zdrojem, musí být nouzové napájení řešeno externě. Jednot­ky hasičských záchranných sborů (HZS) jsou schopny zasáhnout v podstatě okamžitě po po­žadavku na nouzové napájení, navíc disponu­jí vhodnou technikou a kvalifikovaně vyškole­ným personálem. Jejich použití je rychlé, není však v žádném případě vhodné tohoto způso­bu využívat pro dlouhodobé náhradní zásobo­vání – to by měl zajistit distributor.
 

2. Optimální výkon nouzového zdroje pro objekty kritické infrastruktury

 
Hasičské jednotky jsou standardně vyba­vovány elektrocentrálami o výkonu 4 kW. Tyto náhradní zdroje jsou umístněny zpravi­dla na vozech prvního sledu a jejich použití kryje spotřebu osvětlovacích souprav a dal­ších agregátů při likvidaci mimořádné udá­losti (požár, povodeň). V žádném případě je ale nelze použít k napájení budovy. Jednak nestačí výkonově (kromě toho elektrocentrá­ly tohoto typu nejsou v žádném případě urče­ny pro paralelní provoz), jednak jsou součás­tí vozidla a po skončení zásahu jednotky by elektrocentrála již nebyla k dispozici.
 
Pro krytí spotřeby elektrické energie po zásahu hasičských jednotek je lepším řešením použití výkonnější elektrocentrály. Instalace takové elektrocentrály samozřejmě nezbavuje smluvního dodavatele elektrické energie po­vinnosti dodávku zajistit. Dodavatelé elektric­ké energie mají k dispozici flotily mobilních zdrojů, při mimořádných událostech velkého rozsahu však nestačí instalovat tyto zdroje ve všech postižených lokalitách. Navíc rychlost jejich operačního použití se s činností hasič­ských záchranných sborů, které jsou v nepře­tržitém pohotovostním režimu s dojezdovou dobou v řádu minut, vůbec nedá srovnávat.
 
Na základě zkušeností Hasičského zá­chranného sboru Moravskoslezského kraje (HZS MSK) s použitím vlastních elektro­centrál, popř. elektrocentrál ze státních hmot­ných rezerv, byla zvolena mobilní konstrukce elektrocentrály (obr. 1) o výkonu 250 kV·A.
 
Po úvahách o koncepci zařízení, které pro­běhly v letech 2001 až 2002, byl v roce 2004 vyroben prototyp mobilní elektrocentrály. Od začátku byl jasný požadavek, že nejde o sa­mostatnou elektrocentrálu, ale kompletní za­řízení, včetně rozváděčů, jištění, kabeláže, nádrže paliva pro minimálně osm hodin pro­vozu a dalšího příslušenství. Elektrocentrá­la je umístěna v kontejneru, který lze snadno transportovat univerzálním nosičem kontejne­rů (obr. 2) o nosnosti 10 t. Ten je u HZS MSK rutinně využíván pro přemísťování mnoha specializovaných kontejnerů při řešení mimo­řádných událostí. Současně je připravena i va­rianta o menším výkonu 68 kV·A, pro kterou je k dispozici nosič o nosnosti 4 t.
 
Elektrocentrála EC250 byla nedávno úspěšně použita např. při již zmíněné kala­mitě v říjnu 2009 (zajištění plného provozu Dětského Domova v Čeladné).
 

3. Provozní bezpečnost

 
Již při konstrukci prototypu kontejneru EC250 je objevil závažný problém související s bezpečností. Předpisy striktně vyžadují u mo­bilních elektrocentrál instalaci proudového chrániče. V případě připojování standardních zátěží, jako jsou osvětlovací soupravy, mobil­ní čerpadla a další agregáty na elektrický po­hon (v zásadě to jsou vše spotřebiče s pohyb­livým přívodem), tam má tento požadavek své opodstatnění a není s jeho splněním žádný pro­blém. Všechny zmíněné spotřebiče totiž pracují v pětivodičové soustavě. Problém nastane, když je zátěž realizována ve čtyřvodičové soustavě. U budov a objektů je tomu tak vždy.
 
Tento problém se podařilo již při vývo­ji a výrobě prvního prototypu vyřešit tak, že část výstupních kabelů elektrocentrály byla realizována v pětivodičové soustavě a část, u níž se předpokládalo použití k napájení budov, v soustavě čtyřvodičové s tím, že ma­nipulovat s těmito kabely může výhradně elektrotechnicky způsobilá osoba. Použilo se ustanovení, které u zařízení, jež neodpovídají předpisům, umožňuje aplikovat tzv. speciál­ní přístup. Příslušné kabely byly tedy ozna­čeny výstražnými tabulkami a organizačním opatřením v rámci HZS bylo zajištěno, že ve velitelské četě výjezdové skupiny (která při zásahu kontejner EC 250 použije) bude elek­trotechnicky způsobilá osoba.
 
Další problém nastal při dokončení proto­typu, kdy bylo třeba vykonat výchozí revizi na celý kontejner. Revizní technik totiž od­mítal vydat revizní zprávu na zařízení, které není ve stoprocentním souladu s předpisy. Na základě doporučení inspekční organizace ITI byla zpracována podrobná metodika školení obsluhujícího personálu a zpracována orga­nizační a technická opatření u provozovatele kontejneru. Současně byly vykonány rozsáhlé testy ve zkušebně VUPV Vyškov, zaměřené především na vypínací charakteristiky při po­užití instalovaných kabelů v kontejneru. Poté bylo možné úspěšně vykonat výchozí revizi elektrocentrály i s příslušenstvím.
 
Tím ale celý příběh nekončí. V okamžiku prvního operačního použití se objevil další problém: připojení elektrocentrály na objekt má charakter tzv. provizorní přípojky. Bohu­žel neexistuje jednoznačný výklad, zda na ta­kovéto provizorní přípojce musí být vykoná­na revize, či nikoliv. Navíc instalace elektro­centrály se předpokládá v reálných situacích, kdy odpovědný pracovník, realizující připo­jení kontejneru, pracuje pod silným psychic­kým tlakem. Nepozornost, omyl nebo chyba může vést k vážným následkům.
 
Jako optimální řešení se zdá být stálá in­stalace přípojného místa pro připojení kon­tejneru na hraně budovy. Toto přípojné místo se realizuje na základě schváleného projektu, zkontroluje se a vykoná se na něm výchozí revize. Přípojné místo se vytvoří za měřicím bodem dodavatele elektrické energie. Připoje­ní objektu na záložní zdroj je pak velmi rych­lé – trvá jen několik minut. Náklady na zří­zení přípojného místa jsou zanedbatelné ve srovnání se škodami, které by vznikly vyřaze­ním objektu kritické infrastruktury z provozu.
 
Takto realizovaným přípojným místem lze usnadnit identifikaci skutečného připojení ob­jektu na veřejnou síť a jeho případné odpoje­ní (určitě lépe než na fotografii v původním článku). Zásah hasičských jednotek je pak daleko efektivnější.
 

4. Možnost paralelního spojování agregátů do společné zátěže

 
Energokontejner EC 250 byl navržen také pro možnost spojení několika těchto kontej­nerů do společné zátěže tak, aby bylo možné „vyskládat“ požadovaný celkový výkon sou­stavy pro zásobování velkých celků.
V současné době jsou u HZS MSK k dis­pozici dva tyto kontejnery a zmíněný způsob provozu byl úspěšně vyzkoušen.
 

5. Organizační zajištění přípravy objektů kritické infrastruktury na eventuální použití kontejnerů HZS

 
Nejefektivnější a nejbezpečnější způsob připojení objektů je prostřednictvím předem připraveného a zrevidovaného rozhraní. K to­muto účelu byl na základě usnesení bez­pečnostních rad statutárního města Ostravy a Moravskoslezského kraje odeslán správcům objektů kritické infrastruktury dopis primáto­ra a dopis hejtmana, který tyto subjekty vy­zval k realizaci úprav, které by vedly k mož­nosti připojení externího náhradního zdroje.
 
Po vykonání provozních zkoušek a výro­bě dalších kusů byl zorganizován seminář pro technické pracovníky útvarů HZS ČR a dal­ších subjektů kritické infrastruktury. Další seminář, na kterém budou prezentovány zku­šenosti z operačního použití elektrocentrál EC250, proběhne ještě v tomto roce.
 
Obr. 1. Mobilní elektrocentrála EC 250
Obr. 2. Mobilní elektrocentrála EC250 na nosiči