Automatické přepínače pro fotovoltaiku a další unikátní české novinky na AMPER Brno

Společnost  BONEGA vyvinula unikátní, spolehlivý a výkonný automatický přepínač sítí.

Především v souvislosti s rozvojem fotovoltaických elektráren vzniká velká potřeba automaticky přepínat tento zdroj energie střídavě mezi prodejem do sítě a vlastní spotřebou (například pro dobíjení akumulátoru či ohřev vody, klimatizaci, atd.).

U čistě ostrovních systémů chtějí mnohdy uživatelé zase automaticky přepínat mezi předem určenou předností ohřevu vody a po dosažení požadované teploty přepnout na dobíjení akumulátoru a při poklesu teploty pod určitou hranici naopak. 

Navíc se odborníci z oboru shodují, že u fotovoltaiky není vhodné svěřit přepínání sítí a tím věškeré zátěže domu střídači. U něj se pak významně snižuje životnost, střídač má svá proudová omezení a při jeho poruše není konečný uživatel schopen bez zásahu elektrikáře přepnout síť. Investice do samostatného přepínače tak může mít velmi rychlou návratnost.

Další uplatnění nachází automatický přepínač například v případě výpadku tepelného čerpadla, kdy se ohřev přesměruje na jiný zdroj. V průmyslu, zemědělství či vodárenství může jít provozovateli o to, aby po výpadku prioritního zdroje elektrické energie přešlo fungování spotřebiče automaticky na záložní zdroj. Případně v různých technologiích je nutné přepínat zpětný chod (reverzace) atd.
Jedna z významných a základních funkcí je tedy ta, že po výpadku hlavní sítě automaticky přepne na záložní síť. Po náběhu hlavní sítě zase automaticky vypne záložní síť a sepne provoz přes hlavní síť.

Více ve videu: https://www.youtube.com/watch?v=OqW2G3BNpd4

Pro českou firmu BONEGA® bylo vyvinutí automatického přepínače velkou výzvou neboť stávající řešení byla buď složitá a drahá nebo velmi málo odolná požadovanému provoznímu zatížení. Jedním z typů přepínačů jsou na trhu i kombinované přístrojové sestavy s využitím stykačů. Ty jsou však podle informací z praxe velmi málo spolehlivé (kontakty zůstanou někdy zapečené, vzniká nežádoucí opalování kontaktů a tím přechodový odpor a vysoká teplota, zabírají hodně místa, mají dlouhé hoření elektrického oblouku, atd.). U mnohých stávajících řešení tak hrozí nežádoucí a především velmi nebezpečné „potkání“ dvou elektrických sítí.

Cílem tedy bylo vyvinout takovou přístrojovou sestavu, která by byla VELMI spolehlivá, relativně jednoduchá, bezpečná, levná s rychlou návratností, úsporná z pohledu spotřeby elektrické energie a dokázala přepínat sítě při maximální provozní zátěži. 

Koncepce vycházela z nutnosti samostatného jištění každé sítě, a proto jsou k přepínání s mnoha výhodami využity jističe BONEGA 1P+N nebo 3P+N a jejich příslušenství.

Volba přístrojové sestavy tedy jednoznačně padla na řešení takové sestavy pomocí:

A. Jističů

Jističe jsou svou konstrukcí přímo předurčeny k vypínání či zapínání při vysoké energetické zátěži se současnou schopností rychlého přerušení vzniklého elektrického oblouku mezi kontakty s maximálním omezením jejich opalování. Toto obecně řeší u jističů kvalitní vynašeče oblouku od kontaktů, zhášecí komora a systém chlazení. U jističů BONEGA® k tomu přibývá schopnost mimořádně rychlého průběhu vypnutí všech tří etap:

■ etapa 1 - rozpojení kontaktů

■ etapa 2 - běh oblouku do komory

■ etapa 3 - ukončení hoření oblouku

Tento mimořádný čas od okamžiku zkratu až do jeho ukončení je v rozmezí maximálně 3 až 5 ms a to i při maximálním zatížení až 63A, charakteristiky D a současně při vypínací schopnosti 10 kA. Tento čas se téměř rovná rychlosti vypnutí u klasické tavné pojistky. Jiní výrobci se obvykle pohybují v hodnotách podstatně vyšších. Navíc u jističů BONEGA® P-E-P není dosaženo vysoké rychlosti vypnutí na úkor vyššího obloukového napětí, které velmi zvyšuje riziko poškození jištěných zařízení (např. motorů). Obloukové napětí je ve srovnání s jinými jističi shodné, spíše ještě nižší. Čím dříve je tedy celý zkratový proces ukončen, tím menší hrozí poškození připojených zařízení a vedení. 

Dalším faktorem proč použít jističe pro přepínače je jejich schopnost snížit nežádoucí energii v průběhu zkratu. Obecně platí, čím menší energie vznikne v průběhu zkratu, tím menší je nebezpečí poškození připojených spotřebičů. Jedná se u veřejnosti o často opomíjenou, avšak velmi podstatnou vlastnost jističe. 

Kvalita ochrany u jističe je tedy daná i množstvím energie, která „protéká“ jističem v průběhu zkratu. Její velikost je dána vztahem: E = I2.t. Jak z uvedeného vztahu vyplývá, vysoká rychlost vypnutí jističů BONEGA® P-E-P snižuje i tuto nežádoucí energii. 

Norma ČSN 60898+A1/A11 stanovuje limity energie, na základě kterých jsou jističům přiřazeny jednotlivé třídy. Na jističi je třída podle normy označena v rámečku pod vypínací schopností (např. pro 10 000A třída 3). Jističe BONEGA® bez problémů dosahují limitů 3. (nejvyšší možné) třídy omezení energie podle ČSN 60898+A1/A11, a to i u jmenovité

10 kA vypínací schopnosti.

Významnou funkcionalitou pro automatické přepínání je středová signalizace poruchy pomocí středové polohy páčky. Ta hraje velmi zásadní roli jak pro automatické přepínání sítí, tak především pro ruční přepínače, které má firmy BONEGA® také ve své nabídce.

B. Příslušenství k jističům, jako jsou nahazovače, podpěťové spouště atd.

1. Nahazovače:

Řešení zapínání a vypínání jističů pomocí motoricky poháněného „nahazovače“ přineslo nemalou úsporu elektrické energie (na rozdíl od stykačů), neboť v klidovém stavu je spotřeba nahazovače téměř nulová (mimo svícení malé LED). 

2. Podpěťová spoušť:

Volba připojit k jističům i podpěťové spouště navíc s pomocnými kontakty (vše jen v jednom modulu šířky 18 mm) signalizujícími polohy jističe porucha, vypnuto a zapnuto nebyla náhodná. Podpěťové spouště s křížovým propojením slouží nejen k řízení automatického přepínání, ale také jako další bezpečnostní pojistka. V případě, že by nahazovač pozbyl funkci vypnutí, tak podpěťová spoušť po přerušeném napájení zajistí okamžité vypnutí (shození) jističe. 

3. Jištění samotných ovládacích obvodů:

Při konstrukci nebylo podceněno ani to, aby oba ovládací obvody byly z bezpečnostních důvodů spolehlivého provozu jištěny 2A jističi. Ty mají navíc i vhodnou servisní funkci, neboť při jejich vypnutí dojde k přesunu jističů u obou sítí do polohy vypnutu. V této chvíli je také možné z bezpečnostních důvodů ještě i mechanicky zablokovat „nahazovač“ proti sepnutí.

Po několika prototypových verzích tak vznikla hlavně z výrobků BONEGA® unikátní, bezpečnější, spolehlivější a prostorově méně náročná přístrojová sestava pro přepínání sítí nejen pro fotovoltaiku a tepelná čerpadla, ale i pro další domácí či průmyslové aplikace.

Jak zařízení funguje:

Provozovatel má například dvě sítě (hlavní a záložní), které se nesmí současně sepnout. Každá ze sítí je obvykle již jištěna (jističem, proudovým chráničem, chráničojističem). Pokud se pro tyto sítě přiřadí automatický přepínač, tak se po výpadku hlavní sítě automaticky přepne na záložní síť. Po náběhu hlavní sítě se zase automaticky vypne záložní síť a sepne se provoz přes hlavní síť.

Touto koncepcí automatického přepínání sítí přes jističe vznikly významné výhody:

Každá ze sítí, ať už je to prioritní či záložní požaduje pro svou ochranu jištění pomocí jističů. Tyto jističe pro obě sítě zajišťují již jističe v samotné sestavě automatického přepínače. To samo o sobě již zlevní pořizovací náklady na celkové řešení elektrické instalace a tato kombinace tak nezabere v rozvaděči tolik místa.

Aby bylo dokonale zabezpečeno oddělení obou sítí, tak je u obou zajištěno odepínání „N“ vodičů. Je to docíleno pomocí jističů 3P+N (pro třífázové sítě) a jističů 1P+N (pro jednofázové sítě). Přerušení „N“ vodiče u těchto přístrojů funguje tak, aby byla do poslední chvíle zabezpečena ochrana. To znamená, že při zapnutí jističe proběhne nejprve spojení „N“ a pak až fází. Při vypnutí jističe dojde nejprve k přerušení fází a až naposled k přerušení „N“. Poznámka: tuto funkcionalitu stykač nezabezpečí.

Pro projektování a především pro bezpečné provozování může být každá větev (zdroj, síť) jištěna jinými jmenovitými proudy (od 1 do 63A) a charakteristikami (B,C,D) čímž se tak řešení přizpůsobuje různým zátěžím.

Automatické přepínání může být jak pro jednofázové i vícefázové provedení. 

Provozní spotřeba elektrické energie je díky nahazovačům minimální.

Kde je například potřeba spolehlivého přepínání sítí:

► přepínání z ostrovního systému FVE na distribuční síť a obráceně

► při výpadku se tepelné čerpadlo přepne na přímotopy

► přepínání ze sítě na záložní zdroje

► okamžité přepnutí čerpadla v poruše na náhradní čerpadlo

► přepínání dopředného a zpětného chodu

► přepínání hvězda trojúhelník, atd.

Základní cena třífázového provedení automatického přepínače s jističi 3P+N je aktuálně včetně nástěnného plastového rozvaděče cca 12.000 Kč bez DPH.

Ruční přepínač BONEGA 

Proč zbytečně kupovat přepínač sítí, když pro obě sítě stejně potřebujete jištění? Stačí k jističům BONEGA přidat podpěťovou spoušť s pomocnými kontakty a je to!

Firma BONEGA má ve svém sortimentu také ruční přepínač sítí vytvořený na podobném principu, tedy s využitím dvou jističů 3P+N nebo 1P+N a podpěťových spouští s pomocnými kontakty. Podpěťové spouště zabezpečují svým křížovým zapojením a ve spolupráci se středovou signalizací poruchy u jističů BONEGA nemožnost sepnout obě sítě současně.
Jedná se o levnější ruční provedení přepínání sítí na rozdíl od uvedeného automatického. Vychází zase z řešení pomocí jističů a příslušenství.

Jak zařízení funguje: Máme například dvě sítě (prodej do distribuce a bateriové úložiště), které se nesmí současně sepnout. Každá ze sítí je obvykle již jištěna (jističem, proudovým chráničem, chráničojističem). S výhodou lze k těmto jistícím zařízením přiřadit příslušenství BONEGA®. Kombinace spolehlivě zajistí, aby nedošlo současně k ručnímu sepnutí obou jističů. Pokud je například již sepnut první jistič pro prodej do distribuce a uživatel se pokusí o zapnutí druhého jističe pro bateriové úložiště, tak se zapínací páčka u tohoto druhého jističe nachází ve své středové poloze. Pokus o posun páčky do polohy sepnuto je sice možný, ale jen samotné páčky nikoli vnitřního mechanizmu jističe, který zůstává v poloze vypnuto. Uživatel tak musí nejprve páčku druhého jističe „natáhnout“ směrem do pozice vypnuto a páčku přesunout do pozice zapnuto. Při tomto pohybu dojde automaticky přes příslušenství jističe k pokynu vypnout první jistič. V této chvíli zůstávají oba obvody bezpečně vypnuty a galvanicky odděleny. Teprve nyní může uživatel přesunem páčky druhého jističe z pozice vypnuto do pozice zapnuto spustit druhou síť. Stejně tak je tomu v obráceném pokusu pro sepnutí prvního jističe, když bude sepnutý druhý jistič.

Základní cena třífázového provedení ručního přepínače s jističi 3P+N je aktuálně cca 2.100 Kč bez DPH.

Zveme Vás také na veletrh AMPER - pavilon P, stánek 6.14

na brněnském výstavišti od 21. do 23.3.2023 

Mimo výše uvedených přepínačů Vám rádi představíme: 

Náhrada stykačů v rozváděčích.

Proč ne stykače:

► stykače odebírají pro svůj provoz trvale energii

► mnohdy nejsou konstrukčně dobře odolné silnému elektrickému oblouku

► některé provedení mají malou životnost a nízkou spolehlivost.

Proč nahazovače v kombinaci s jističem, proudovým chráničem či RCBO:

► nahazovače odebírají pro svůj provoz energii jen při přesunu páčky jinak ne

► jističe jsou konstrukčně dobře odolné na spínání při plné zátěži

► řešení zabírá v rozvaděči méně místa

► součástí je i indikace stavů

► pro fotovoltaiku jsou i speciálně vyvinuté nahazovače pro ovládání jističů přes pokyny z HDO či jiných podobných zařízení (plně tak nahradí stykače v AC části rozvaděče pro fotovoltaiku, atd.).

Typové rozváděče pro fotovoltaiku

• DC rozváděče

• AC rozváděče

• rozváděče pro dobíjecí stanice Wallbox

• automatické přepínače sítí

• ruční přepínače sítí

• a další kombinace

Inovované signalizátory – www. signalizator.cz.

Ověření návrhu rozváděče – významné inovace – www.navrh-rozvadece.cz

Chytré hospodaření s vodou a elektřinou – kdo chce šetřit, musí nejprve měřit – www.chytrevodomery.cz

Těšíme se na vaši návštěvu. 
S pozdravem
Dipl. ing. Roman Hudeček
BONEGA
www.bonega.cz
navrh-rozvadece.cz
signalizator.cz
chytrevodomery.cz
696 66 Sudoměřice nad Moravou 302
email: roman.hudecek@bonega.cz
tel./fax: (+420) 518 335 216

mobil: (+420) 603 542 347