Aktuální vydání

celé číslo

08

2021

Digitální transformace a konvergence provozních, informačních a inženýrských systémů

Výzkum, vývoj a vzdělávání v automatizaci

celé číslo

Budicí systémy ZAT

Budicí systém je obecně zařízení zajišťují regulaci napětí a řízení elektrických generátorů. Skládá se z regulátoru napětí (označovaného anglickou zkratkou AVR – Automatic Voltage Regulator) a výkonové části. 

Společnost ZAT, a. s., realizuje kompletní dodávky řídicích a informačních systémů převážně k použití v průmyslu a energetice. Jedním z jejích významných produktů jsou budicí systémy využívající moderní číslicový regulátor buzení ZAT AVR Z110A, založený na prvcích řídicího systému ZAT SandRA (Safeand Reliable Automation). Regulátor je určen pro elektrické generátory ve vodních, tepelných i jaderných elektrárnách.

Regulátor buzení AVR Z110A může být adaptován pro různé typy budicích systémů, např. statické budicí systémy (s budicím transformátorem nebo pomocným střídavým budičem), budicí systémy se stejnosměrným budičem i bezkroužkové budicí systémy. Předmět dodávky může být dohodnut v širokých mezích od rekonstrukce samotné řídicí části budicího systému až po výměnu celého systému za nový. Nabízené služby obsahují návrh, dodávku, uvedení do provozu a záruční i pozáruční servis podle přání zákazníka. 

Historie budicích systémů ve společnosti ZAT

Obor „buzení“ má ve společnosti ZAT poměrně krátkou a zároveň i dlouhou historii. V minulosti byla jedním z významných dodavatelů budicích systémů firma Škoda Plzeň, kde jednou z mnoha tehdejších aktivit byla výroba elektrických generátorů a souvisejících elektronických a elektrických zařízení.

V roce 2003 společnost ZAT odkoupila aktivity firmy ŠKODA Controls týkající se řídicích systémů se zaměřením na energetiku. Jednou z důležitých činností zde bylo také uvádění do provozu a servis budicích souprav. Vlastní vývoj a projektování regulátoru buzení značky Škoda převzala firma Brush, se kterou společnost ZAT spolupracovala při výrobě a uvádění budicích systémů do provozu v letech 2003 až 2010. Logickým vyústěním těchto aktivit se stal záměr společnosti ZAT uplatnit na trhu vlastní technické řešení budicích systémů.

Zlomový byl v tomto ohledu ve společnosti ZAT rok 2009, kdy bylo rozhodnuto vyvinout vlastní regulátor buzení nové generace s ambicí výrazného uplatnění tohoto produktu na trhu. Hlavním cílem bylo vytvořit moderní produkt na bázi nejnovějších technických prostředků, vyznačující se špičkovými technickými parametry v porovnání se známou konkurencí. Dalším stěžejním hlediskem byla zajímavá budoucí tržní cena.

Ideovými „otci“ myšlenky byli zkušební technici, kteří se dlouhodobě specializovali právě na uvádění budicích systémů do provozu. Vývoj, realizace a zkoušky nového regulátoru proběhly v gesci oddělení technického rozvoje společnosti ZAT ve spolupráci se ZČU v Plzni.

V první fázi byl ukončen vývoj nového procesorového jádra. Potom bylo možné zahájit výrobu kompaktních řídicích systémů. S použitím tohoto jádra byl v další fázi postaven i nový kompaktní regulátor buzení generátoru s firemním označením AVR Z110. Výsledkem vlastního vývoje je vysoce moderní zařízení z pohledu konstrukčního zpracování a dosažených technických parametrů.

První realizovanou zakázkou na dodání budicího zařízení nové generace byla instalace nové řídicí části budicích souprav na dvou blocích vodní elektrárny Gabčíkovo (TG3, TG4; 2× 90 MW) v roce 2010 (obr. 1). V následujících letech byl nový regulátor zaváděn při realizaci dalších zakázek, např. na generátorech v Přerově a Gabčíkovu (TG1, TG2), ve Vítkovicích, v Dětmarovicích, Hodoníně a Třebovicích, ve Zlíně atd. Po technické stránce byl dále vylepšen ohledně komunikačních protokolů, byly úspěšně provedeny další zkoušky elektromagnetické slučitelnosti a dále vylepšeny jeho regulační vlastnosti. 

Současnost budicích systémů ve společnosti ZAT

Společnost ZAT své budicí systémy, díky znalosti problematiky na všech úrovních (vlastní vývoj, projektování, konstrukce a výroba ve společnosti ZAT), průběžně modernizuje. 

Technické parametry regulátoru buzení AVR Z110

Automatický regulátor buzení ZAT AVR Z110A je řešen jako jednodeskový modul. Na jedné desce plošných spojů jsou integrovány logické a spojité vstupy a výstupy, fázové řízení tyristorů, programovatelná hradlová pole, dva jednočipové mikropočítače architektury ARM a komunikační adaptéry rozhraní CAN, USB, RS-232/422/485 a Ethernet. Deska regulátoru opatřená konektory a svorkovnicemi je umístěna v plechové skříňce, kterou lze snadno namontovat do rozváděče (obr. 3).

Funkce regulátoru buzení

Regulátory buzení ZAT AVR Z110A zajišťují tyto hlavní funkce:

  • regulace napětí a jalového výkonu při přesnosti regulace napětí na svorkách generátoru v ustáleném stavu lepší než 0,5 %,
  • sesouhlasení napětí před přifázováním generátoru k elektrorozvodné síti,
  • nastavení nulového jalového výkonu před odpojením generátoru od sítě,
  • regulace budicího proudu při elektrickém brzdění, při zkouškách a při výpadku funkce měření statorového napětí,
  • invertorový chod tyristorového usměrňovače za účelem provozního odbuzení generátoru,
  • omezení statorového a rotorového proudu s proměnným zpožděním závislým na velikosti nadproudu,
  • omezení napětí a omezení přesycení (omezovač U/f),
  • hlídání meze podbuzení,
  • tlumení oscilací v budicím systému (systémový stabilizátor PSS3B).

Dále regulátory buzení zajišťují sekvenční řízení budicí soupravy, diagnostiku poruch a automatické přechody mezi kanály. 

Budoucnost budicích systémů ve společnosti ZAT

Technická úroveň a kvalita provedení budicích systémů značky ZAT zaručují jejich dlouhodobou konkurenceschopnost vzhledem k výrobkům ostatních renomovaných výrobců. Schopnost přizpůsobit produkt podle požadavků zákazníka je nejen v současnosti, ale i do budoucna základem úspěchu ve výběrových řízeních. Za tímto účelem má společnost připravena typová řešení budicích souprav se standardní výbavou, která lze posléze snadno a rychle realizovat. Zákazníci oceňují možnost výběru z několika typů výkonů a standardní výbavy. Nabídka sahá od jednoduchých kompaktních provedení pro nepřímé systémy buzení, přes různá předem připravená typová řešení až po složité redundantní systémy velkých výkonů s komfortní vizualizací a nadstandardní výbavou. 

Příklady použití

Během podzimu roku 2013 společnost ZAT předala do používání tyto tři budicí systémy s vlastními regulátory buzení:

  • Hodonín TG4, 71,25 MV·A, ČEZ, a. s.: dodávka budicího systému včetně budicího transformátoru, odpínače 10 kV, proudových transformátorů, elektrických ochran bloku a příslušné kabeláže; řídicí i výkonová část budicího systému jsou dvoukanálové; výkonová část z tyristorových modulů je dimenzována na zatížení proudem až 700 A,
  • Třebovice TG15, 90 MV·A, Dalkia Česká republika, a. s.: pro společnost ZAT jde o vstup na trh budicích souprav s bezkroužkovým budičem; pro tuto zakázku byl vyvinut zcela nový typ impulzního měniče IGBT; řídicí i výkonová část budicího systému jsou provedeny jako dvoukanálové,
  • Zlín TG31, 31,25 MV·A, Alpiq Genera­tion (CZ) s. r. o.: dodávka budicího systému s pomocným generátorem s možností dálkového řízení budicí soupravy, umožňujícího servisním technikům společnosti ZAT vyhodnocovat její provozní stavy a poskytovat pracovníkům provozovatele podporu on-line.

Proč právě regulátor buzení ZAT?

Obzvláště důležitým produktem společnosti ZAT v oboru dodávek řídicích systémů je vlastní systém typu DCS s označením ZAT Plant Suite, využívající provozní řídicí stanice nových řad SandRA Z100 a SandRA Z200. Tyto provozní stanice navazují na velmi úspěšnou předchozí generaci řídicích stanic ZAT 2000MP (řady ZAT-DV a Primis 2000). Regulátor buzení ZAT AVR Z110A koncepčně vychází z řady SandRA Z100, a využívá tedy společnou hardwarovou základnu, vývojové prostředí i servisní nástroje. Nespornou předností takového řešení je schopnost společnosti ZAT dodat systém řízení kompletních energobloků včetně spe­ciál­ních částí, jako jsou regulátor buzení a regulátor turbíny. Vše je realizováno při po­užití vlastních technických a programových prostředků ZAT, popř. prostředků od dalších renomovaných výrobců.

Regulační funkce i možnosti parametrizace regulátoru buzení ZAT AVR Z110A jsou standardně před jeho předáním k instalaci ověřeny ve výrobním závodě ZAT až do úrovně matematického modelu generátoru a sítě pracujícího v reálném čase. Při takovém postupu jsou zásadně redukovány činnosti na místě použití regulátoru, a tím se šetří náklady na straně zákazníka. 

(ZAT a. s.)

Obr. 1. Instalace budicího systému s regulátorem buzení nové generace ve vodní elektrárně Gabčíkovo (foto: ZAT)

Obr. 2. Regulátory buzení ZAT AVR Z110A v řídicím rozváděči budicího systému v elektrárně Dětmarovice (foto: ZAT)

Obr. 3. Instalace automatického regulátoru buzení ZAT AVR Z110A v rozváděči (foto: ZAT)