Může Pavouk 2.0 spřádat sítě i ve vašem počítači?

Inovace, technologie, projekty

Může Pavouk 2.0 spřádat sítě i ve vašem počítači?

Ing. František Štěpán, Moeller Elektrotechnika s. r. o.

Úvod Název tohoto příspěvku se mnohým čtenářům může zdát povědomý, a není to náhoda. Závěrem loňského roku jsme představili první verzi programu Pavouk, určeného pro dimenzování sítí nn osazených jisticími přístroji Felten&Guilleaume a Moeller. Za relativně krátkou dobu si program získal množství uživatelů z řad projektantů a výpočtářů. Nyní budeme čtenáře informovat o verzi nové, která přináší mnoho změn a vylepšení. Naším záměrem bylo nalézt přijatelný kompromis mezi požadavky na jednoduchost a intuitivnost (umožňující rychlé řešení standardních situací) a potřebou zachovat maximální variabilitu a otevřenost, nutné pro řešení komplikovaných instalací v průmyslu.

Obecné vlastnosti programu
Programový systém PAVOUK je graficky orientovaný návrhový systém pro dimenzování sítí nn osazených jisticími přístroji Felten&Guilleaume (F&G) a Moeller. Pro paprskové i zauzlené sítě řeší výpočet úbytků napětí, rozložení zátěže a zkratových proudů a následně kontrolu vhodnosti použitých kabelů a jisticích přístrojů. Všechny použité výpočtové postupy vycházejí z ČSN. Jedná se o samostatný program, jenž vyžaduje pouze operační systém Windows 95 a vyšší (obr. 1). Svojí koncepcí je určen především pro projektanty a výpočtáře.

Program umožňuje:

řešení sítí TN/TT/IT různých napěťových soustav do 1 000 V (např. 400/230 V, 690/400 V a jiné),
řešení paprskových i zauzlených sítí,
řešení sítí napájených z jednoho nebo více různých zdrojů (nadřazená síť, transformátor, generátor), řešení sítí paralelně napájených z různých zdrojů,
simulaci různých provozních stavů sítě odpínáním zdrojů a zátěží,
využití rozsáhlé databáze prvků s přehlednou stromovou strukturou s možností uživatelského doplnění,
výpočty (úbytky napětí, rozložení zátěže, impedance, zkraty) vycházející z ČSN,
využití přátelského uživatelského interface, umožňující snadné a rychlé zadání jednoduchých případů při zachování maximální variability a otevřenosti; ovládání je podobné standardním systémům CAD (AutoCAD).

Nové funkce a výpočetní možnosti
V nové verzi programu (obr. 2) je upraveno výpočetní jádro tak, že kromě nejběžnějších sítí TN je možné řešit též sítě TT a IT. Zatímco sítě TT představují v praxi projektanta okrajovou záležitost, sítě IT je nutné řešit především v rámci objektů ve zdravotnictví (zdravotnická izolovaná soustava – ZIS, podle ČSN 33 2140). Dosavadní běžná praxe s výpočty v ZIS je taková, že se výpočty doposud buď vůbec neprováděly, nebo se jejich výsledky pouze odhadovaly. Program Pavouk dovoluje řešit síť IT za ochranným oddělovacím transformátorem (v databázi jsou přístroje firmy Moeller), přičemž parametry napájecí nadřazené sítě TN (impedance) v místě připojení oddělovacího transformátoru lze stanovit výpočtem v samostatném projektu, opět pomocí programu Pavouk.

Nyní je možné řešit sítě různých napěťových soustav do 1 000 V (hranice nízkého napětí). Před zahájením kreslení topologie sítě je nutné zvolit řešenou napěťovou soustavu výběrem z nabízených možností (standardně je předvolena síť TN 400/230 V; verze 1.0 umožňovala řešit pouze sítě TN). Při vkládání jednotlivých prvků je průběžně kontrolována jejich vhodnost pro zvolené napětí a jsou nastaveny odpovídající parametry (např. vypínací schopnosti jističů jsou různé pro různá napětí). Takto je možné řešit např. sítě ve svařovnách, kde se používá napěťová soustava 690/400 V.

Nově je řešeno zadávání trojfázových a jednofázových obvodů. Zatímco ve verzi 1.0 bylo určujícím údajem napětí (400 V – trojfázové zapojení, 230 V – jednofázové), nyní je napětí přístroje chápáno jako maximální napětí, pro které lze prvek použít. Připojené fáze se zadávají exaktně včetně určení připojené fáze. Program kontroluje logiku zapojení a následně i výpočet úbytků napětí a rozložení zátěže samostatně pro každou fázi. Tak je možné zjistit zatížení jednotlivých fází. Díky možnosti měnit provozní stav spínacích prvků (zapnuto/vypnuto – vlastnost známá již z verze 1.0) lze testovat rozfázování spotřebičů v různých provozních stavech sítě. Veškeré kontroly jsou vztaženy k nejzatíženější fázi.

Kromě jisticích prvků je nyní k dispozici i prvek Vypínač. Součástí programu je databáze vypínačů F&G a Moeller s možností doplnění přístrojů od jiných výrobců. Vypínač je kontrolován na zatížení jmenovitým proudem a na zatížení zkratovým proudem (kontrola přes krátkodobý jednosekundový výdržný proud I_cw(1s)). Prvek Pojistka je nyní vkládán jako pojistkový odpínač, což umožňuje měnit provozní stav (zapnuto/vypnuto) a testovat chování sítě v případě přerušení obvodu – to má význam především v zauzlených sítích napájených z více zdrojů.

Nově je k dispozici prvek Kompenzace. Součástí programu je databáze kompenzačních kondenzátorů ZES-SILKO Žamberk, účiník je počítán v uzlech sítě. Potřebný kapacitní jalový výkon pro dosažení požadovaného účiníku lze stanovit zkusmo postupným připojováním jednotlivých kondenzátorů. Mezní úbytky napětí v uzlech sítě a jednotlivých větvích jsou nyní zadávány lokálně pro každý jednotlivý prvek sítě. Obdobně je zadáván maximální čas odpojení místa poruchy od zdroje lokálně pro každý jisticí prvek. Po provedení výpočtu se kontroluje dosažení zadaných mezních hodnot. Tím je umožněno snadné řešení rozsáhlých sítí v různých prostorech s odlišnými požadavky na ochranu samočinným odpojením (podle ČSN 33 2000-4-41).

Program umožňuje tyto výpočty (obr. 3):

Úbytky napětí a rozložení zátěže

Trojfázový symetrický zkrat

Jednofázový nesymetrický zkrat

Impedance

₁

₀

_sv

Topologie sítě
Velkou předností programu Pavouk je možnost řešit téměř jakékoliv obecné zadání, a to jak v paprskových, tak i v zauzlených sítích. Rozsah sítě je přitom omezen pouze použitým hardwarem – teoreticky lze počítat až s tisíci uzly.

Schéma zapojení sítě (topologie) se definuje grafickým skládáním jednotlivých prvků v grafice. Funkce pro vkládání prvků jsou přístupné přes ikony v nástrojovém panelu. Nově je k dispozici funkce Skupina (obr. 4), umožňující vkládání typických skupin prvků (např. napájení přes transformátor, motorový vývod s jističem apod.). S její pomocí je možné sestavit v podstatě jakékoliv schéma sítě během několika minut. Parametry prvků je možné přebírat z databází, ve kterých jsou předem definovány nejobvyklejší typy transformátorů, generátorů, vedení, jisticí přístroje F&G, Moeller a obvyklé spotřebiče. Typové označení společně s hlavními parametry je automaticky zobrazováno ve schématu zapojení (např. pro kabel CYKY 4 × 1,5/1,5, 50 m (B) je uveden jeho typ, délka a (B) způsob uložení). Projektové označení identifikující prvek je automaticky přiřazováno tak, aby nedocházelo k duplicitám v rámci projektu – je možné je uživatelsky modifikovat (posun, velikost písma, barva).

Pro individuální dotvoření výkresů je možné použít volnou grafiku (úsečka, kružnice, obdélník, libovolný text), která nalezne uplatnění při vytváření popisů a komentářů. Funkce pro volnou grafiku jsou nyní rovněž přístupné přes ikony v nástrojovém panelu.

Jako výchozí bod pro zadání topologie sítě lze využít demonstrační příklady dodávané s programem. Tyto „demoverze“ obsahují typická zapojení (paprsková síť, zauzlená síť, smyčkování zátěže, síť IT apod.). Jejich modifikací lze velmi snadno dosáhnout potřebných zapojení. Je možné např. vypnout jisticí prvky u nepotřebných vývodů a modifikovat parametry zbývajících prvků. Tak lze velmi rychle ověřit parametry nového zapojení bez nutnosti vytvářet novou síť.

Zde je vhodné upozornit na to, že program Pavouk není univerzální program pro kreslení úplných elektrických schémat, ale jedná se o výpočtový program. Zakreslují se tedy pouze ty prvky, které jsou významné z hlediska výpočtu (kabely, jisticí prvky). Neuvažují se proto spínací prvky, jakými jsou stykače, relé a další, které neslouží k jištění před přetížením a zkraty. Jedinou výjimkou jsou vypínače (Moeller a F&G), jež byly doplněny pro možnost odpínání jednotlivých větví.

Uživatelské rozhraní (interface)
Zlepšení uživatelského interface přináší především snazší ovládání podobné standardním systémům CAD (AutoCAD). Toto řešení má velkou výhodu pro uživatele, kteří jsou zvyklí na práci především s programem AutoCAD a jeho nadstavbami, mezi které lze zařadit i programy firmy Moeller (FGPROFIL, D-PLAN, FGVN). Z těchto důvodů není nutné učit se nové postupy a používaní programu Pavouk nečiní žádné problémy ani při občasném používání.

Podstatné novinky programu Pavouk:

nová funkce krok Zpět (Undo), nová funkce Zpátky (Redo),
opakování naposledy volané funkce z kontextového menu aktivovaného pravým tlačítkem myši,
nová funkce Protáhni: editace tvaru a polohy čárových objektů, editace polohy projektového označení,
možnost výběru prvků k editaci (kopie, posun, vymazání) pomocí výběrových oken; možnost variantně nastavit chování výběrových oken podle standardu AutoCAD (klik-klik) nebo Windows (kliknout a držet),
možnost vícenásobného kopírování objektů s následnou automatickou úpravou projektového označení tak, aby nevznikaly duplicity v rámci schématu zapojení,
možnost nastavení barvy a výšky textu ve schématu zapojení sítě,
možnost vypnutí/zapnutí režimů Rastr, Orto,
možnost nastavení chování funkce Zoom podle standardu AutoCAD (klik-klik) nebo Windows (kliknout a držet), nastavení citlivosti myši.

Samozřejmě zůstávají zachovány všechny vlastnosti, které se osvědčily v předchozí verzi, jako je např. možnost současného otevření více projektů v samostatných oknech (MDI interface).

Databáze prvků
Parametry prvků, které nelze v rámci programu dimenzovat (vnesené prvky), ale jsou zadávány uživatelem (spotřebiče, transformátory, kompenzační kondenzátory), musí být určeny bezprostředně po vložení prvku do schématu zapojení sítě. Parametry ostatních prvků, jako např. jisticí přístroje a kabely, mohou být buď zadány, nebo budou programem automaticky nadimenzovány. K dispozici jsou databáze standardních prvků (generátory, transformátory, kabely, přípojnicové systémy, jističe, pojistky, vypínače, motory, kompenzační kondenzátory). Databáze jsou budovány jako otevřené, kde si uživatel může databázi libovolně doplňovat prvky, které ve svých projektech používá. Při doplňování se doporučuje vycházet z dodaných typů a ve „vlastní“ databázi provádět pouze drobné modifikace. Jinak hrozí riziko zavlečení chyby, za které však firma Moeller pochopitelně nenese zodpovědnost.

Nová verze přináší především zlepšené databázové rozhraní (interface), umožňující nejen uživatelské nastavení velikosti okna se stromem databáze a datovou tabulkou, ale též zobrazení popisu proměnných v záhlaví datové tabulky (obr. 5). Optimalizovaným členěním kmenové databáze jističů byla usnadněna orientace v sortimentu i pro uživatele neznalé systému vytváření typových označení jisticích přístrojů F&G a Moeller. Nově byly doplněny nové jističe řady CLS6, které nahrazují výběhové typy ELS. Podstatně byly rozšířeny databáze prvků, jež firma Moeller nedodává. Jedná se především o transformátory (BEZ, ESB, ELIN, SGB), generátory (Caterpillar, MEZ), kabely (doplněny pětivodičové kabely) a kompenzační kondenzátory (ZEZ Silko). Takto se Pavouk 2.0 stává zajímavým pro velmi široký okruh zájemců a jeho použitelnost se rozšířila i do oblasti podnikové energetiky.

Zobrazení výsledků, tisk, export dat
Program Pavouk 2.0 přináší výrazné rozšíření možností tisku schématu zapojení (rozdělení velkého formátu na více menších, možnost specifikovat oblast pro tisk, náhled před tiskem). Zůstává zachována možnost tisku datových tabulek (seznam prvků s výsledky výpočtu, seznam prvků s jejich parametry) na papír formátu A4.

Export grafiky je do formátu BMP (bitmapa). Export datových tabulek je možný ve formátu TXT (univerzální formát pro textové procesory), TAB (univerzální formát pro tabulkové procesory) nebo XLS (pro Excel).

Práce s vypínacími charakteristikami
Program umožňuje výběr a zobrazení čárových charakteristik jisticích přístrojů. Ruční odečítání lze využít při čtení souřadnic proudů a vybavovacích časů přímo z charakteristiky pohybem kurzoru. Vybavovací proudy pro zadaný vypínací čas se automaticky odečítají v režimu řešení samočinného odpojení od zdroje v předepsaném čase. Meze vypínacích časů je možné nastavit jak pro celou síť, tak i pro jednotlivé větve. Toto je zajímavé a praktické vylepšení, protože je možné nastavit různé meze i pro samostatné vývody. Při výpočtu je automaticky uplatněn bezpečnostní součinitel (k_v = 1,25), požadovaný normou ČSN 33 2000-4-41, a proto nejsou nutné další přepočty.

Složením několika vypínacích charakteristik pro sériově zařazené jisticí přístroje do jednoho grafu je možné vizuálně kontrolovat splnění podmínek selektivity (obr. 6), kdy se charakteristiky nesmí protínat ani dotýkat. Má-li jisticí přístroj nastavitelné spouště, je možné modifikovat všechny přístupné parametry. Pro lepší přehlednost lze měnit (nastavit) barvy křivek jak pro vedení (kabely), tak pro jisticí přístroje.

Nároky na hardware a software
Pro práci s programem Pavouk se doporučuje tato konfigurace:

počítač PC, procesor Pentium II a vyšší (doporučeno Pentium III), 32 MB RAM a více (doporučeno 64 MB), grafika s rozlišením min. 800 × 600 (doporučeno 1 024 × 768), patnáctipalcový monitor, myš nebo jiné ukazovací zařízení, výstupní zařízení pro tisk (laserová tiskárna, plotr apod.),
min. 5 MB volného místa na pevném disku,
instalované Windows 95 a vyšší, Windows ME nebo Windows NT 4.0 a vyšší, Windows 2000 Professional (instalován ServicePack1) nebo Windows XP; vše v české jazykové verzi (doporučeno Windows 2000 nebo Windows XP).

Podmínky pro získání programu Pavouk
Program Pavouk je poskytován zdarma, jedinou podmínkou je registrace uživatele u firmy Moeller. Ke stažení programu, elektronické verze uživatelské příručky, k registraci a přidělení licenčního čísla je možné využít internetovou adresu www.moeller-cz.com. Instalační CD, obsahující instalaci programu i elektronickou verzi uživatelské příručky, lze též objednat prostřednictvím elektronické pošty: pavouk@moeller-cz.com. Program si uživatel instaluje sám. V případě potíží nebo k zodpovězení libovolných dotazů je k dispozici technická pomoc na č. tel.: 0465/51 96 11 nebo lze opět použít elektronickou poštu: pavouk@moeller-cz.com.

Závěr
Závěrem je třeba upozornit na to, že každý, byť sebelepší program je jen nástrojem, pomůckou projektanta. Záleží na jeho přístupu, zda bude schopen získané výsledky správně interpretovat, nebo zda jen slepě převezme čísla zobrazená počítačem. K tomu, aby byl správný výpočet, je nutné i správné zadání; při špatném zadání nelze získat nic jiného než špatný výsledek.

Program Pavouk ve verzi 2.0 přináší mnohá užitečná vylepšení, která určitě přispějí ke zkvalitnění práce projektantů, výpočtářů, revizních techniků a všech jeho uživatelů. Věříme, že se stane vhodným učebním doplňkem i pro studenty, kteří si mohou vyzkoušet a ověřit svoje znalosti silnoproudé elektrotechniky. Jeho hlavním přínosem je zpřístupnění výpočtů, které by se jinak musely provádět za pomoci příslušných norem, s mnoha grafy a tabulkami. Stojí jistě za trochu námahy seznámit se s jeho funkcemi a tím si do budoucna ušetřit mnoho cenného času.

Moeller Elektrotechnika s. r. o.
Komárovská 2406
193 00 Praha 9
tel.: 02/67 99 04 11
fax: 02/67 99 04 19

Třebovská 480
562 03 Ústí nad Orlicí
tel.: 0465/51 96 11
fax: 0465/51 96 19

e-mail: pavouk@moeller-cz.com
http://www.moeller-cz.com