We współczesnym świecie, coraz bardziej specjalizowane urządzenia, posiadające coraz bardziej złożoną konstrukcję, wymagają coraz lepszej jakości energii.
W punktach zasilania, oczekuje się zarówno niezawodnej (bezprzerwowej) dostawy energii elektrycznej jak i jakości tej energii, która umożliwia prawidłowe działanie tych odbiorników. Idealne źródło zasilania prądu przemiennego, to niczym nie zakłócony sygnał sinusoidalny o częstotliwości 50 Hz (Europa).Na podstawie pomiarów oraz badań sieci można stwierdzić, że spotykany w praktyce prąd przemienny nie ma przebiegu czysto sinusoidalnego. Przyczyną takich zjawisk są generowane zakłócenia zarówno po stronie dostawcy jak również po stronie odbiorcy energii.
Jakość energii elektrycznej jest opisana szeregiem parametrów wielkości fizycznych związanych z napięciem, tj. wartość skuteczna, częstotliwość, współczynnik odkształcenia THDu, zawartość harmonicznych, itd.
W celu poszerzenia wiedzy, polecamy zapoznać się z artykułem Pana Zbigniewa Hanzelka z AGH pt. "Jakość energii elektrycznej - wyższe harmonicze" dostępnej do pobrania tutaj
Wysoki poziom harmonicznych w sieci zasilającej powoduje nieprawidłową pracę wielu urządzeń oraz jest przyczyna uszkodzeń i zniszczeń odbiorników. W przypadku zasilania infrastruktury krytycznej, jakość energii staje się więc jednym z kluczowych czynników wpływających na dostępność do jej usług.
Urządzenia elektroniczne i energoelektroniczne takie jak: przemienniki częstotliwości silników i napędów, UPS, świetlówki i żarówki energooszczędne, sprzęt komputerowy, zasilacze prądu stałego są jednymi z powszechnie wykorzystywanych urządzeń, które generują harmoniczne wskutek pobierania niesinusoidalnego prądu. Generalnie im więcej urządzeń elektronicznych i energoelektronicznych w systemie, tym mogą wystąpić większe zniekształcenia i większe współczynniki THD (Total Harmonic Distortion).
Duży poziom odkształceń wpływa na nieprawidłową pracę zabezpieczeń elektroenergetycznych, wyłączników różnicowoprądowych, urządzeń sterowania i regulacji, sieci transmisji danych, komputerów, sterowników, itp. Harmoniczne mogą być przyczyną przeciążenia i uszkodzeń baterii kondensatorów, transformatorów, silników indukcyjnych, urządzeń przekształtnikowych, kabli zasilających, itp. Zakłócenia w sieci zasilającej pochodzące od wyższych harmonicznych są odpowiedzialne m.in. za wzrost mocy biernej i mocy odkształceń, zwiększenie strat przesyłowych, niestabilną pracę układu zasilania, rezonansowe wzrosty napięcia oraz inne niepożądane zjawiska negatywnie wpływające na prace i trwałość urządzeń.
Harmoniczne (określane w stosunku do prądu lub napięcia) to sygnały o częstotliwości będącej wielokrotnością częstotliwości znamionowej zniekształcające swoją obecnością sygnał zasilający, wpływając na jego przebieg przez zmianę parametrów zasilania.
W większości instalacji technicznych o znaczeniu krytycznym konsekwencją zaniedbań w ciągłym śledzeniu jakości energii może być skrócenie żywotności urządzeń poniżej oczekiwanych czasów MTBF (skutki odsunięte) lub po prostu, niespodziewane awarie (skutki natychmiastowe) odczuwalne jako przerwy w zasilaniu wywołane przez przełączanie torów zasilających odstawianych przez zabezpieczenia, losowe przepięcia lub zadziałanie wyzwalaczy podnapięciowych wyłączników rozdzielnic głównych, zadziałanie zabezpieczeń termicznych urządzeń, itp.
Skutki odsunięte nie są odczuwalne natychmiast, jednakże przyczyniają się do zwiększonej awaryjności odbiorników, a także powodują wymierne straty finansowe. Te zjawiska powodowane głównie przez odbiorniki nieliniowe, powodujące szereg niekorzystnych zjawisk mogących wystąpić w sieci wewnętrznej, w tym:
W celu wyeliminowania zjawiska pogarszania jakości energii należy prowadzić ciągły pomiar. Pomiary prowadzone nie rejestrują zmienności parametrów w czasie. Ciągłe pomiary parametrów sieci polegają na rejestrowaniu szeregu wielkości charakteryzujących energię elektryczną. Analizator mierzy wartość każdego parametru z określoną częstotliwością (np. 50 razy na sekundę), co przy analizie zmian przebiegu wielkości mierzonych pozwala na lokalizację źródeł występowania zakłóceń w wewnętrznej sieci rozdzielczej. Ciągłe pomiary dają również możliwość oceny dostarczanej jakości energii elektrycznej muszą w punkcie poboru od dostawcy. W razie zmian w konfiguracji infrastruktury technicznej ciągłe pomiary pozwalają na pomiary poprawności doboru baterii kondensatorów w celu oceny działania kompensacji mocy biernej.
Aktualnie jedynie poprawnym i sprawdzonym sposobem eliminacji wyższych harmonicznych jest stosowane aktywnych filtrów harmonicznych w sieci. Poprawnie dobrane filtry umożliwiają:
Zastosowanie filtru aktywnego redukuje również koszty:
Nigdy nie mamy 100% pewności, że nie dojdzie do zdarzenia powodującego odstawienie dostępu do usługi świadczonej przez Infrastrukturę Krytyczną. Przyczyn incydentów mogą być dziesiątki, a jedną z najczęstszych jest człowiek. Promowana na niniejszym portalu IDEA zapewnienia funkcjonalności infrastruktury technicznej o znaczeniu krytycznym polega na zminimalizowaniu tego ryzyka. Warto ocenić możliwe koszty wynikające z braku ciągłość dostępu do usług infrastruktury krytycznej na wypadek wystąpienia niespodziewanej sytuacji kryzysowej rozpatrywanych w kontekście kosztów ponoszonych na przygotowanie infrastruktury technicznej o znaczeniu krytycznym oraz przygotowanie organizacyjno merytoryczne służb utrzymania ruchu tej infrastruktury.
Należy przeprowadzić kalkulację ryzyk związanych z zatrzymaniem dostępu do usług zanim jeszcze do niej dojdzie. Podstawą jest założenie, że w każdej chwili może dojść do awarii, o trudnym do oszacowania zasięgu, co w konsekwencji wpłynie na działanie całości lub części dostępu do usług świadczonych przez Infrastrukturę Krytyczną.
Model kosztu awarii skład się 11 grup kosztowych, które można zidentyfikować w pełnym (lub częściowym) udziale w trakcie wystąpienia i usuwania zdarzenia mającego charakter awarii:
• 9 podstawowych kategorii kosztowych jest związanych bezpośrednio i pośrednio z reakcją na brak dostępu do usługi świadczonej przez infrastrukturę krytyczną,
• 2 kategorie kosztów są związane z utraconymi korzyściami, a więc , reprezentujące koszty niezwiązane bezpośrednio z usuwaniem awarii
Koszty pośrednie i bezpośrednie:
• Koszt wykrycia - działania związane z początkowym wykryciem i badaniem całkowitej lub częściowej przerwy w działaniu.
• Koszt ograniczenia - działania i koszty, które pozwalają zapobiec rozprzestrzenianiu się awarii.
• Koszt naprawy - działania i koszty, które odnoszą się do przywrócenia głównych systemów do stanu gotowości.
• Koszty „ex-post” reakcji – wszystkie koszty nadzwyczajne, powstałe po wystąpieniu i usunięciu awarii.
• Koszt sprzętu - koszt wyposażenia nowych zakupów i remontów uszkodzonego sprzętu.
• Koszty personelu - stracony czas personelu świadczącego bezpośrednio usługę biznesową, do której ustał dostęp w wyniku awarii i związane z nim wydatki.
• Koszty utraty produktywności użytkownika końcowego - stracony czas Użytkownika Końcowego i związane z tym koszty.
• Koszt zleceniobiorców - koszt wykonawców, konsultantów, biegłych i innych specjalistów, zaangażowanych w celu wyjścia z nieplanowanych przestojów.
Koszty utraconych korzyści:
• Koszt utraconych przychodów - całkowita utrata potencjalnych i rzeczywistych przychodów (wynikających z umów) z powodu niezdolności do uzyskania dostępu do usług w okresie trwania awarii.
• Koszt przerwania działalności (konsekwencje przerwy) - łączna strata gospodarcza z tytułu przerwy w działaniu, wliczając w to: utratę reputacji, rezygnację klientów, utratę szans biznesowych itp.
Przytoczone poniżej dane pochodzą ze źródeł:
1. Ponemon Institute - instytucja, która prowadzi niezależne badania dotyczące prywatności, ochrony danych i polityki bezpieczeństwa informacji. Ponemon Institute jest organizacją macierzystą Amerykańskiej Rady Odpowiedzialnego Zarządzania Informacją (RIM).
2. Emerson Network Power - spółka z grupy Emerson zajmująca się infrastrukturą techniczną o znaczeniu krytycznym w serwerowniach, sieciach łączności, opiece zdrowotnej i obiektach o znaczeniu krytycznym. Firma dostarcza oprogramowanie, sprzęt i usługi, które zwiększają dostępność, potencjał i wydajność przedsiębiorstw.
Dane pochodzą z ankiet przeprowadzonych w latach 2010-2013 i dotyczą 41 obiektów o wielkości minimalnej powyżej 230 m2 na terenie USA, w których wystąpiła minimum 1 awaria w ciągu 12 miesięcy poprzedzających badanie. Dane można pobrać z poniższego linku.
Kategoria kosztu | Razem ($) | Średnia ($) | Mediana ($) | Min. ($) | Max. ($) |
Wykrycie | 916 245 | 22 347 | 16 138 | 519 | 48 178 |
Przywrócenie | 856 226 | 20 884 | 15 899 | - | 48 178 |
Działania "ex-post" | 391 015 | 9 537 | 10 261 | - | 26 332 |
Sprzęt | 371 586 | 9 063 | 6 369 | 357 | 52 136 |
Czas personelu IT | 1 743 738 | 42 530 | 23 861 | - | 24 509 |
Użytkownik końcowy | 3 945 269 | 96 226 | 67 904 | 1 251 | 599 |
Zleceniobiorcy | 287 331 | 7 008 | 6 097 | - | 21 634 |
Utracony przychód | 4 841 270 | 118 080 | - | - | 755 077 |
Przerwa w prowadzeniu biznesu | 7 372 922 | 179 827 | 98 065 | - | 912 263 |
KOSZT ŁĄCZNIE | 20 725 602 | 505 502 | 507 052 | 38 969 | 1 017 746 |
W kontekście tych kosztów, warto zauważyć, że:
Dysfunkcje infrastruktury technicznej są najczęściej związane niewłaściwym nadzorem lub serwisem urządzeń i systemów.
Można do nich zaliczyć:
złe parametry zasilania lub brak zasilania podstawowego wraz z odstawieniem zasilania rezerwowego;
przekroczenie wartości parametrów środowiska lub zbyt szybki przyrost gradientu parametru fizycznego grożący dysfunkcją lub odstawieniem pomieszczeń z przeznaczeniem na cele specjalne;
zalanie lub zapylenie lub zadymienie;
zakłócenia pracy urządzeń oraz dysfunkcje mogące wystąpić w trakcie dokonywania przełączeń z układów podstawowych na układy rezerwowe;
awarie urządzeń lub systemów będące następstwem zaniechań lub zaniedbań obsługi lub serwisu,
Dysfunkcje infrastruktury technicznej są najczęściej związane z brakiem lub niewłaściwym serwisem i nadzorem urządzeń i systemów. Można do nich zaliczyć:
i) złe parametry zasilania lub brak zasilania podstawowego wraz z odstawieniem zasilania rezerwowego;
ii) przekroczenie wartości parametrów środowiska lub zbyt szybki przyrost gradientu parametru fizycznego grożący dysfunkcją lub odstawieniem pomieszczeń z przeznaczeniem na cele specjalne;
iii) zalanie lub zapylenie lub zadymienie;
iv) zakłócenia pracy urządzeń oraz dysfunkcje mogące wystąpić w trakcie dokonywania przełączeń z układów podstawowych na układy rezerwowe;
v) awarie urządzeń lub systemów będące następstwem zaniechań lub zaniedbań obsługi lub serwisu,
Ryzyka utraty „Funkcjonalności Infrastruktury Technicznej” są najczęściej konsekwencją jednego lub wielu czynników w sposób bezpośredni związanych z błędami ludzkimi.
Najczęściej popełniane błędy są następstwem:
Zapewnienie właściwego poziomu „Funkcjonalności” na etapie eksploatacji jest następstwem wdrożonej polityki utrzymania ruch oraz rezultatem pracy szeregu służb.
Co ważniejsze, przeważająca większość kosztów całkowitych ponoszonych na instalacje i budynki w cyklu ich życia, jest generowana po stronie operacyjnej, od momentu przekazania inwestycji do ruchu, w związku z tym, większość potencjalnych strat (lub możliwych oszczędności) jest generowana po stronie operacyjnej. Straty lub oszczędności są ściśle związana z podejściem Właściciela do profesjonalnego utrzymania ruchu i serwisu. Najczęściej jednak, wysoki poziom automatyzacji stwarza pokusę redukcji kosztów operacyjnych generowanych przez służby utrzymania ruchu, co w większości przypadków stoi w sprzeczności z polityką właściwej eksploatacji krytycznej infrastruktury technicznej.
Absolwent Akademii Morskiej w Gdyni na wydziale budowy eksploatacji siłowni okrętowych. Posiada ponad 20-letnie doświadczenie w systemach nadzoru instalacji technicznych. Swoje doświadczenie zdobywał w pracy w międzynarodowych koncernach: Honeywell, Schneider Electric i Johnson Controls. Pasjonat procesu zapewnienia funkcjonalności jak również podnoszenia efektywności energetycznej i budownictwa zrównoważonego.
Posiada akredytację Uptime Institute nr.736
W przypadku pytań: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.