Dopasowane do instalacji. Monitoring prądów różnicowych zwiększa bezpieczeństwo i dyspozycyjność instalacji

Poniedziałek, 07 marca 2011 | Prezentacje firmowe Artykuły

Każdy operator instalacji dąży to tego, aby być zawsze dokładnie poinformowanym o stanie instalacji, co jest szczególnie istotne z ekonomicznego punktu widzenia. Jeszcze ważniejszą sprawą jest, aby grożące zakłócenia lub awarie móc rozpoznać wcześniej i im zapobiec. Dzięki nowej generacji urządzeń do monitorowania prądów różnicowych operator instalacji jest znacznie bliżej tego celu.

Eksploatacja bez zakłóceń jest ważnym czynnikiem sukcesu w świecie przemysłu. W złożonych systemach z najnowocześniejszymi urządzeniami sterującymi niewielki incydent może mieć poważne skutki. Celem jest, aby za pomocą odpowiednich środków osiągnąć zarówno wysoki stopień dyspozycyjności instalacji, jak i wysoki poziom jej bezpieczeństwa dla ludzi, zwierząt i środków trwałych.

NIEPLANOWANE PRZESTOJE

Fot. 1. Uszkodzenia izolacji, wywołujące często prądy uszkodzeniowe, mogą spowodować postój systemu

Obecnie bezpieczeństwo instalacji jest na bardzo wysokim poziomie w dużej mierze dzięki szerokiemu zastosowaniu norm oraz wymaganych elementów zabezpieczających, takich jak bezpieczniki automatyczne i wyłączniki różnicowoprądowe, które w przypadku błędu w porę odłączają poszczególne odbiorniki energii lub całe obwody. Jednak odcięcie w przypadku wyłącznika różnicowoprądowego, z powodu zbyt wysokiego prądu upływowego odprowadzanego przez przewód PE, nie zawsze jest pożądane, ponieważ odłączenie następuje bez wcześniejszego ostrzeżenia.

Operator nie ma wtedy możliwości przedsięwzięcia jakichkolwiek środków zapobiegawczych. Do kolejnych czynników, które mogą szkodzić dyspozycyjności, należą wysokie prądy upływności, harmoniczne wyższego rzędu i silne pola elektromagnetyczne. Projektanci, instalatorzy i operatorzy stają więc przed wyzwaniem, aby zawczasu rozpoznać i usunąć te zjawiska za pośrednictwem odpowiedniej koncepcji ochrony.

Konsekwentna budowa elektrycznych sieci zasilających w systemie TN-S odgrywa tutaj ważną rolę, dzięki niej problem prądów upływnościowych na przewodach ochronnych i ekranujących praktycznie nie istnieje. Podczas gdy prądy upływnościowe i pola elektromagnetyczne można przez odpowiednie zaprojektowanie zredukować do minimum, prądów, które wywołane są uszkodzeniem izolacji, nie da się wykluczyć nawet przy odpowiednim projektowaniu. Dlatego w dużej mierze wpływają one na dyspozycyjność instalacji.

CIĄGŁE MONITOROWANIE

Fot. 2. Aby popłynął prąd różnicowy, przewody aktywne muszą być przeprowadzone przez przekładnik prądowy

Ciągłe monitorowanie zasilania oferuje szansę poprawienia dyspozycyjności instalacji tak, aby nie przeżywać przykrych niespodzianek podczas eksploatacji i aby być stale poinformowanym o aktualnym stanie instalacji. Rodzina produktów Phoenix Contact RCM-A i RCM-B (RCM - Residual Current Monitoring) obejmuje urządzenia do monitorowania prądów różnicowych według PN-EN 62020:2005, które spełniają dokładnie te wymagania.

Do dyspozycji są urządzenia zarówno do wykrywania prądów różnicowych sinusoidalnych i pulsujących stałych (typ A), jak i urządzenia do wykrywania prądów uszkodzeniowych stałych i wyprostowanych (typ B). Urządzenia do monitorowania prądów różnicowych rozpoznają zawczasu narastające uszkodzenie izolacji (rys. 1) i wynikające z nich prądy uszkodzeniowe w instalacji elektrycznej. Wyniki monitorowania są stale analizowane i w przypadku osiągnięcia ustalonych wartości progowych uruchamiany jest alarm.

Dzięki tej informacji uprzedzającej operator może usunąć usterkę, zanim dojdzie do wymuszonego odłączenia instalacji. Kontrola i usuwanie usterek mogą być bez problemu przeprowadzane poza czasem aktywnej eksploatacji. W ten sposób wyraźnie zwiększa się dyspozycyjność instalacji.

Poprzez ochronę przed przepięciami do jakości sieci i sygnału

Podniesienie dyspozycyjności instalacji staje się dla operatora w coraz większym stopniu krytycznym czynnikiem w osiąganiu sukcesu. Maszyny i instalacje muszą dziś często pracować na 100% mocy przez całą dobę. Dlatego firma Phoenix Contact rozszerzyła zakres działu "Ochrona przed przepięciami Trabtech" i obecnie nazywa się on "Trabtech - Jakość sieci i sygnału". Temat "Zwiększenie dyspozycyjności" klientów wspiera się teraz na pięciu filarach:

Ochrona przed przepięciami - obszerny program urządzeń do ochrony przed przepięciami do prawie wszystkich zastosowań.
Monitorowanie - ciągłe i bezpieczne monitorowanie instalacji z wczesnym ostrzeganiem przed błędami.
Bezprzerwowe zasilanie - niezawodna ochrona przed niekontrolowanymi przerwaniami zasilania.
Rozwiązania zgodne z dyrektywą EMC - skuteczna ochrona przed napięciami zakłócającymi o wysokiej częstotliwości.
Usługi serwisowe - bogata oferta usług: od seminariów szkoleniowych u klienta, poprzez doradztwo techniczne na miejscu, po usługę wynajmu urządzeń kontrolnych.

SPOSÓB DZIAŁANIA MONITOROWANIA PRĄDÓW RÓŻNICOWYCH

Fot. 3. Kompaktowy zespół analizujący - ustawienia urządzeń i stan instalacji można wygodnie odczytać jednym spojrzeniem

Koncepcja monitorowania prądów różnicowych opiera się na tej samej zasadzie co działanie wyłączników różnicowo-prądowych. Stosować można je więc w uziemionych sieciach TN-S i TT. W monitorowaniu nie wykorzystuje się wielkości faktycznie pomierzonych, lecz wartość prądu, która jest obliczana w przetworniku różnicowym i urządzeniu do monitorowania prądów różnicowych.

Warunkiem powstania prądu różnicowego jest, w zależności od aplikacji, aby wszystkie przewody aktywne, a więc wszystkie przewody fazowe i przewód neutralny lub uziemiający, były przeprowadzone przez właściwy sumujący przekładnik prądowy RCM-SCT (rys. 2). W sieci zasilającej bez uszkodzeń suma wszystkich prądów przepływających przez przekładnik jest równa zeru i w uzwojeniu wtórnym przekładnika nie jest indukowane napięcie.

Jeśli wystąpi uszkodzenie izolacji, przy którym część prądu roboczego odpływa przez przewód ochronny, zaistniała różnica prądów będzie indukować napięcie, które zostanie przeanalizowane przez urządzenie do monitorowania prądów różnicowych. Jeśli prąd różnicowy będzie większy niż wybrany próg reakcji, w przypadku urządzenia do monitorowania prądów różnicowych (RCM) pojawi się komunikat, natomiast w przypadku wyłącznika różnicowo-prądowego (RCD) nastąpiłoby odłączenie instalacji.

Ustawienia wstępne - maksymalny dopuszczalny prąd uszkodzeniowy i wartość progową alarmu - można dopasować indywidualnie do wymagań właściwych dla danej instalacji. Szereg diod LED sygnalizuje w sposób ciągły aktualnie występujący prąd uszkodzeniowy w procentach nastawionej wstępnie wartości. Do zdalnego zgłaszania alarmu wstępnego i alarmu głównego służą dwa oddzielne, bezpotencjałowe styki przełączne na module urządzenia (rys. 3). Dzięki szerokiemu zakresowi napięć wejściowych urządzenie nadaje się do zastosowań, gdzie pracują napięciem od 85 do 264V prądu zmiennego 50Hz.

PRĄDY USZKODZENIOWE POWYŻEJ 20 KHZ

Fot. 4. Przekładniki prądowe o różnych wielkościach umożliwiają zastosowanie do każdego wymagania

Urządzenia monitorujące prądy różnicowe w wykonaniu typu B odgrywają ważną rolę przede wszystkim w środowisku przemysłowym. Przez zwiększone stosowanie urządzeń elektronicznych jak np. przetworniki częstotliwości, w przypadku ich uszkodzenia coraz częściej pojawiają się prądy upływowe o wysokiej częstotliwości, które silnie zakłócają proces i bezpieczeństwo eksploatacji. Systemy monitorujące prądy różnicowe RCM-B mogą wykrywać i sygnalizować prądy uszkodzeniowe zmienne o częstotliwości do 100 kHz.

Tym samym przewyższają wymagania projektu normy niemieckiej DIN V VDE 0664-110, która weszła w życie w lipcu 2009 roku i wymaga wykrywania prądów uszkodzeniowych o częstotliwości do 20 kHz. Dzięki możliwości ustawienia progu reakcji, urządzenia do monitorowania prądów różnicowych można dopasować do instalacji. Oznacza to, że urządzenia można stosować w rozproszeniu. W ten sposób upraszcza się wyszukiwanie błędów i zmniejsza koszty konserwacji, ponieważ wiadomo zaraz, gdzie dokładnie wystąpił błąd i odpada kosztowne wyszukiwanie uszkodzenia.

Poza dwoma wersjami jednostek monitorujących typu A i B dostępne są również odpowiednie przekładniki prądowe o średnicy wewnętrznej od 20 do 210 mm (rys. 4). Dzięki temu można wygodnie prowadzić przez odpowiedni przekładnik małe i średnie przewody i szyny prądowe.

PODSUMOWANIE

Przez zastosowanie nowych urządzeń do monitorowania prądów różnicowych firmy Phoenix Contact prądy uszkodzeniowe zostają zawczasu wykryte i zasygnalizowane, zanim osiągną wartość krytyczną i nastąpi odłączenie systemu. Pomiar prądu różnicowego w instalacjach elektrycznych jest zatem "środkiem konserwacji zapobiegawczej". Dzięki temu zostają wyraźnie zredukowane czasy przestojów i związane z nimi koszty.

Urządzenia do monitorowania prądów różnicowych mogą wykrywać zarówno prądy różnicowe zmienne i stałe pulsujące (typ A), jak i prądy różnicowe stałe gładkie (typ B) o częstotliwości do 100 kHz. Urządzenia o uniwersalnym zastosowaniu mają znaczący udział w podniesieniu dyspozycyjności instalacji, a co za tym idzie w obniżeniu kosztów wynikających z nieprzewidzianych zatrzymań systemów. W ten sposób przyczyniają się w dużej mierze do ekonomiczności i konkurencyjności instalacji i firmy, która tak pracuje.

Hartwig Derenthal,
Mieczysław Ludwików,
Phoenix Contact Sp. z o.o.
www.phoenixcontact.pl/ochrona-przeciwprzepieciowa