Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 11/2016 vyšlo tiskem
7. 11. 2016. V elektronické verzi na webu od 1. 12. 2016. 

Téma: Rozváděče a rozváděčová technika; Točivé stroje a výkonová elektronika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

Bender – optimalizovaná ochrana osob a maximální využitelnost zařízení

číslo 5/2006

Bender – optimalizovaná ochrana osob a maximální využitelnost zařízení

Ing. Roman Smékal, GHV Trading, spol. s r. o.

Moderní automatizační komponenty, jako např. měniče frekvence, způsobují nárůst poruch při použití v rozsáhlých průmyslových aplikacích, výrobních a systémových technologiích budov nebo elektráren. Poruchový proud často nemívá ideální sinusový průběh. Přestože jde o instalace realizované v souladu s požadavky příslušných platných norem, často vznikají neplánované náklady z důvodu přerušení výroby, poškození technologického zařízení, zničení materiálu nebo – v horším případě – dochází k ohrožení a poranění osob. V takovýchto sítích je řešením použití preventivních měřicích přístrojů od firmy Bender. Jde např. o přístroje pro monitorování reziduálních proudů (RCMS – Residual Current Monitoring System), které signalizují poruchu izolace a vyhledávají místo závady dříve, než dojde v důsledku poruchy k přerušení nebo poškození zařízení. O nové řadě těchto přístrojů pojednává tento příspěvek.

Špatná funkce celku napájecí sítě způsobí ztrátu dat nebo přerušení dodávky, jejichž důsledkem je zvýšení finančních nákladů a časové ztráty. Mnohem větší finanční ztráty než přímým poškozením (požár nebo vada technického zařízení) však vznikají v důsledku poruch (např. přerušení výroby a narušení technologického procesu, porucha řídicího systému, poškození vlivem prostředí a koroze). Staré měřicí přístroje používané v automatických výrobních procesech již neposkytují optimální ochranu zařízení, osob ani odpovídající požární bezpečnost. Je-li porucha dostatečně velká, vybavení ochrany má za následek nekontrolované vypnutí elektrické instalace. Pro zachování funkčnosti elektroinstalace, poskytnutí optimální ochrany osobám, zařízením a pro zajištění protipožární bezpečnosti je nezbytné v adekvátní době obdržet informaci o kritickém stavu, a to dříve, než dojde ke skutečné poruše. Monitory reziduálních proudů RCMS460, RCMS490 právě splnění těchto požadavků nabízejí.

Signalizace namísto přepínání

Monitory reziduálních proudů jsou určeny pro měření v sítích TT a TN. Oblasti jejich použití jsou např. klimatizační technika, kuchyně, řízené motory, UPS (Uninterruptible Power Supply, zdroj nepřerušitelného napájení), zařízení staveb, tiskařské stroje, bateriové systémy, laboratorní přístroje, stroje na zpracování dřeva a papíru, středofrekvenční svařovací stroje, nábytkářský, textilní a chemický průmysl a rovněž zdravotnická zařízení. V závislosti na použitém proudovém transformátoru měří proudy AC, AC+pulsní, DC nebo AC+DC, takže odpovídají typu A nebo B podle IEC 60755. Pro měření pracovních proudů lze připojit běžné proudové transformátory x/5A nebo x/1A.

Obr. 1.

Obr. 1. Monitor reziduálních proudů RCMS460D

Přístroji RCMS může být do 180 ms na 1 080 místech současně měřen a vyhodnocován jmenovitý, reziduální a poruchový proud, včetně harmonických, od 6 mA do 20 A. Pro pětinásobek jmenovitého proudu je hodnota reakce menší než 30 ms. Přístroje, které jsou vybaveny displejem LCD, zobrazují, zda bylo nastavené prahové hodnoty nebo doby odezvy dosaženo, nebo zda byla překročena. Přístroj RCMS umožňuje uživateli vybrat si mezi signalizací nebo přepínáním. Avšak nejdůležitější je, že nedojde k neočekávanému vypnutí instalace. Dvě nastavitelné prahové hodnoty pro tzv. předalarm a hlavní prahová hodnota alarmu poskytují servisním technikům odpovídající dobu na zjištění a odstranění poruchy. Signalizace může být nastavena jak na překročení nastavené prahové hodnoty, tak na pokles pod ni. Přístroj měří skutečnou efektivní hodnotu proudu a dovoluje připojení na sítě s frekvencí 50 a 60 Hz, ale i s frekvencí 400 Hz. To znamená, že měří a zobrazuje harmonické složky podle frekvence do 40. harmonické, popř. pro síť 400 Hz do 5. harmonické. Pro signalizaci lze využít sériové rozhraní RS-485 nebo dvě výstupní relé, popř. ve verzi RCMS490 dvanáct výstupních relé, pro každý kanál jedno. Rozměry přístrojů odpovídají standardům DIN pro šest (EDS460) nebo devět (EDS490) modulů a mohou být uchyceny jak na lištu, tak šrouby v souladu s EN 60715 (Rozměry spínacích a řídicích zařízení nn – Normalizované montážní lišty pro mechanické upevnění elektrických zařízení v rozváděčích nn). Na čelním panelu přístroje je podle typu buď signalizační dioda LED, nebo displej LCD, dále testovací a resetovací tlačítka a tlačítka pro nastavování parametrů. Vstup do menu přístroje je možné podmínit zadáním hesla. Přístroj vykonává kontrolu připojení proudových transformátorů a vlastní funkce přístroje. Montáž přístroje je snadná díky přesné identifikaci a popisu přímo v blízkosti svorek.

Oblasti použití

Monitorovacími přístroji RCMS lze zjišťovat např.:

  • poruchy izolace – poškozenou elektrickou izolaci nebo povrchové proudy na izolantech způsobené nečistotou,

  • bludné proudy – vodiče N a PE jsou často z důvodu snížení ceny propojeny, důsledkem čehož jsou vyrovnávací proudy (tzv. bludné proudy), které mohou téct po vodivých částech budov (např. vodovodní a topenářské trubky); to může vést k vytvoření elektromagnetických polí, a tím k nedefinovatelným poruchám; tyto proudy také zvyšují úroveň koroze v potrubí (např. rozprašovací hasicí systém), způsobují tudíž zkrácení provozní doby a vedou k předčasné poruše,

  • harmonické – nelineární spotřebiče se v moderních instalacích vyskytují v mnohem větší míře; počítače s pulsními zdroji, elektronické zátěže, velký počet měničů frekvence vnášejí do sítě vyšší harmonické; tyto proudy způsobují ohřev vodiče N a významně zvyšují riziko požáru; v extrémních případech termodynamické změny vyvolané těmito proudy mohou způsobit uvolnění ve svorkách a šroubových spojích,

  • přerušení vodiče PE – při přerušení vodiče PE mohou proudy, které by běžně protékaly tímto vodičem, téct instalací a částmi budov nebo datovými kabely; to představuje nebezpečný zdroj nejen rušení elektrických přístrojů, ale také ohrožení osob, kterými může protékat dotykový proud.

Obr. 2.

Obr. 2. Proudové transformátory W

Paměť

V přístrojích vybavených displejem LCD je vestavěna paměť pro uložení 300 hodnot historie událostí společně s přesným časem naměřené poruchy. Kromě toho je možné pro dlouhodobé sledování využít vestavěný záznamník dat (datalogger); to představuje 300 hodnot pro každý kanál.

Nastavení filtru

Speciální vlastností těchto přístrojů je nastavení frekvenční charakteristiky. V menu přístroje lze zvolit nastavení filtru proti vzniku požáru nebo na ochranu osob či zařízení.

a) Proti požáru. Při tomto nastavení zůstává prahová hodnota konstantní v celém frekvenčním pásmu. Jde o typické nastavení ochrany proti požáru, neboť za nebezpečnou je považována již hodnota výkonu 60 W, což při napětí 230 V znamená proud jen 260 mA.

b) Ochrana osob. Při frekvencích 50/60 Hz je nebezpečí pro člověka větší než při vyšších frekvencích a stejné amplitudě proudu. Důvodem je skutečnost, že impedance lidského těla obsahuje kapacitní složky. Tyto hodnoty vycházejí z technické zprávy IEC 60479-2 Účinky procházejícího proudu lidským tělem a z EN 60990 Metody měření dotykového proudu a proudu PE vodičem.

Obr. 3.

Obr. 3. Frekvenční charakteristiky; a – prahová hodnota 300 mA (modrá křivka bez nastavení – protipožární), b –prahová hodnota 30 mA (červená křivka nastavení IEC – ochrana osob), c – prahová hodnota 30 mA (zelená křivka nastavení 50 Hz, oranžová křivka nastavení 60 Hz – ochrana zařízení)

c) Ochrana zařízení 50/60 Hz. Toto nastavení je vhodné např. při měření reziduálních proudů v místě centrálního uzemňovacího bodu, kde budou měřeny pouze unikající proudy menší než 50 nebo 60 Hz a proudy vyšších frekvencí jsou vyjmuty. Při tomto nastavení se snadněji určuje dodatečné spojení vodiče N a PE.

Zpoždění

Časové zpoždění a prahové hodnoty mohou být nastaveny individuálně pro každé měřicí místo. Pro vyloučení přechodných jevů při zapínání, zahřívání nebo rozbíhání elektrických přístrojů je možné nastavit také časové zpoždění při spouštění a zpoždění reakce, a to v obou případech v rozmezí 0 až 99 s. Posledním nastavitelným intervalem je zpoždění při uvolnění, tedy při ustálené a již neměnné hodnotě.

Komunikace a vizualizace

Výměna informací mezi RCMS a ostatními přístroji probíhá po sériovém rozhraní RS-485 s protokolem BMS (Bender-Messgeräte-Schnittstelle, měřicí rozhraní Bender), takže kompletní instalaci budovy je možné sledovat z centrálního technického dispečinku. Poruchová hlášení mohou být zobrazena na signalizačních panelech nebo s využitím převodníku FTC470XET na počítačích. Pro zobrazení není zapotřebí žádný doplňkový software, ale využívá se vestavěný webový server. Hlášení jsou posílána e-mailem, dálková správa je vykonávána prostřednictvím LAN (Local Area Network, místní síť), WAN (Wide Area Network, rozlehlá síť) nebo po internetu a náročné zobrazení využívá rozhraní OPC (Object Linking and Embedding for Process Control, propojování a vkládání objektů pro řízení procesů). Kromě vícekanálových přístrojů je k dispozici také verze pro měření s jedním transformátorem proudu (AC, pulsní a AC+DC). Tyto přístroje se vyrábějí pod označením RCM420 nebo RCMA420.

Vlastnosti

  • více- nebo jednokanálový, AC, pulsní, DC a AC+DC – citlivé měření a monitorování reziduálních proudů, poruchových a bludných proudů, včetně proudů ve vodiči N,

  • signalizace na displeji LCD nebo diodou LED,

  • programovatelný předalarm a hlavní alarm,

  • nastavitelná doba zpoždění reakce v rozsahu 0 až 99 s,

  • nastavitelná prahová hodnota pro každý kanál v rozmezí 0,006 až 20 A,

  • měření proudu ve frekvenčním rozsahu 0 až 2 000 Hz,

  • monitorování dvanácti vstupů na jednom přístroji, celkem až 1 080 měřicích míst,

  • signalizace poruchy do 180 ms,

  • historie událostí se záznamníkem dat,

  • analýza harmonických do 40. harmonické,

  • centrální signalizace událostí pomocí signalizačních panelů nebo převodníků rozhraní,

  • FTC470XET má vestavěný server OPC,

  • zasílání hlášení o alarmech či poruchách e-mailem,

  • dálkové ovládání přes WAN, LAN a internet,

  • výroba v souladu se směrnicí RoHS (Restriction of Hazardous Substances, omezení nebezpečných látek).

Další informace mohou zájemci získat přímo u pracovníků firmy na adrese:

GHV Trading, spol. s r. o.
Kounicova 67a, 602 00 Brno
tel.: +420 541 235 532–4
fax: +420 541 235 387
e-mail: ghv@ghvtrading.cz
http://www.ghvtrading.cz