Kontrola stanu izolacji doziemnej stanowi obecnie konieczność dla prawidłowego działania sieci izolowanych względem ziemi (IT). Systemy automatycznej lokalizacji doziemień gwarantują kontrolę nad najważniejszymi układami DC poprzez okresowe pomiary i sygnalizację stanu izolacji.
Pewność oraz bezpieczeństwo układu zasilania gwarantowanego prądem stałym zależy w dużym stopniu od stanu izolacji. Na właściwości izolacji wpływ mają czynniki środowiskowe, mechaniczne, elektryczne, a także starzenie się materiału. Uszkodzenia izolacji możemy podzielić na dwa typy:
- gwałtowne – wywołane na przykład poprzez uszkodzenia mechaniczne
- powolne – spowodowane przez starzenie się materiału
Nie ma możliwości całkowitego wyeliminowania zjawiska degradacji izolacji. Można jednak w znaczący sposób ograniczyć jego skutki. Tam, gdzie pewność zasilania stanowi priorytet, najczęściej stosuje się sieć izolowaną IT. Dzięki swoim właściwościom sieć IT pozwala na wystąpienie doziemienia jednego z biegunów bez zadziałania zabezpieczeń i wyłączenia całego układu z pracy. Dopiero doziemienie obydwu biegunów powoduje zadziałanie zabezpieczeń oraz awaryjne odstawienie układu. Dlatego tak ważnym jest, aby wychwycić awarię najpóźniej w momencie wystąpienia doziemienia jednego z biegunów i przeciwdziałać dalszym uszkodzeniom. Z pomocą przychodzi system SAN 2 produkcji polskiej firmy APS Energia. Układ ma za zadanie monitorowanie stanu izolacji na każdym z odpływów w nadzorowanej rozdzielnicy DC oraz lokalizację doziemień. System pozwala na szybkie zlokalizowanie uszkodzonego odpływu, a także pozwala przewidzieć, w którym miejscu instalacji może dojść do awarii, na przykład ze względu na utratę właściwości izolacyjnych materiału w wyniku starzenia.
Rys. 1. Schemat blokowy modułu SAN 2-1.
System kontroli stanu izolacji SAN 2 przeznaczony jest do nadzoru izolowanych sieci prądu stałego o napięciu znamionowym od 24V do 220V. Nadzór realizowany jest w sposób ciągły, a bieżące wartości wizualizowane są lokalnie na wyświetlaczu oraz zdalnie udostępniane cyfrowo poprzez zintegrowany interfejs komunikacyjny umożliwiający przesyłanie danych do systemu nadrzędnego. Dzięki konsoli, możliwa jest pełna konfiguracja systemu. Obniżenie rezystancji poniżej zadanych progów sygnalizowany odbywa się przez zapalenie odpowiedniej diody LED oraz zadziałanie przekaźników alarmowych. Wszystkie zdarzenia zapisywane są w nieulotnej pamięci urządzenia. Zaawansowany system mikroprocesorowy w połączeniu z wydajnymi, adaptacyjnymi algorytmami pomiarowymi pozwalają na precyzyjny i szybki pomiar prądu upływowego i lokalizację uszkodzonego odpływu nawet w środowiskach o dużych zakłóceniach.
Podstawowe składniki systemu kontroli stanu izolacji SAN 2 to:
- SAN 2-1 – jednostka centralna
- SAN 2-2 – moduł rozszerzeń
- przekładniki prądowe
Rysunek 1. przedstawia schemat blokowy modułu SAN 2-1, który składa się z dwóch podstawowych bloków: miernika doziemienia oraz lokalizatora. Blok miernika doziemienia składa się z generatora impulsów testowych oraz bloku kontrolno-pomiarowego sterującego pracą generatora w oparciu o aktualne wartości pomiarów oraz zadane parametry. Moduł rozszerzeń SAN 2-2 składa się jedynie z bloku lokalizatora, a zewnętrznym źródłem sterowania jest sygnał od układu SAN 2-1 pracującego w danej sieci.
Zasada pomiaru rezystancji doziemnych opiera się na analizie generowanego okresowo sygnału testowego. Okres cyklu pomiarowego oraz amplitudę sygnału można ustawić z poziomu użytkownika w zależności od konfiguracji miernika doziemienia i aktualnych parametrów sieci. Generator impulsów testowych pracuje w dwóch trybach:
- dla najbardziej wrażliwych odbiorników przewidziany jest tryb napięciowy z uwagi na wprowadzanie najmniejszych zakłóceń do sieci. Maksymalna bezwzględna różnica napięć biegunów względem potencjału uziemienia nie przekracza 20V.
- tryb prądowy dla pozostałych przypadków. Tutaj maksymalna amplituda prądu zależna jest od ustawionej wartości ograniczenia.
Pomiar prądu upływu i lokalizacja doziemień odbywa się w czasie rzeczywistym. Przekładnik prądowy zamontowany jest na każdym z nadzorowanych odpływów i musi być podłączony do odpowiedniego wejścia pomiarowego modułu SAN2-1 lub SAN2-2. W celu uniknięcia błędów przed każdym cyklem pomiarowym układ przeprowadza test danego przekładnika prądowego. W przypadku negatywnego wyniku układ aktualizuje status kanału pomiarowego, a wyniki pomiarów są ignorowane. Po uzyskaniu pozytywnego wyniku testu następuje pomiar właściwy. Po zakończonym cyklu pomiarowym następuje analiza zgromadzonych danych i wyznaczenie prądu upływowego. Kanały parzyste [2, 4,..16] i nieparzyste [1, 3,..15] obsługiwane są na zmianę, co drugi okres pomiarowy. W związku z tym wyniki aktualizowane są co 2 okresy pomiarowe, a więc minimalny czas lokalizacji odpływu to 4s (dla czasu pomiaru i czasu przerwy równego 1s). Odporność na zakłócenia gwarantuje fakt, iż lokalizator ma informację, kiedy dokładnie nastąpi sygnał testowy. Tak więc wyznaczenie prądu upływowego może nastąpić już po pierwszym cyklu pomiarowym.
Rys. 2. Zasada pracy lokalizatora.
Możliwości rozbudowy systemu zostały ograniczone do nadzoru maksymalnie 1760 odpływów. Do komunikacji pomiędzy poszczególnymi modułami wykorzystywana jest magistrala wewnętrzna zgodna ze standardem CAN2.0A. Plusem układu jest brak jednostki centralnej odpowiedzialnej jedynie za zbieranie i przetwarzanie pomiarów. Ma to szczególnie istotne znaczenie w rozbudowanych sieciach, gdzie nie dysponujemy dużą ilością miejsca.
Układ jest z powodzeniem stosowany w rozdzielnicach prądu stałego zarówno na obiektach przesyłowych, jak i dystrybucyjnych.
Paweł Kazirodek
Kierownik Sprzedaży
Dział Sprzedaży Krajowej
APS Energia SA
Recommended for you
