Katalog publikacji

Pomiary czasów wyłączników mocy

MND-20

mgr inż. Dominik Nanko; mgr inż. Krzysztof Zalda
ZPBE Energopomiar-Elektryka Gliwice

 

W artykule przedstawiono zastosowanie mierników typu MND do pomiaru czasów własnych i niejednoczesności wyłączników elektroenergetycznych.


MND-12Metody badań, jakie powinny spełniać wyłączniki są ujęte w normie PN-E-04700 [1] oraz w dokumentacjach technicznych poszczególnych producentów. W ramach okresowych sprawdzeń między innymi powinno się mierzyć czasy własne i niejednoczesności wyłącznika, które powinny być zgodne z danymi wytwórcy. Czasy te nie powinny być dłuższe od 5 ms dla wyłącznika, którego bieguny są sprzęgnięte mechanicznie i 20 ms w przypadku wyłącznika wieloprzerwowego ze zestykami połączonymi szeregowo w biegunie.

W ZPBE Energopomiar Elektryka w Gliwicach są produkowane mierniki typu MND (Tabela 1), które umożliwiają pomiar powyższych czasów do 12 styków, a w przypadku MND-20 również rejestrację prądów płynących przez cewki wyłącznika.

pokaż Tabela 1.
Zestawienie podstawowych danych technicznych mierników niejednoczesności typu MND


Mierniki te są przenośnymi przyrządami pomiarowymi umieszczonymi w walizkach.

Aby podłączyć styki wyłącznika do MND trzeba je rozszynować i jeden biegun uziemić.
Ze względu na galwaniczne odizolowanie obwodów sterowania od styków mogą być one bezpośrednio podłączone do zacisków.

Zgodnie ze schematem z rys.2 można mierzyć czasy niejednoczesności miernikami MND-1, MND-6, MND-12.

pokaż Rysunek 2.
Uproszczony schemat pomiarowy w ręcznym trybie wyzwalania


Pomiar w nich jest inicjowany pojawieniem się zewnętrznego napięcia na zaciskach miernika, które jest jednocześnie podawane na cewkę wyłącznika.
Przy sterowaniu MND-6 wykorzystując urządzenie do SPZ dzięki dwom wejściom inicjującym można mierzyć czasy w cyklu wyłącz-załącz (WZ), załącz-wyłącz (ZW) i wyłącz-załącz-wyłącz (WZW).

Automatyczne sterowanie cewek zgodnie z rys.3 wykonuje MND-20.

pokaż Rysunek 3.
Uproszczony schemat pomiarowy w automatycznym trybie wyzwalania


We wszystkich miernikach typu MND ręczny tryb wyzwalania umożliwia badanie tylko w cyklu wyłączenia (W) lub załączenia (Z), natomiast automatyczny daje dodatkowo możliwość pomiaru w cyklach: wyłącz-załącz (WZ), załącz-wyłącz (ZW), wyłącz-załącz-wyłącz (WZW), wyłącz-opóźnienie-załącz-wyłącz (WZW*) - uwzględniając czas zbrojenia wyłącznika.
Dzięki zastosowaniu tranzystorów IGBT, których czasy załączania i wyłączania są znikomo małe w porównaniu z maksymalną rozdzielczością pomiaru (0,1 ms) czasy trwania i przerw pomiędzy impulsami są regulowane, co ułatwia sterowanie różnego rodzaju wyłączników.

Wewnętrzna konstrukcja zapewnia tłumienie zakłóceń indukowanych w przewodach dołączeniowych. W czasie trwania pomiaru jest kontrolowany stan zestyków wyłącznika, przy czym częstotliwość próbkowania i czas pomiaru mogą być ustawiane zależnie od potrzeb. Duża częstotliwość próbkowania pozwala na dokładną obserwację drgań zestyków.
Wyniki pomiaru zostają zapamiętane w pamięci i mogą być pokazane na wewnętrznym wyświetlaczu alfanumerycznym, wydrukowane w postaci tabeli lub wykresu czasowego na zewnętrznej drukarce termicznej typu KAFKA stanowiącej wyposażenie dodatkowe.
W przypadku wyników ujętych w tabeli w zależności od trybu danego pomiaru, na poszczególnych kanałach mogą pojawić się jeden, dwa lub trzy czasy. Wydruk czasowy zawiera informację o stanie poszczególnych kanałów (styków) w funkcji czasu. Może być wydrukowany z rozdzielczością mniejszą lub równą rozdzielczości pomiaru. Drukowany jest nagłówek, w którym użytkownik może nanieść dane jednoznacznie określające dany wyłącznik.

Dostarczane oprogramowanie umożliwia:

  • obserwację stanu zestyków oraz przebiegów prądów w cewkach,
  • wyliczenie czasów własnych i niejednoczesności,
  • wyliczenie wartości prądu, stanu styku w dowolnym momencie na wykresie,
  • archiwizację oraz odczyt uprzednio zapisanych danych,
  • wydruk przebiegów czasowych,
  • ustawianie wszystkich parametrów pracy (Rys.4),
  • załączanie/wyłączanie, zmianę kolorów kanałów.


pokaż Rysunek 4.
Przykładowy zrzut ekranu programu do przesyłania ustawień parametrów pracy z komputera do MND-20


Komunikacja pomiędzy komputerem, a miernikiem jest poprzez port szeregowy RS-232.
Wszystkie parametry pracy ustawiane na przyrządzie mogą być również wprowadzane z programu komputerowego. Ustawiane parametry dla danego wyłącznika można zapisać do pliku, aby przy kolejnych badaniach wyłącznika odczytując je, można było porównać wyniki dla tych samych nastaw.

Przykładowy wykres czasowy sześciu zestyków wyłącznika typu WMSII z przebiegami prądów w cewkach jest przedstawiony na rys.5.

pokaż Rysunek 5.
Wykres czasowy wyłącznika WMSII w trybie WZW


Pomiar został wykonany w cyklu WZW wyłącznika jednocześnie mierząc kanały stykowe i prąd w cewkach. Pozwala to na wizualne sprawdzenie zależności stanu styku w funkcji prądu cewki w czasie. Widziana na wykresie gwałtowna zmiana prądu w cewce w fazie załączania wyłącznika może świadczyć o wadliwych kontaktach w obwodzie sterowania danej cewki.

Występowanie wibracji zestyków, przekroczenie wartości czasów własnych i niejednoczesności wymusza regulację bądź dyskwalifikuje dany wyłącznik.
Na rys.6 przedstawiono powiększony wykres niejednoczesności na trzech fazach przy wyłączaniu dwubiegunowego wyłącznika typu WMSII wraz z przebiegiem prądu w cewce.

pokaż Rysunek 6.
Wykres niejednoczesności na trzech fazach podczas wyłączania


Bieguny "a" i "b" poszczególnych faz są podłączone w następujący sposób:

  • faza L1 do kanałów 1 i 2 miernika,
  • faza L2 do kanałów 3 i 4 miernika,
  • faza L3 do kanałów 5 i 6 miernika.

Obliczone przez program wartości przedstawione są w tabeli 2:

  • L1a, L1b, L2a, L2b, L3a, L3b: czasy własne,
  • L1ab, L2ab, L3ab: maksymalne różnice czasu pomiędzy biegunami,
  • L1L2L3max: maksymalna niejednoczesność.


Maksymalna niejednoczesność dla wyłącznika dwubiegunowego jest obliczana przez program według następujących zależności:

przy wyłączaniu:
L1L2L3max=max{|min(L1a,L1b) - min(L2a,L2b)|,
|min(L1a,L1b) - min(L3a,L3b)|,
|min(L2a,L2b) - min(L3a,L3b)|};
a przy załączaniu:
L1L2L3max=max{|max(L1a,L1b) - max(L2a,L2b)|,
|max(L1a,L1b) - max(L3a,L3b)|,
|max(L2a,L2b) - max(L3a,L3b)|}.

pokaż Tabela 2.
Czasy własne i niejednoczesności w cyklu WZW


Na podstawie wyników obliczonych przez program maksymalna niejednoczesność występująca w drugiej fazie wyłączania cyklu WZW (L1L2L3max=3,7ms) oraz czasy własne spełniają wymagania zawarte w dokumentacji technicznej tego typu wyłącznika oraz normy PN-E-04700 [1].

Wykres czasowy wyłącznika, który wymaga regulacji jest przedstawiony na rys.7, ponieważ w fazie L2 w styku „b” występuje pojedyncze odbicie podczas wyłączania. Dwa pionowe markery przedstawiają w sposób graficzny niejednoczesność i odstęp czasowy pomiędzy nimi jest wyświetlany w oknie X1-X0. Dla zwiększenia czytelności przebiegi prądów w cewkach zostały wyłączone. Duże powiększenie umożliwia dokładniejszą obserwację stanu styków. Kolejne próbki to widoczne ciągi z pojedynczych kwadratów, a odstęp pomiędzy dwoma z nich to rozdzielczość, z jaką został wykonany pomiar. W tym przypadku jest to 0,1ms.

pokaż Rysunek 7.
Wykres niejednoczesności na trzech fazach z pojedynczym odbiciem


Podsumowanie
Przedstawione mierniki typu MND umożliwiają pomiary czasów własnych i niejednoczesności w różnych cyklach (W, Z, WZ, ZW, WZW) z lub bez uwzględnienia czasu zbrojenia wyłącznika.
Wykresy czasowe mogą pomóc w ocenie stanu jakości styków i obwodów sterowania, a archiwizacja danych pozwala na porównywanie w czasie tych samych wyłączników.

Literatura

[1] PN-E-04700: 1998. Urządzenia i układy elektryczne w obiektach elektroenergetycznych. Wytyczne przeprowadzania pomontażowych badań odbiorczych.

[2] Instrukcje Obsługi Mierników MND.

 

Nasze produkty

Służy do pomiarów i automatycznej rejestracji parametrów jedno i trójfazowych sieci elektrycznych.

Wymuszalnik prądowy typ WP-1000 przewidziany jest do badania przekładników prądowych oraz może być wykorzystany do sprawdzania przekaźników nadprądowych i układów reagujących na wartość prądu i napięcia.
Nowoczesny przyrząd pomiarowy, który powstał na bazie Układu do Diagnostyki Transformatora typ UDT-1, nagrodzonego Medalem Prezesa Stowarzyszenia Elektryków Polskich na targach energetycznych „Energetab 2004” w Bielsku-Białej.

Przeznaczony do równoczesnego pomiaru czasów otwierania i zamykania do 6 styków wyłącznika, co pozwala określić niejednoczesność ich działania.
Przeznaczony do zasilania urządzeń elektrycznych wymagających do działania napięcia jednofazowego 230 V i częstotliwości 50 Hz w sytuacji, gdy dostęp do jednofazowej sieci energetycznej jest niemożliwy.
Służy do diagnostyki i monitorowania on-line stanu technicznego transformatora na podstawie pomiaru zawartości wodoru H2 i tlenku węgla CO oraz wody zawartej w oleju.
Przesuwnik fazowy typu PF-3 przewidziany jest do sprawdzania zabezpieczeń reagujących na kąt, napięcie lub/i prąd np. porównawczo – fazowych lub ziemnozwarciowych.

Polecamy

  • Diagnostyka techniczna i monitoring transformatorów

    Diagnostyka techniczna i monitoring transformatorów

    Niniejszym mamy przyjemność poinformować, iż nasza firma wydała publikację pt.:

    „DIAGNOSTYKA TECHNICZNA I MONITORING TRANSFORMATORÓW”