Get Adobe Flash player

Németh Gábor
villamosmérnök
C+D Automatika Kft.

Néha érdemes egy készülék továbbfejlesztésének úgy nekikezdeni, hogy visszamegyünk az eredeti gondolathoz, az alapokhoz, az alapvető villamos törvényszerűségekhez és működésekhez. Jelen esetben ennek az újragondolásnak az eredménye egy mindössze 35 kg-os doboz, mely több kA-es primer nyomatóáram kibocsátására képes…

Sometimes it is the best solution to return to the very fundamentals of electronics and electrotechnical principalities during the development phase of a new instrument. In current case, the result of rethinking fits in a mobile 35 kg box, which is capable to develop several kA primary injection current output…

 

Viszonylag ritka pillanat manapság, amikor egy mérnöki alkotással való megismerkedés közben az embert elkapja a vágy, hogy gratuláljon a konstruktőrnek azért, mert merészelt szakítani a konvenciókkal. Pedig most valami ilyesmi történt, az “erősáramos” villamos mérő és vizsgáló berendezések között megjelent egy primer áramnyomató, mely – picit leegyszerűsítve – azzal lett több (nagyobb és stabilabb kimenőjellel rendelkező), hogy közben kevesebb (kisebb a súlya és a térfogata).

Történt pedig mindez – valószínűleg – úgy, hogy a tervezőnek eszébe jutott, hogy egyszerű fizikai törvények is vannak a világon, s azok ismeretében érdemes újragondolni a jelenleg általánosan használt, nagy méretű és meglehetősen súlyos, állítható toroidtranszformátort (variac) alkalmazó mérőegységek tervezési koncepcióját.

Tekintettel arra, hogy a jelenleg használt összes típus – a kibocsátott kA-ek mennyiségével arányosan – meglehetősen súlyos és nagy méretű, a tervező nyilván feltette a kérdést: mit lehetne kihagyni belőle, de persze úgy, hogy közben a funkcionalitás megmaradjon?

Nos, a gondolkodás olyan eredményes volt, hogy az új készülék hihetetlenül kicsi és könnyű (a mindössze 35 kg-os készülék akár 15 000 A-es áramot is képes kiadni), s belefért még egy újszerű, innovatív nagyáram-generálási technológia is, mely DSP (Digital Signal Processing = digitális jelfeldolgozás) alapú, és automatikus kimenőjel-szabályozást is megvalósít.

És vajon mi a siker titka, mi volt a tervező igazán nagy ötlete? Elsősorban az, hogy kihagyta a belső szekunder tekercset, s a toroid nyílását megnyitotta a külvilág felé! Ezzel egyrészt jelentősen csökkent a tekercselés térfogata és súlya, másrészt a szekunder tekercset – igény szerint – maga a felhasználó tekerheti meg, ha a vizsgált impedancia nagysága és/vagy az előírt mérőáram nagysága azt szükségessé teszi!

A kis súlynak és terjedelemnek köszönhető, hogy a mérendő objektumhoz egészen közel települhetünk a készülékkel, így csökkenthető a kábelhossz, következésképpen a meghajtáshoz szükséges teljesítmény is kisebb lesz. A teljesítményigényt tovább csökkenti, hogy az új tervezési koncepció alapján a készüléktest közepén képzett nyíláson a mérőkábelt egyszerűen átfűzhetjük, s ezáltal az eddigi négy helyett mindössze két mérőcsatlakozást kell létesíteni. Így a kontaktus-ellenállások összege is sokkal kisebb lesz a mérőkörben.

Az új készülék tulajdonképpen egy fejlett vizsgálórendszer, melyet pontosan azoknak a primer oldali vizsgálatoknak az elvégzésére fejlesztettek ki, melyek az alállomások üzembehelyezése és karbantartása során szükségesek. A készülék működési módja viszont jelentősen eltér a többi, manapság használatban lévő típusétól. Ezért jelenthetjük ki, hogy megjelent a primer áramnyomató készülékek új generációja, mely könnyebben, gyorsabban, ugyanakkor pontosabban elvégezhető vizsgálatokat biztosít a felhasználóknak.

 

cd1

Egy személy akár két Raptort is könnyen tud mozgatni
A rendszer felépítése

A lényege egy mester készülék, melyhez – a szükséges teljesítmény elérése érdekében – még maximum három szolga készülék csatlakoztatható. Többé nem gond tehát, ha az elején gondolt teljesítmény mégsem elegendő, mert a szolga készülékek hozzáadásával rugalmasan lehet az igényhez alkalmazkodni. Ugyanakkor, ha biztosan tudjuk, hogy mekkora teljesítményre lesz szükségünk, akkor csak a kellő számú szolga készüléket szállítjuk, és állítjuk be a mérőhelyre.

A maximális áram (az alapkonfiguráció kivételével) független a felhasználó által a rendszerbe beállított egységek számától, míg a feszültségképesség és a teljesítmény körülbelül arányos azzal.

Az átfűzőnyílásos konstrukciónak, a mester és szolga készülékek közötti infravörös kapcsolatnak, s az intelligens felismerő szoftvernek köszönhetően a „mester és szolga készülékek csatlakoztatása” kifejezés a következőt jelenti a gyakorlatban: „a mester készülék mellé gurítom és ott felállítom a kellő számú szolgakészüléket, majd a középső nyílásokon átfűzöm a mérőkábelt”.
Vagy esetleg még azt is, hogy a „szorosan egymás mellé állított készülékek középső nyílásán keresztül a mérőkábelt többször átfűzve néhány menetet tekercselek, majd a kábelt továbbvezetem a mérendő berendezés csatlakozópontja irányába”.

Annak érdekében, hogy „kézben tarthassuk” ezt a sokparaméteres mérést, a kezelőegységben van egy szoftver, mely segít a megfelelő mérés, ill. mérési összeállítás (összekapcsolt készülékek száma, mérőkábel keresztmetszete, tekercselt menetszám, max. elérhető mérőáram, mérés ideje ill. a mérésindítás/leállítás módja, stb.) létrehozásában, beállításában.

A modern, „high-tech” konstrukció – teljesítmény és kitöltési tényező tekintetében – biztosítja a maximális áramnyomatási képességeket. A készülék kezelése olyan könnyű, hogy össze sem hasonlítható az eddigiekével. A teszt-konfigurációk és üzemmódok beállítását, a méréseket, az eredmények mentését és letöltését, vagyis a teljes vezérlést egy különálló, kisméretű, kábellel csatlakozó kezelőegység teszi lehetővé.

A rendszer a terhelés változása esetén is – a beállított értéknek megfelelően – automatikusan utánállítja a kimenőjel nagyságát. A mester készülékbe épített mérési és szabályozási funkcióknak, valamint a mérőkábelből a készülék nyíláson keresztül létesített hurkok (menetek) változtatható számának köszönhetően az áram és a feszültség nagyon rugalmasan alakítható.

A berendezésbe fejlett mérőáramköröket is telepítettek, melyek tovább bővítik a mérési/vizsgálati funkciók körét.

A belső processzoros rendszer gyárilag programozott vizsgálati modulokat is tartalmaz annak érdekében, hogy a leggyakoribb tesztek gyors, automatikus elvégzését maximálisan támogassa. A mérés megfelelő bekötése után csak ki kell választani a menüben a megfelelő szoftvermodult, és elindítani a mérést. Ugyanakkor, könnyű új modulokat létrehozni, vagy a meglévőket módosítani.

A rendszer alkalmazásai

A mérések végzése, a mérési folyamatok megfigyelése, ellenőrzése egy kézi vezérlőegység segítségével történik. A vezérlőegység tokozása ergonomikus kivitelű, a megragadást és a megtartást támogató gumírozott részekkel is ellátták. A beépített ember-gép interfész, a színes TFT érintőképernyőn, jól átlátható kezelőfelületet biztosít a felhasználó részére.

A gyors értékbeállítást és érvényesítést egy, a közepén nyomógombbal ellátott forgógomb („Wheel and Click”) segíti. A kezelő és a mester-készülék között kommunikációt nagyon biztonságos és megbízható protokol felhasználásával oldották meg. Mindezek az eszközök korábban soha nem tapasztalt mértékben könnyítik meg az áramnyomató kezelését.

A gyártó a következő mérés- ill. vizsgálatfajtákhoz biztosít előre elmentett tesztmodulokat: túláram, kismegszakítók, áramváltó áttétel/fázis/burden, áramváltó feszültség áttétel/fázis, feszültségváltó burden/fázis, Rogowski áramváltó, teljesítményváltó, visszakapcsoló, áramváltó mágnesezési görbe és térdpont.

 

cd2

Egy egymással infravörös kapcsolatban lévő mester
és szolga Raptor pár akár15 kA áramot, ill. 6 kVA teljesítményt tud szolgáltatni

 

A további szolgáltatások:
– adat mentés és jegyzőkönyv készítés
– a felhasználó támogatása a rendszer konfigurálásban, a mérésben és a kábelezésben
– szoftver frissítés az interneten keresztül
– problémamentes vizsgálatok igen rövid idő alatt
Alkalmazási lehetőségek

Primer áramnyomatásos vizsgálatok
A primer áramnyomatásos vizsgálatok alapvető szerepet játszanak a védelmi rendszerek üzembehelyezésében és működésük ellenőrzésében. A szekunder nyomatás nem teszteli minden alkotóelem működését, nem oldja meg az áramváltók áttételének és bekötésének, s a szekunder tekercselések megfelelő állapotának ellenőrzését, vagyis egyáltalán nem tudja modellezni az üzem közben előálló körülményeket. Mindebből az következik, hogy csak a primer áramnyomatás az a módszer, amellyel egy teljes védelmi rendszer teljes körűen és maximális megbízhatósággal vizsgálható.

A készülék változtatható kimeneti frekvenciája kiterjeszti a primer vizsgálati lehetőségeket a hálózati frekvenciától eltérő tartományokra is. A primer vizsgálatok érintik a teljes áramkört: áramváltó primer és szekunder oldala, relék, kioldó és riasztó áramkörök, megszakítók, valamint a köztük lévő vezetékezés. A primer vizsgálatot általában a szekunder után végzik el, hogy le tudják határolni és ki tudják javítani az esetleges szekunder oldali (feszültség- és áramváltók, megszakítók, bekötéseik, egyéb beépített védelmek) hibaforrásokat. Az üzembe helyezés előtti “mindent eldöntő” utolsó vizsgálat azonban szinte mindig a primer áramnyomatás, akár létesítést, akár jelentősebb átépítést, akár karbantartást vagy javítást végeztek előzőleg.

Relévizsgálat
A készülékkel a primer oldali hibákat szimulálni lehet, s így meg lehet győződni arról, hogy a védelmi relé jól működik-e. A kioldási idő 1 ms-os felbontással történő mérése, és az eredmény tárolása is megtörténik. Az automatikus áramszabályozás, az előre pontosan beállítható nyomatóáram és nyomatási idő, s az eredmények tárolásának lehetősége a jelenleg megvalósítható legteljesebb védelmi vizsgálatot teszik lehetővé.

Megszakító vizsgálat
A teljes védelmi rendszer vizsgálatához a megszakítók valós körülmények közötti leoldásának, a megszakítási folyamatot jellemző időintervallumoknak a vizsgálata is szervesen hozzá tartozik. A készülékkel végzett vizsgálatok – a precíz mérőjelnek és az igen pontos mérőáramköröknek köszönhetően – megbízhatóak és megismételhetőek.

Áramváltó vizsgálat
A készülék előnyös tulajdonságai között szerepel, hogy van benne egy mérőegység, melynek többféle bemenete is van. Ezek segítségével elvégezhető egy áramváltó teljes vizsgálata is. Mindössze három másodperces mérés után máris a következő adatok birtokába juthatunk: áttétel, fázis (polaritás) különbség a primer és szekunder tekercs között, burden (impedancia, fogyasztó teljesítménye, teljesítménytényező). Vizsgálhatók továbbá a kis teljesítményű lakatfogók, és a Rogowski áramváltók is, valamint a feszültségváltóknál is a burden, az áttétel, a fázisviszony, és a teljesítmény transzformátoroknál a rövidzárási impedancia és a reaktancia veszteségek. Sőt, az áramváltók mágnesezési görbéje és annak térdpontja is vizsgálható beépített gyári mérési procedúra segítségével.

 

cd3

A feszültségképesség növelhető a mérőkábelből
meneteket képezve

 

Visszakapcsoló és szakaszoló
Minthogy a készülék képes nagyáramú hibát szimulálni, így képes visszakapcsoló és szakaszoló berendezések akár többszöri automatikus tesztelésére is, beleértve a bontás és visszakapcsolás érzékelését, a működési és visszakapcsolási idő mérését, s a működtetések számlálását.

Kapcsolóberendezés vizsgálat
A kisfeszültségű kapcsoló és vezérlő berendezéseket szintén nagy árammal kell vizsgálni, ha a gyártó, vagy felhasználó a termékszabványoknak és a vonatkozó előírásoknak való megfelelőségüket akarjuk ellenőrizni. Az új készülék alkalmas a névleges rövidzárási áramoknak megfelelő nagyságú áram létrehozására, így a kismegszakítók (MCB/MCCB) működésének, kikapcsolási idejének vizsgálatára is, mind rövidzárási, mind termikus üzemmódjukban.

Melegedési vizsgálatok
A különleges áramszabályozó áramköreinek köszönhetően a készülék ideális eszköz melegedési vizsgálatok végzésére, minthogy hosszú ideig (az időt méri is), és nagy pontossággal tudja a beállított nyomatóáramot szolgáltatni.

Földelő háló vizsgálata
Nagy áram injektálásával és a beépített, megfelelően kis szinteket mérő feszültségmérővel lehetséges a földelőhálóban lévő esetleges rossz, korrodált kontaktusok felderítése.

Az új készülék szép példa a mérnöki találékonyság új értéket létrehozó erejére, melynek köszönhetően a tulajdonságai (mozgékonyság, alkalmazkodóképesség, automatikus áramszabályozás, korszerű megoldások, könnyű használat, alkalmasság többféle feladat elvégzésére) messze kiemelik az alállomásokon és erőművekben jelenleg használt primer oldali vizsgáló berendezések közül.