Růst ceny elektrické energie a rozvoj fotovoltaických zdrojů ukázal na potřebu informací o rozložení proudů v nn sítích. Je otázkou, zda úvahy o vyhodnocení proudových poměrů v nn sítích odvozené z údajů elektroměrů jsou v požadovaném čase realizovatelné.
Kromě toho, měření proudů ve výrazně menším počtu měřicích bodů nn sítí umožňuje navíc i identifikaci poruch a extrémních provozních stavů, které nelze vyhodnotit ze zprůměrovaných a nesoučasných maximálních hodnot elektroměrů. Na druhou stranu, realizace komplexních měřicích a komunikačních elektroměrových systémů s potřebnou sw nadstavbou může být dlouhodobě ekonomicky výhodná.
Následující informace o dodatečném měření proudů na hladině nn mají ukázat možnosti současných proudových senzorů, jejich výhody a nevýhody. Pořadí jejich prezentace je voleno podle míry inovací
k současně používaným měřicím proudovým transformátorům. Základním kritériem pro návrh uvedených senzorů byla možnost jejich dodatečné instalace v provozovaných nn sítích. Vyznačují se kategorií přepětí CAT IV/300 V a třídou bezpečnosti II, takže je lze použít v kterémkoliv bodě nn sítí, aniž by byla dotčena bezpečnost obsluhy a spolehlivost provozu. Všechny mají jmenovitou hodnotu sekundárního proudu 1 A nebo standardizované výstupní napětí.
Měřicí transformátor proudu s děleným jádrem MTPD.51
Fotografie uzavřeného proudového transformátoru MTPD.51 s děleným jádrem je na obr. 1. Otočná část jádra je opatřena západkou, která při kompletaci pružně zapadne do výběžku na základní části transformátoru. Uzavření jádra transformátoru je zajištěno bílým kolíkem. Rozměry okénka transformátoru, který lze nasadit i na neizolovaný nn vodič s měřeným proudem, jsou 52 x 33 mm a vnější rozměry jsou 100 x 90 x 29 mm. Pro snazší instalaci má transformátor zakulacené rohy. K připevnění transformátoru MTPD.51 na přípojnici nebo vodič s měřeným proudem je určena profilovaná plastová úchytka se dvěma otvory, kterými se protáhnou vázací pásky. Úchytku lze nasunout na profilované boční sloupky nebo spodní sloupek základní části transformátoru. Svorky transformátoru S1, S2 se jmenovitým sekundárním proudem 1 A jsou ukryty pod krytkou základní části, která chrání spojení výstupních vodičů před jeho mechanickým namáháním. Sekundární proudový obvod transformátoru MTPD.51 obsahuje nízko příkonovou ochranu při jeho rozpojení. Podrobnější technické informace o transformátorech MTPD.51 i dalších typech senzorů jsou na www.e-mega.cz.
Výhodou transformátoru MTPD.51 je funkce nezávislá na napájení, jeho nadproudové číslo je 5. Konstrukce MTPD.51 minimalizuje možné problémy s instalací, ne vždy však dostatečně. Transformátor má příznivou cenu. Je určen pro instalace bez mechanického zásahu do silové instalace a už vůbec ne v případech s nutným zmenšením průřezu nebo šroubových spojení.
Transformátor MTPD.51 je provozován v tisících instalacích v distribučních sítí.
Měřicí lišta MEgML73
Měřicí lišta MEgML73, viz obr. 2, je určena pro doplnění měření v nn skříních s pojistkovými nebo odpínačovými lištami. Obsahuje snímače pro všechny tři fáze, jejichž signály jsou ke konektorům vedeny plošnými spoji. To minimalizuje montážní práce a snižuje potřebu mědi. V aktualizovaném provedení jsou plošné spoje umístěny ve vnitřních vrstvách vícevrstvé desky, což významně snižuje možnost mechanického poškození a zvyšuje provozuschopnost i v krajně nepříznivých provozních podmínkách.
Každý snímač měřicí lišty integruje proudový transformátor, dva přesné děliče nn napětí a teplotní čidlo určené pro měření teploty přípojnice. Proudový transformátor je tvořen toroidem, na jehož výstupu je nízko ztrátová ochrana proti napěťovému namáhání při rozpojení sekundárního obvodu. Středem toroidu prochází spojka, kterou protéká měřený proud mezi přípojnicí a silovou lištou. V těsné blízkosti spojky může být umístěn termistor, s jehož pomocí lze automaticky a kontinuálně monitorovat vztah mezi protékajícím proudem a teplotou spoje. Tak lze předcházet poruchám a zbytečným ztrátám v nn skříních.
Bezpečné děliče jsou připraveny pro měření napětí přípojnic a nn vývodů. Tak, kromě jiného, lze automaticky kontrolovat stav nn pojistek silových lišt. Bezpečné děliče napětí jsou spolu s toroidem a termistorem umístěny v plastovém výlisku a jsou v něm zality impregnační hmotou. Jednotlivé plastové výlisky jsou přišroubovány k plošnému spoji, čímž jej mechanicky zpevní. Pro připojení výstupů měřených veličin mohou být použity připájené vodiče nebo rozpínatelné konektory.
Předností konstrukce měřicí lišty MEgML73 je rychlá a snadná i dodatečná montáž. Dále je to připravenost nn skříně pro automatizovanou kontrolu jejího stavu, stavu pojistek nn vývodu, vysoká přesnost měření proudu s nadproudovým číslem až 10 a oddělení nebezpečných napěťových obvodů, které lze jistit externími pojistkami. Cenou za instalaci měřicí lišty mezi odpínačovou lištu a přípojnice je vysunutí odpínačové lišty o 25,5 mm dopředu, viz obr. 3. Měřicích lišt MEgML73 jsou v distribučních sítích provozovány tisíce kusů.
Jednofázový ohebný snímač s proudovým výstupem AMOS/1 A
Výhodou ohebných snímačů je možnost jejich instalace pro měření proudu v rozměrově nestandardních nebo obtížně přístupných vodičích. Použitím ohebných snímačů AMOS/1 A lze dosáhnout přesnosti měření proudu 0,5 % Ijm při délce snímače 20 cm, 40 cm nebo 60 cm. Jeho nevýhodou je nutnost použití napájecího zdroje, který dodává energii pro 1A výstup. Sestava snímače AMOS/1A je vidět na obr. 4. Snímače AMOS/1 A mohou být napájeny stejnosměrným zdrojem s napětím od 10 V do 28 V. Pro jeden snímač je potřeba výkon 5 W. Jednotka proudového zesilovače snímače AMOS/1 A se instaluje na DIN lištu a má šířku 18 mm.
Ohebný snímač AMOS/1 A je z uvedených tří možností nejdražší, avšak v souhrnu s časem a náklady potřebnými pro instalaci měření je často ekonomicky nejvýhodnějším řešením dodatečné instalace měření proudu. Také proto jsou v distribučních sítích instalovány tisíce ohebných snímačů AMOS/1 A.
Proudové senzory TOR a LCT
Vedle výše uvedených snímačů lze k měření střídavých proudů použít nízkovýkonové toroidní snímače typu TOR nebo snímače s děleným jádrem typu LCT se standardizovanými výstupními napětími 225 mV, 150 mV a 22,5 mV dle ČSN EN 61869-10. Tyto snímače jsou obvykle navrženy pro měření v prostředí s nižší kategorií přepětí, a proto je lze použít jen v nn rozvodech budov.
Obecně jsou toroidy přesnější, nicméně při jejich instalacích je nutné provést rozpojení obvodu s měřeným proudem. Transformátory s děleným jádrem jsou z principu méně přesné a závislé na provozních podmínkách, které mohou způsobit korozi v místě dělení jádra, a tak i výrazně zhoršit přesnost měření.
Společnost MEgA vyrábí nízko výkonové toroidy s kategorií přepětí CAT IV/300 V a bezpečnostní třídou II, které lze použít v kterémkoliv místě měření nn sítí. Toroidy TORv mají jmenovitý proud 50 A a toroidy TORm se jmenovitým proudem 5 A lze výhodně použít ke galvanicky oddělenému měření proudů v proudových 5 A obvodech stanovených měřidel.
Proudové transformátory nízkého výkonu s děleným jádrem typu LCT mají průměr otvorů od 10 mm do 36 mm a jmenovitý proud od 5 A do 600 A. Tyto senzory předpokládají břemeno 2MΩ/50pF.
Závěry
Měření proudů i na hladině nn je výhodné realizovat galvanicky odděleně nejen z důvodu bezpečnosti, ale i pro zjednodušení zapojení navazujících proudových vstupů měřicích přístrojů. V převážné míře se používají proudové transformátory, rozšiřuje se používání ohebných snímačů proudů. Proudové transformátory jsou různé konstrukce a používají rozdílné mechanismy instalace na vodiče s měřeným proudem.
V současnosti je v distribučních sítích na hladině nn před proudem 5 A preferován jmenovitý proud 1 A. Má menší nároky na průřez vodičů proudového obvodu i na objem použité mědi a železa při výrobě proudových traf.
Od r. 2018 jsou standardizovány napěťové výstupy proudových transformátorů. To umožňuje úsporu kovů, snížení hmotnosti a rozměrů proudových senzorů. Na druhou stranu je v tomto případě třeba věnovat vyšší pozornost zapojení v prostředí se zvýšenou úrovní rušení.
MEgA – Měřící Energetické Aparáty, a.s.
664 31 Česká 390
Tel.: +420 545 214 988
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
www.e-mega.cz
