Vyšší spolehlivost výroby díky automatickému systému lokalizace poruch v izolovaných napájecích soustavách

Nejen v papírenském průmyslu je kladen vysoký důraz na nepřerušený a spolehlivý provoz výrobních linek. Jedním ze způsobů, jak tohoto cíle dosáhnout, je trvalé monitorování izolačního stavu, případně implementace automatického systému pro lokalizaci poruch izolace (EDS) v izolovaných napájecích soustavách.

Společnost Bender, renomovaný výrobce přístrojů pro elektrickou bezpečnost v napájecích soustavách, nabízí celou škálu řešení. A to jak základní, cenově dostupné přístroje pro řídící a pomocné obvody, tak ucelené systémy pro výkonové napájení pohonů s frekvenčními měniči a stejnosměrnými meziobvody.

Hlavní výhodou implementace výše uvedených řešení do izolovaných napájecích soustav je možnost prediktivní údržby. Pokud dochází ke zhoršení izolačního stavu v síti, jsou pracovníci údržby na tuto skutečnost předem upozorněni a mohou tak naplánovat opravy, např. během plánované odstávky výroby. Riziko neočekávaného přerušení provozu se tak výrazně snižuje, stejně jako čas a náklady na odstraňování závad.

Dalším hlediskem je požární bezpečnost. Je třeba si uvědomit, že tepelný výkon pouhých 60 W je považován za rizikový z hlediska možnosti vzniku požáru. V izolované soustavě s neodstraněnou druhou poruchou izolace vzniká tepelný výkon 60 W již při unikajícím proudu pouhých 150 mA (v soustavě 400 V 3AC). Přitom tento proud ve výkonových obvodech zcela jistě nezpůsobí vybavení bezpečnostních prvků. Pokud bude v dané napájecí soustavě instalován automatický systém pro lokalizaci poruch izolace, budou pracovníci údržby informováni nejen o poruše izolace, ale také budou díky datům ze systému vědět, na kterém vývodu mají poruchu hledat. Zde je potřeba zdůraznit, že celý systém lokalizace poruchy pracuje trvale v instalaci pod napětím. Pro nalezení vývodu s poruchou není nutné odstavení výroby.

Hlídače izolačního stavu pro řídící obvody

Pro monitorování izolačního odporu v jednoduchých IT sítích, zejména v řídicích a pomocných obvodech do 400 V, jsou vhodné přístroje řady iso415R. Jedná se o hlídače izolačního stavu poslední generace s implementovanou NFC komunikací. Pomocí chytrého telefonu s nainstalovanou aplikací Bender Connect App lze snadno vyčíst jak aktuální měřené hodnoty, tak zobrazit nastavené hodnoty reakce a další parametry přístrojů. Hlavním přínosem technologie NFC je ale možnost snadného nastavování parametrů.

Hlídače izolačního stavu řady iso415R umožňují nastavit dvě samostatné hodnoty reakce, disponují rozhraním RS-485 s protokolem Modbus RTU a jedním alarmovým relé s přepínacími kontakty. Základní nastavení hodnot reakce možné provádět pomocí potenciometrů na čelním panelu přístroje. Hodnoty reakce a všechny ostatní parametry jsou dále dostupné prostřednictvím rozhraní NFC nebo RS-485/Modbus RTU. Přístroj je určen k instalaci na DIN lištu a vyniká šířkou pouhých 18 mm.

Hlídače izolačního stavu pro výkonové obvody

Ve výkonových obvodech v průmyslu se dnes často vyskytují frekvenční měniče, které zejména při použití nízkých kmitočtů pod 16 Hz velmi komplikují správné měření a vyhodnocení hodnoty izolačního odporu IT soustavy. Pro takové aplikace jsou vhodné přístroje Bender řady iso685. Jedná se o univerzální hlídače izolačního stavu pro IT soustavy do napětí až 793 V AC a 1.100 V DC.

K výhodám přístrojů řady iso685 patří:

• přednastavené měřicí profily umožňující lepší přizpůsobení přístroje konkrétní aplikaci,
• grafický displej s rozlišením 127 x 127 bodů,
• grafické zobrazení vývoje hodnoty izolačního odporu v čase po dobu až jednoho roku,
• paměť historie pro alarmová hlášení s časovou značkou,
• moderní komunikační rozhraní (vestavěný webserver, Modbus TCP, Modbus RTU),
• možnost připojení k IT soustavě o napětí až 1.760 V DC a 7,2 kV AC pomocí vazebních členů,
• široký rozsah napájecího napětí AC/DC 24...240 V.

Systém EDS pro lokalizaci poruch izolace

Hlídače izolačního stavu typu iso685-D-P lze rozšířit o automatický systém pro lokalizaci poruch izolace. Systém EDS vyvinutý firmou Bender tvoří hlídač izolačního stavu s integrovaným generátorem pulzů iso685-D-P, vyhodnocovací jednotky EDS440/441 a měřicí proudové transformátory. Celý systém je navržen jako stavebnice, která se přizpůsobí téměř jakékoliv aplikaci, a to jak z hlediska počtu a průřezu monitorovaných vodičů, tak z hlediska složitosti sítě. Instalace systému je možná i v sítích, kde dochází ke složitému propojování přívodů a vývodů, tak i v izolovaných DC soustavách s diodovou vazbou pro zálohované napájení vývodů.

Hlídač izolačního stavu iso685-D-P

Hlídač izolačního stavu iso685-D-P je varianta přístroje řady iso685 s integrovaným generátorem lokalizačního proudu. Hodnotu lokalizačního proudu lze nastavit v rozsahu  1..50 mA v závislosti na charakteru izolované soustavy a s ohledem na její rozsah.

Vyhodnocovací jednotka EDS440/EDS441

Vlastní vyhledávání poruchy izolace zajišťují vyhodnocovací jednotky řady EDS44x s připojenými měřicími proudovými transformátory. Jednotky jsou k dispozici ve dvou provedeních - EDS440 s hodnotou reakce lokalizačního proudu 2…10 mA a EDS441 s hodnotou reakce 0,2…1 mA.
Přístroje mají celkem 12 měřicích kanálů, přičemž k jednomu hlídači izolačního stavu iso685-D-P lze připojit až 50 vyhodnocovacích jednotek EDS. Celkem je tak  k dispozici až 600 měřicích kanálů. Vyhodnocovací  jednotky se s hlídačem izolačního stavu propojují pomocí sériového rozhraní, které lze snadno realizovat stíněným dvouvodičovým kabelem, a to do vzdálenosti až 1.200 m.
Přístroje řady EDS lze dále doplnit o reléový modul IOM441 s 12-ti bezpotenciálovými kontakty. Každý měřicí kanál v systému tak může mít vlastní alarmové relé pro signalizaci poruchy izolace.

Měřicí proudové transformátory

Všechny monitorované vývody v síti musí být osazeny měřicími proudovými transformátory, jejichž rozměry je třeba volit s ohledem na průřez vývodů. K dispozici jsou jak transformátory s kruhovým průměrem řady CTAC, tak s obdélníkovým průřezem řady WR, případně transformátory s rozebíratelným jádrem řady WS. Transformátory se k vyhodnocovací jednotce připojují pomocí dvouvodičového stíněného kabelu.

Funkce lokalizačního systému Bender

Hlídač izolačního stavu iso685-D-P trvale monitoruje hodnotu izolačního stavu sítě. V případě vzniku poruchy se automaticky začnou generovat testovací proudové impulzy, které jsou následně detekovány měřicími proudovými transformátory a vyhodnocovány lokalizačními jednotkami EDS. Překročí-li lokalizační proudový impulz nastavenou hodnotu odezvy ve vyhodnocovací jednotce EDS pro daný měřicí transformátor, systém signalizuje poruchu izolačního stavu na příslušném vývodu. Porucha může být signalizována jak přímo na vyhodnocovací jednotce (pomocí LED ve verzi přístroje „L“), tak na displeji hlídače izolačního stavu (každý měřicí kanál v systému může mít přiřazený jedinečný textový popis). Dále může být porucha předána do nadřazeného dohledového systému prostřednictvím rozhraní Modbus TCP nebo Ethernet. Celý proces lokalizace poruchy izolace je možné spustit i manuálně z menu hlídače izolačního stavu.

Vizualizace systému pro vyhledávání poruch izolace

Veškeré naměřené hodnoty ze systému pro lokalizaci poruch izolace lze vyčítat z hlídače izolačního stavu iso685 pomocí vestavěných rozhraní. Možnosti jsou celkem tři, a to vestavěný webserver nebo využití protokolů Modbus TCP (rozhraní ethernet) a Modbus RTU (rozhraní RS-485). Výše uvedená rozhraní lze rovněž využívat pro nastavování parametrů systému.

Pokud elektrická instalace nedisponuje vlastním systémem měření a regulace, lze pro vzdálené zobrazení měřených hodnot využít dotykový displej řady CP900. Tímto způsobem lze snadno shromáždit a zpřístupnit údaje z většího množství přístrojů na jednom místě. Displej tak může sloužit pro vizualizaci monitoringu ve více izolovaných soustavách. Vizualizaci je možné vytvořit přesně podle potřeb zákazníka.

Dotykový displej CP900

Dotykový displej řady CP900 je terminál na bázi operačního systému LINUX. K dispozici jsou tři provedení lišící se rozměry displeje (7“, 15,6“ a 24“). Displej umožňuje přehledné zobrazení všech připojených přístrojů Bender včetně zobrazení alarmových stavů. Dalšími zajímavými funkcionalitami jsou:

• možnost nastavování parametrů všech připojených přístrojů,
• vestavěný 20 kanálový záznamník měřených hodnot a událostí,
• e-mailový server pro operativní informování pracovníků údržby.

Díky integrovaným rozhraním a protokolům je možné k displeji připojit i přístroje třetích stran. Dotykový displej řady CP900 je vybaven výkonnými nástroji pro vytváření zákaznických vizualizací. Celou monitorovanou soustavu je tak možné zobrazit například pomocí přehledných schémat a interaktivních tabulek. Implementaci vizualizace je samozřejmě možné zpracovat na základě konkrétních požadavků zákazníka.

Hlídače izolačního stavu a systémy pro vyhledávání poruch izolace od společnosti Bender přináší ucelené a sofistikované řešení pro zvýšení spolehlivosti a dostupnosti izolovaných soustav. Pokud Vás výše uvedená řešení zaujala, kontaktujte společnost GHV Trading spol. s r.o., jejíž pracovníci Vám rádi zpracují návrh konkrétního technického řešení.