通过连续不断进行剩余电流监视,可以保证连续可用性、运行可靠性并且获得最大的成本效益

通过连续不断进行剩余电流监视,可以保证连续可用性、运行可靠性并且获得最大的成本效益

在工业和用于工作建筑的环境下,供电的高可用性和可靠性是提高成本效率和生产率的关键因素。意外的中断,维修和EMC问题需要花费更多的时间和金钱成本。因此,作为预防性维护的一部分,必须对供电系统进行永久性监视。现代剩余电流监视系统(RCMS),在早期就能检测出严重的绝缘故障,使技术系统的操作人员能够在突发的故障或整个系统运行停止之前,快速地定位并且排除故障。

此外,可能需要根据德国事故预防条例(DGUV条例)3和工业安全条例(BetrSichV),定期校验潜在的可节省的成本。

本文的主要目的是提供创新的剩余电流监视系统的实用解决方案,通过对高度敏感区域的现代电气装置进行预防性维修,来保证系统运行的可靠性。这是个有回报的投资。

在固定的电气系统和设备中,剩余电流监视系统(RCMS)为绝缘恶化的持续评估提供了最佳的可能性。测量的剩余电流可以清楚地分配到各自的电路和电流的使用设备。可以进行与装置相关的安全/危险评估。
 

电气装置中的绝缘电阻监视测量和/或剩余电流测量

这些测量方法的优势在于预防,例如,可以连续进行测量,并且可以在早期为电力系统的安全/危险评估提供必要的测量值。在电气安全方面,尤其是在必须连续使用的电气设备上,或由于技术原因难以测量绝缘电阻的系统,这种测量方法为实际操作提供了许多优势。

当然,这些测量方法的应用并不能免除用户根据DGUV规则3对电气装置和设备进行定期核查的义务,例如通过检查、测试保护和等电位导体的连续性以及开关/断开的有效性。

现在,有效的“工业安全条例”第10条中,有要求进行类似的测试。根据“BetrSichV”第3条中的风险评估,必须确定必要测试的类型、范围和时间间隔,尤其是当前使用的设备。通过这些测试,必须及时发现缺陷和损坏。在此,没有详细描述该如何进行检查。负责人员必须为实际使用的剩余电流监视设备确定必要的措施和检查间隔。

剩余电流监视(RCM)的设备测量技术

剩余电流监视仪 (RCM)的工作(如图1所示),是监视电气装置或电路是否产生了剩余电流,并通过报警来显示是否超过限定的值。[DIN EN 62020 (VDE 0663):2005-11]

基尔霍夫第一定律是电气工程的一个基本定律,它指出电路中节点电流等于零。如图2所示,在无故障网络中,I1 与I2是相同的。

根据基尔霍夫定理,如果一个故障电流IΔ是由于裸露导体或大地之间的绝缘故障而产生的,那么导致的故障电流:

I∆ =I1 – I2

RCMS460系统,测量12个通道的真实有效值,并且对通用电流敏感,可以测量运行过程中0 ...2000 Hz以及6 mA ~ 20 A的剩余电流,并能在180 ms内进行评估。

RCMS系统,带有显示功能,当达到或已经超过预设响应值或响应时间的情况下会发出信号。系统集成了历史存储器和数据记录器的功能,能够存储多达300个具有精确故障时间的消息。通过RS-485接口,可以在各个评估设备和网关之间交换信息。因此,可以从中央区域(例如,控制柜或控制室)永久地监视完整的建筑物或完整的供电区域。

通过记录随时间变化时装置的性能,可以永远在剩余电流监视框架内,根据DGUV规范3所定义的,调整测试间隔从而实现BetrSichV中关于“危险相关测试间隔的定义”的保护目的。

图1: 剩余电流监视系统的选择 -  RCMS460、RCM420以及测量电流互感器

图2: TN-S系统中的绝缘故障

I∆ 剩余电流/故障电流
I∆n 响应剩余电流
RF 故障电阻
RL 负载电阻
IF 绝缘故障
I1, I2 工作电流
US 电源电压
PE 保护接地线

对于永久性剩余电流监视,采取测试间隔的方法增加节省成本的潜力

如果确保电气设备无缺陷,应始终满足BetrSichV和DGUV法规第3条 - 关于要进行的定期试验的保护目标。除了固定的测试间隔之外,固定的电气装置也可以受"连续监视"的约束。对于移动电气设备,DGUV法规第3条 - 实施指令"电气装置和设备",除了严格参考指定的测试间隔外,还允许当故障率小于2%的情况下,可以延长测试间隔。如果确保只向雇员提供正常工作状态的适当设备,那么可以设想其解决方案。

使用这里提出的差动电流测量方法,电工(或符合BetrSichV要求的合格人员)可以确定明确且有意义的测试间隔,并为具体应用确定测试间隔。这个定义可以包括测试间隔的减少和增加。根据设备的“使用等级”,有可能进行适用于安全和经济方面的定期测试(确定时间间隔)。

归功于有针对性地使用剩余电流监视系统(RCMS),即使是短暂的关断也已成为历史。电力系统的可用性得到了增强,并且电气系统和设备的定期测试成本降到最低。

优势

RCMS系统主要的优势如下:

优化维护

更高的操作性/设备安全

更高的经济效益

更高的防火灾安全

剩余电流监视仪的组装和安装(RCMS)

下列章节描述了供电系统中,RCMS系统的基本结构 (带有测量电流互感器、评估和显示方案的剩余电流监视仪) 。 (图3 – 图5).

图3: 由多台RCMS460和装置中的测量电流互感器组成的剩余电流监视系统

基本结构 (图4)显示了多达12个输出(电路)的电源的电路监视。还显示了用于确定故障电流的所需测量电流互感器所推荐的安装位置,同时用于故障位置检测(电路分配)。

图4:多达12个独立回路的电源监视原理图

图5 显示了供应电路的概述,可监视多达1080个回路。测量电流互感器是根据被监视回路的电缆截面来选择的。

图5: 示意图是多达1080个单个回路的电源监视

应用举例

EMC兼容TN-S电源系统中的RCMS460剩余电流监视系统,例如,e.g. 在中心接地点和重要的子配电柜中

图6: 电源监视的示意图

剩余电流监视系统中的单个测量值可以从电工工作场所容易地查看到。在被监视的电源系统中发生的变化或故障电流以图形方式显示并记录 (图7)。 因此,也可以很准确地定位故障位置/最终回路。

图7:被监测回路中故障电流的时间特性

RCM监视电气系统与必要的绝缘电阻测量的比较

接下来,将常规的直流绝缘电阻测量监视和测试人员一起使用的剩余电流监视系统进行比较(表1)。

Technical personnel

带直流电压的绝缘测量的缺点。 RCM测量的优势
高直流测量电压的绝缘测量对压敏电阻器老化及先前损坏的影响。 RCMs是被动式监视设备-排除了此错误来源。
过高或使用过长的测试电流可能会损坏(即烧坏)保护继电器。 RCMs是被动式监视设备-排除了此错误来源。
在绝缘测量过程中,没有与主电源断开连接的负载可能被损坏。 RCMs是被动式监视设备-排除了此错误来源。
UPS支持的系统组件无法测量-不可能关闭。 RCMs是被动式监视设备-排除了此错误来源。
在有大导线截面和网状网络的广泛网络应用中,由于经济原因,协调、绝缘测试和评估所需的时间往往是不合理的。 RCMs可以在技术和经济上同时能够承受成本的情况下,执行检测绝缘劣化的任务。
定期检验通常只是随机检查。例如,由于气候条件而进行的检查,但是它们不具有代表性且可以显示不同的值。 RCMs在线监视。在记录和评估测量值时,可以对未发生的故障进行趋势分析和说明。对人员、牲畜和财产构成危险的缺陷必须立即纠正。
如果中性线没有断开,或者由于绝缘故障而存在某种形式的连接,那么测试电压可能会导致电子设备可能损坏。在这些情况下,绝缘测试仪的测试电压就有可能发生在设备的输入端子上。 不需要断开中性线。因此,不需要断开中性点上的端子。
内部关闭问题;并不需要检查所有系统组件。 无需关机。
由于关闭,会影响操作过程和停机时间而增加成本。 不会产生由于停机而引起的费用。
连接中性线断开端子作为中断的危险点,或测量后忘记重新连接。 不需要使用用于中性线的断开端子。
在高谐波电流的情况下,已知N线断开端子是一个弱点。中断会导致电压增加。 不需要使用用于中性线的断开端子。
在不通电的状态下,只能由保护分离器完成测量。 RCMs测量完整的装置,包括电源固定的设备和移动设备。
如果同时测试几个回路的绝缘电阻,不同电路之间的耦合可能会仍未被检测到。其产生可能的后果是反馈电压和RCD的功能受到限制。 当单独监视每个电路时,RCMs会检测这类耦合。
当存在避雷器的情况下,其测量结果没有任何有意义。  

测试人员

具有直流测量电压的绝缘测量的缺点 RCM测量的优势
员工的高度保留以及考虑成本因素。  
需要具备有测试设备知识的专业人员。他们必须熟悉相关的安全要求、法规、操作说明和与工作相关的危害问题。必须有足够多的电力系统工作人员接受培训,以便能够提供紧急救助。同时,正确的文档是必要的,但在许多情况下是不可用的。 系统监视不需要专家或者知识丰富的人员。只有当故障电流超过限值时,才需要电工。
测试仪会可能遇到的危害和压力包括:1、准备不足、有风险的即兴操作以及在时间紧迫的情况下工作;2、在关闭或拆卸的安全装置的情况下工作;3、在环境恶劣的条件下工作; 4、在导体上工作;5、当系统被激活或在带电导体附近工作。 无危险。

更多的特征优势

RCM测量的更多的优势特征 带直流测量电压的绝缘测量的优点
不能检测到有源导体之间的绝缘故障。如果连接并且接通负载,则可以测量N和PE之间的绝缘故障。 可以被测量。
RCMs只能被用于TN-S系统,不能用于TN-C系统。 响应值约为5mA:可以测量在相位和接地之间且小于40 kΩ的绝缘故障。
通过响应值检测 - 无高阻抗绝缘故障符合DIN EN 5110-1(VDE 0105-1):2014-02规范。 绝缘测试检测到对称和不对称的欧姆绝缘故障。电容故障电流不存在火灾危险,因为它们均匀分布在电缆上。
仅检测不对称电容和欧姆绝缘故障。 在绝缘故障试验中,检测对称和不对称的欧姆绝缘故障。由于它们均匀地分布在电缆上,所以故障电流是不危险的。
还没有标准化的响应值。响应值可以很大程度上取决于主回路泄漏电容和系统。正确响应值的选择必须由合格的电工执行。 绝缘电阻的最小值需要符合标准DIN VDE 0100-600(VDE 0100-600):2017-06,第6.4.3.3款,表6.1的要求。
适用于没有分配保护线的系统部件。为了可靠地评估绝缘电阻,应该始终分配PE线。  
在IT系统中,剩余电流不能分配到测量电流互感器下游的绝缘故障。 可用于所有类型的网络。

总结

在固定电气系统和设备中,剩余电流监视系统为评估绝缘恶化提供了理想的条件。测量的剩余电流可以被清楚地分配到相应的回路,因此与工厂相关的安全评估是可行的。所以,需要使用剩余电流监视仪的测量方法,并且必须选择满足系统要求的测量电流互感器装置。在连续监视的框架内,这种监视设备可确保所需的"连续的"计量测试。

类似地,在剩余电流监视系统监视电路的情况下,测量目视故障手持式电气设备的连接,并在必要时关闭电路。假设的差动电流的允许阈值必须由特定系统的合格电工指定。系统电气特征的变化,通过时序文本或图表的形式得以体现,例如差动电流的减小或增加,可以定义要连接的电气设备的适配测试周期。

如果在组织内,明确哪些设备将用于操作,那测试间隔可以根据测量结果进行修正。到目前为止,实践经验清楚地表明,这种测量方法使人们能够以有针对性的方式指定单独的定期测试,从而能够达到BetrSichV "Festlegung gefährdungsbezogener Prüffristen" 中(与危险相关的测试间隔规范)的保护目的。

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类型命名尺寸语言时间戳D-/B-数量
产品概览 Residual Current Monitoring 2.2 MB EN2022/05/24 12:26:4924.05.2022 12:26:49

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