Zaloguj
Spis treści
Sensory napięciowe, prądowe i kombisensory
Przekładniki napięciowe i prądowe to niejedyne sensory pozwalające na pomiar napięć i prądów w obwodach wysokich napięć. Do pomiaru napięcia stosuje się sensory rezystancyjne lub pojemnościowe, a do pomiaru prądu cewki Rogowskiego. Coraz częściej stosowane są zespolone kombisensory umożliwiające pomiar napięć i prądów. Na fotografii 4 pokazano kombisensory serii KEVCD, w którym czujnikiem napięcia jest dzielnik rezystancyjny, a czujnikiem prądu cewka Rogowskiego.
Przekładniki prądowe coraz częściej są zastępowane przez sensory prądowe nazywane cewką Rogowskiego. Jest to rodzaj transformatora bezrdzeniowego o konstrukcji pozwalającej na założenie go bezpośrednio na przewód bez konieczności rozłączania obwodu prądowego. Napięcie indukowane w uzwojeniu cewki jest proporcjonalne do pochodnej natężenia prądu przepływającego przez przewód (rysunek 1).
Ten sensor nie stwarza zagrożenia porażeniem przy rozwieraniu obwodu pomiarowego. Na fotografii 5 pokazano cewkę Rogowskiego CRR 1-50 produkcji polskiej firmy ITR Energetyka. Charakterystyka przetwarzania (zależność napięcia wyjściowego od mierzonego prądu, została pokazana na rysunku 2.
Pewną niedogodnością sensorów opartych na cewkach Rogowskiego są niskie poziomy napięć wyjściowych. Jak pokazano na rysunku 2, napięcia wyjściowe dla typowych mierzonych prądów 10…600 A zmieniają się w zakresie od 10 do kilkuset mV. Środowisko pomiarowe w stacjach energetycznych często charakteryzuje się sporym poziomem zakłóceń EMI. Prądy indukowane przez te zakłócenia w przewodach pomiarowych mogą zafałszować wynik pomiaru. Dlatego sygnały wyjściowe powinny być doprowadzane kablami ekranowanymi o określonej przez producenta maksymalnej długości. Trzeba również pamiętać o uziemieniu ekranu kabla zgodnie z zaleceniami producenta sensora. Klasyczne przekładniki prądowe są pod tym względem bardziej odporne na zakłócenia, szczególnie te o prądzie wyjściowym do 5 A.
Stosowanie sensorów napięciowych opartych na dzielniku rezystancyjnym lub pojemnościowym jest również wygodniejsze od przekładników napięciowych, szczególnie w układach średniego napięcia. Takie sensory są mniejsze, lżejsze i łatwiej je stosować w układach zewnętrznych. Jednak brak izolacji galwanicznej wynikającej z zasady działania wymusza użycie dodatkowych układów zabezpieczających przed porażeniem w przypadku rozwarcia obwodu dzielnika napięcia. Mogą to być układy zabezpieczające warystorowe lub półprzewodnikowe, na przykład diody lawinowe.
Kontrola i rozliczanie
Opisane sensory umożliwiają pomiar napięć i prądów w obwodach energetycznych charakteryzujących się dużymi napięciami roboczymi i dużymi prądami roboczymi. Podstawowe zastosowanie pomiaru prądu i napięcia ma na celu bieżącą kontrolę parametrów linii przesyłowych. W stanie normalnym (bez awarii lub przeciążenia) głównym parametrem mierzonym jest wartość przepływającego prądu przy założeniu, że napięcie na liniach ma określoną wartość mieszczącą się w dopuszczalnej tolerancji. Na podstawie zmierzonego napięcia i prądu wyliczana jest jedna z ważniejszych wielkości, czyli moc przenoszona przez linię przesyłową i odbierana na przykład przez indywidualnych odbiorców lub zakłady przemysłowe, usługowe itp.
Kolejnym zastosowaniem pomiarów jest kontrola i zabezpieczenie linii przesyłowych przed zwarciem lub przeciążeniem. Przy bardzo wysokich mocach dostępnych w energetyce na każdym z poziomów przesyłania od najwyższych napięć do sieci niskiego napięcia niezbędny jest system zabezpieczeń zapobiegający skutkom zwarć i przeciążeń. Bez takich zabezpieczeń system energetyczny mógłby się załamać na terenie całego kraju lub na określonym obszarze. Uszkodzeniu mogłyby ulec linie i stacje przesyłowe, ale też stacje rozdzielcze w zakładach produkcyjnych i stacjach zasilania odbiorców indywidualnych. W obwodach niskiego napięcia powszechnie stosuje się bezpieczniki topikowe mocy, ale w obwodach średnich i wysokich napięć stosowane są często bardzo rozbudowane cyfrowe układy zabezpieczeń pozwalające wykryć rodzaj zwarcia (międzyfazowe lub doziemienie) oraz kierunek zwarcia (od strony zasilania lub obciążenia). Te układy muszą mieć informację o przepływającym prądzie i napięciu na wszystkich trzech fazach.
Dokładny pomiar napięcia i prądu jest również konieczny w układach rozliczeniowych zużytej energii (licznikach energii). Stosowane sensory muszą mieć określoną dokładność (klasę) i spełniać normy właściwe dla sensorów przeznaczonych do pomiaru energii. Dynamicznie rozwijający się rynek OZE (odnawialne źródła energii) wymusił również stosowanie odpowiedniej aparatury pomiarowej w układach fotowoltaiki (panele słoneczne) i innych źródłach energii, np. elektrowniach wiatrowych. Większość tych pomiarów jest taka sama, jak w przypadku linii przesyłowych.
Oprócz podstawowych pomiarów prądów i napięć wykonuje się szereg innych pomiarów, na przykład pomiary izolacji, pomiary częstotliwości czy pomiary zniekształceń harmonicznych kształtu sygnału prądu.
