Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Systemy detekcji łuku elektrycznego oparte na analizie widma przebiegu prądowego

arch. redakcji

Wobec zwiększania się liczby odbiorników energii elektrycznej o bardzo zróżnicowanym charakterze poboru energii, w szczególności odbiorników nieliniowych, poważnie rośnie ryzyko powstawania łuków elektrycznych.

Zjawiska te powstają zarówno w dużych rozdzielniach elektrycznych, jak i w instalacjach domowych.

W pierwszym przypadku istnieje niebezpieczeństwo całkowitego zniszczenia całych, bardzo kosztownych jednostek polowych oraz poważnych awarii energetycznych. Ponadto notowane są również przypadki śmiertelnego porażenia obsługi podczas wystąpienia tego typu zjawisk.

Drugi z przypadków może spowodować uszkodzenie domowego sprzętu elektrycznego, zasilanego z zakłóconej sieci, oraz wywołać niebezpieczeństwo pożaru. Wobec powyższych stosuje się określone metody wykrywania obecności łuku elektrycznego, wśród których znajdują się metody bazujące na przetwarzaniu widma przebiegu prądu elektrycz­nego.

Problem oraz skutki powstawania łuku elektrycznego

Łuk elektryczny powstaje w miejscu, gdzie napięcie między dwoma punktami przekracza napięcie przebicia dielektryka między nimi. W zaistniałej sytuacji tworzy się plazma i prąd zaczyna płynąć poza przewodnikiem.

Powstały łuk elektryczny emituje światło o bardzo dużym natężeniu oraz szybko nagrzewa powierzchnie metali, na których występuje. Zjawisko to zostało wykorzystane w lampach łukowych oraz spawarkach. Często jednak dochodzi do powstania łuku w miejscach, gdzie jest to niepożądane.

Czytaj też: Zastosowanie przewodów szynowych do rozdziału energii elektrycznej w instalacjach nn >>>

Popularne w elektroenergetyce zaciski śrubowe potrafią z czasem poluzować się, co powoduje ich nagrzewanie się i doprowadza do uszkodzenia izolacji przykręconych przewodów. Podczas tworzenia instalacji elektrycznej lub zwykłej codziennej eksploatacji urządzeń, żyły wewnątrz kabla mogą ulec uszkodzeniu na skutek zgniecenia lub zbyt mocnego zgięcia.

Takie sytuacje są często niezauważane, ponieważ dochodzi do naderwania, a nie całkowitego rozerwania kabla. Jego dalsza eksploatacja może jednak doprowadzić do pożaru.

Metodologia detekcji wystąpienia łuku elektrycznego

Obecnie, w komercyjnych systemach pomiarowych do detekcji łuku elektrycznego stosuje się przede wszystkim dwie metody:

  • detekcję gwałtownego spadku napięcia
  • oraz detekcję emisji świetlnej łuku.

Metody te stosowane są indywidualnie bądź łącznie, dzięki czemu zwiększana jest wiarygodność uzyskiwanych informacji na temat wystąpienia łuku.

Ponieważ czujniki optyczne z reguły pracują w zakresie fal światła widzialnego 400–700 nm i oparte są na czujnikach światłowodowych, czułość toru pomiarowego tych czujników dobierana jest w taki sposób, aby maksymalnie ograniczyć wpływ światła słonecznego oraz oświetlenia elektrycznego na wyniki detekcji łuku. Czujniki instalowane są zarówno w polach zasilających, jak i polach odpływowych rozdzielni elektrycznych.

Obok głównych wymienionych metod detekcji łuku, rozwijana jest również metoda bazująca na analizie widma częstotliwościowego prądu. Analiza częstotliwościowa prądu płynącego w instalacji pozwala na stwierdzenie, czy wystąpił łuk elektryczny oraz dodatkowo, jakiego typu odbiorniki pobierają z niej energię.

Rys. 1.  Widma częstotliwościowe stałych zakłóceń w sieci oraz wprowadzanych przez łuk [1]
Rys. 1.  Widma częstotliwościowe stałych zakłóceń w sieci oraz wprowadzanych przez łuk [1]

Określenie typu odbiornika pobierającego energię, możliwe jest na podstawie analizy lokalnych maksimów w widmie przebiegu prądowego w stanie, gdy łuk nie występuje, natomiast sama detekcja łuku polega na wykryciu charakterystycznego kształtu widma. Kształt ten jest spowodowany ciągłymi i losowymi skokami wartości prądu, jakie wywołuje obecność łuku elektrycznego.

Kryterium detekcji łuku polega na wybraniu takiego pasma, w którym wprowadza on najwyższe harmoniczne w stosunku do zakłóceń, jakie tam stale występują. Na rys. 1. przedstawiono porównanie widm częstotliwościowych zakłóceń stale występujących w sieci (kolor czarny) oraz zakłóceń, jakie wprowadza łuk (kolor czerwony). Należy zwrócić uwagę na fakt, iż zakłócenia stałe różnią się w zależności od przeznaczenia badanej instalacji, dlatego opisane w następnym punkcie detektory analizują bardzo oddalone od siebie pasma częstotliwości. Pierwszy z nich przeznaczony jest do użytku w instalacjach ogniw fotowoltaicznych, a drugi w standardowych instalacjach elektrycznych w budynkach. 

Na podstawie rys. 1. można stwierdzić, iż różnica między zakłóceniami stale występującymi w sieci elektrycznej a zakłóceniami, jakie wprowadza łuk, jest najmniejsza w okolicach częstotliwości 15 MHz, należy więc odrzucać to pasmo podczas badań. Największa różnica występuje natomiast przy częstotliwościach powyżej 21 MHz i to pasmo należy poddawać analizie.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

streszczenie

W artykule przedstawiono zasadę działania detektorów powstawania łuków elektrycznych, opartych na bazie analizy widma przebiegu prądu. Zaprezentowano układ komercyjny oraz system umożliwiający implementację własnych algorytmów cyfrowego przetwarzania sygnałów w celu zwiększenia niezawodności detektora.



abstract

Electric arc detection systems, based on current waveform spectrum analysis

The idea of electric arc detection systems, based on current spectrum analysis was presented in the paper. There were also presented an example of commercial system and open system, which enables implementation of author’s-specific digital signal processing algorithms for increasing of detector reliability.

Czytaj też: Zastosowanie przewodów szynowych do rozdziału energii elektrycznej w instalacjach nn >>>

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 10/2015

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Jakie wybrać kable, przewody i osprzęt kablowy!

kable i przewody - przewodnik

Rozporządzenia CPR, dotyczące kabli i przewodów elektrycznych w zakresie reakcji na ogień. Została przedstawiona klasyfikacja materiałów budowlanych w zakresie reakcji na ogień oraz... czytam więcej »

 


Kamery termowizyjne nawet 40% taniej!

Promocja na kamery termowizyjne FLIR

Tylko do 9 grudnia możesz kupić kamery termowizyjne do prac elektrycznych i energetycznych w dużo niższych cenach... sprawdź za ile »

 


System zasilania gwarantowanego - jaki wybrać?

Rodzaje zasilania

Współczesne urządzenia elektryczne i elektroniczne spełniają ogrom funkcji, których oczekują ich użytkownicy. Są znakomitą pomocą w życiu i pracy, jednak wymagają zadbania o jeden aspekt – niezawodną, łatwo... czytam dalej »

 


Jaki silnik elektryczny wybrać? »

silnik elektryczny

W działaniu wielu maszyn i urządzeń technicznych wymagany jest ruch postępowy lub postępowo-zwrotny. Zazwyczaj ruch ten wytwarzają (...) czytam więcej »

 


Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania?

Oświetlenie zewnętrzne LED - dobór i zastosowanie»

Ranki łączniki gniazdka oswietlenie zewnętrzen LED
W każdej standardowej instalacji elektrycznej w budynku występują gniazda wtyczkowe oraz łączniki. Ich budowa oraz sposób zamocowania zależą od miejsca zainstalowania oraz metody wykonania (...) czytam więcej » Wymiana opraw oświetlenia zewnętrznego ze źródłami LED przynosi przede wszystkim poprawę efektywności energetycznej oświetlenia ulicznego. Oświetlenie LED posiada również (...) czytam dalej »

 


Przyrządy kontrolne i pomiarowe - zobacz niezawodne rozwiązania»

narzedzia pomiarowe dla elektryka Miernik napięcia, ciągłości i kolejności faz są zaprojekotwane do testowania napięcia, fazy, polaryzacji, kolejności faz i półprzewodników. Cyfrowy multimetr oraz cyfrowy miernik cęgowy oferują idealne rozwiązania dla wszystkich wymagań i możliwych zastosowań. Mierniki wykorzystują standardowe (...) czytam dalej »


Zobacz jakie oprawy zaprezentowano na Energetab 2019  »

Wiele nowych produktów od najlepszych w branży marek »

Samochody elektryczne i  mobilne stacje elektronika
Oświetlenie awaryjne ma zapewnić bezpieczne opuszczenie zajmowanych przestrzeni podczas awarii zasilania opraw oświetlenia podstawowego. Niejednokrotnie zanik oświetlenia podstawowego nie jest spowodowany zwykłą awarią zasilania czy wyłączeniem(...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Odpowiednie oświetlenie - prawidłowy dobór oświetlenia w projekcie »

projekt oświetlenia Są takie miejsca w domu, o których nie myśli się w pierwszej kolejności. Zostawia się je na później, dopiero wtedy, gdy zadba się o ważniejsze pomieszczenia. Tak jest często (...) czytam dalej »

 


Jak zapewnić bezprzerwowe zasilanie gwarantowane? »

Kolektor słoneczny – urządzenie do konwersji energii promieniowania słonecznego na ciepło »

zasilanie gwarantowane panele słoneczne
Co rusz znaczenie tego problemu uświadamiają nam przechodzące nad naszym krajem orkany i wichury oraz widmo blackoutu, wynikające z pojawiającego się latem ogromnego zapotrzebowania na ... czytam więcej » Udział energii słonecznej w Polsce jest bardzo niski i według urzędu statystycznego, pozyskanie energii z promieniowania słonecznego w porównaniu do innych źródeł odnawialnych w 2017 roku wyniósł niecałe 1%.... czytam dalej »

Szafy energetyczne, sterowniczne, rozdzielcze - dlaczego nie wiesz co wybrać? »

szafy rozdzielcze i sterownicze Zgrupowanie urządzeń elektroenergetycznych wraz z szynami zbiorczymi, połączeniami elektrycznymi, elementami izolacyjnymi i osłonami, służący do rozdziału energii elektrycznej i łączenia oraz ... czytam dalej »


Bezprzewodowa automatyka domowa - i możesz sterować wszystkim w domu »

Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami !

Automatyka domowa - sterowaniem ze smatfona Projektowanie listew - oprogramowanie
Nowoczesny smartdom powinien być gotów na każde życzenie. Dlatego rozwiązania bezprzewodowej automatyki domowej dają Ci zdalną kontrolę nad funkcjami Twojego domu - oświetleniem, roletami, ogrzewaniem ... czytam więcej » Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami oraz profesjonalnego opisywania oznaczników do złączek szynowych, przewodów, kabli, urządzeń i instalacji. Oprogramowanie dostępne jest bezpłatnie na stronie www ... chcę poznać »

Małe, średnie i duże systemy sterowania »

Sterowniki plc Jeszcze kilka lat temu sterowniki PLC „tylko” wspierały pracowników przy wykonywaniu monotonnych zadań i zwiększaniu szybkości produkcji. Aktualnie każda produkcja ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... chcę obejrzeć »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Technologie robotyczne zgodne z koncepcją Industry 4.0 » »

wyświetlacze cyfrowe robotyka i automatyka
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Nowoczesne urządzenia mechaniczne nic nie znaczyłyby bez ukrytej w nich elektroniki, dizęki której ... czytam dalej »


Odczyty cyfrowe - przyrządy przeznaczone do wyświetlania położenia »

czytniki cyfrowe Współpracują z przetwornikami przemieszczeń liniowych (liniały) i kątowych (enkodery). Wykonywane są w różnych wersjach dostosowanych do (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Inteligentny system dystrybucji mocy »

Liczniki energii jakie wybrać moc
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Uniwersalne zastosowanie, w pojedynczych szafach sterowniczych, jak też w kompletnych systemach... czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
11/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 11/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Instalacje elektryczne na terenie imprez plenerowych – błędy oraz wymagania
  • - Ochrona przed pożarem z wykorzystaniem wyłączników różnicowoprądowych
Zobacz szczegóły
COMEX S.A. COMEX S.A.
O firmie COMEX S.A. od początku swojej działalności, tj. od 1987 zajmuje się kompleksową obsługą klientów w zakresie zasilania...

Ciekawe strony

Elektryk na Fixly.pl

EPS System - agregaty prądotwórcze

Producent oświetlenia

Ciekawa Architektura

Instalacje

Literatura fachowa

Rekuperacja

Termomodernizacja

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl