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


Inżynier w lesie - zobacz video! »

Inżynier w lesie Materiały stworzone przez inżynierów dla inżynierów. Testy produktów od kluczowych dostawców (...) chcę zobaczyć »


Jednoobwodowy licznik energii - jaki wybrać?»

Zobacz co nowego poznamy na targach Energetab 2019 »

Licznik energii jaki wybrać Energetab 2019 logo
Zasilacze awaryjne trzeciej generacji z bardzo wysoką sprawnością 96% w trybie On-Line oraz ze znakomitym współczynnikiem mocy 1(...) czytam więcej » ENERGETAB – największe w Polsce targi nowoczesnych urządzeń, aparatury i technologii dla przemysłu energetycznego, to miejsce jednych z najważniejszych spotkań czołowych przedstawicieli branży elektrotechnicznej w Polsce.(...) czytam dalej »

 


Specjalne ramki do specjalnych wnętrz »

Kamery termowizyjne Perfekcyjne dopełnienie nowoczesnego wnętrza.
Prosta, ponadczasowa forma, jakość wykonania, niezawodny system, to tylko niektóre (...)
czytam dalej »


Automatyka przemysłowa i sterowanie - na jakie produkty zwrócić uwagę »

Jak zmniejszyć swój rachunek za energię »

automatyka przemysłowa zmniejsz rachunki za prąd
Jak sztuczna inteligencja wspomoże pracę elektrowni i fabryk? Aż 63 proc. respondentów twierdzi, że sztuczna inteligencja pomoże zwalczyć (...) czytam więcej » Oszczędzaj na rachunkach za prąd w domu lub firmie. Wystarczy Po Prostu Energia (...) zobacz ile możesz oszczędzić »

 


Gdzie znajduje zastosowanie współczesna termowizja?

Kamery termowizyjne Zadbaj o bezpieczeństwo i uniknij awarii. Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można (...) czytam dalej »

 


Potrzebujesz pomocy w wyborze UPS-a? Sprawdź ten przewodnik »

Bezpanelowe pozyskiwanie energii słonecznej - jak to zrobić?

UPS zasilacze bezpanelowa energia słoneczna
Urządzenia elektroniczne, których używasz do codziennej komunikacji, rozrywki i zapewnienia rodzinie bezpieczeństwa, są narażone na uszkodzenia spowodowane nieoczekiwanymi przerwami w dostawach energii elektrycznej, (...) czytam więcej » Innowacje i technologia przeszły długą drogę. Rzeczywiście wkroczyliśmy w nową generację nowoczesnych udogodnień, które nie tylko sprawiają, że nasz styl życia jest bardziej luksusowy i komfortowy, ale... czytam dalej »

Szybki i łatwy sposób na budowę Twojego indywidualnego systemu wizyjnego»

zasilanie gwarantowane Badania przeprowadzone przez Computer Business Review wykazały, że od 2013 roku mamy do czynienia z dynamicznym wzrostem przenoszenia przez przedsiębiorców zasobów danych do tzw. chmury obliczeniowej (cloud computing). W związku z tym stale wzrastają wydatki przeznaczan ... czytam dalej »


Automatyka przemysłowa - zobacz najlepsze rozwiązania »

Kontenerowa stacja transformatorowa Minibox »

Czujniki i automatyka Rozdzielnice kontenerowe
Zarówno w sektorze energetyki tradycyjnej jak i odnawialnej, czujniki oraz automatyka muszą być odporne na oddziaływaniu warunków środowiskowych. Ekstremalne ... czytam więcej » Zasilane są najczęściej z sieci SN o napięciu znamionowym od 6 do 36 kV. Ze względu na budowę stacje mogą być wnętrzowe lub napowietrzne. Funkcją stacji transformatorowej SN/nn jest transformacja ... czytam dalej »

Jaką zastosować ochronę urządzeń elektrycznych i elektronicznych przed przepięciami »

ochrona przed przepięciami Każdy ogranicznik przepięć ma pewną określoną zdolność do przenoszenia przez siebie pewnej energii udaru. Jeśli po zadziałaniu ... 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?

Osprzęt elektroinstalacyjny dla elektryka »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - jakie wybrać
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Zobacz jaki osprzęt wybrać i porównaj parametry... czytam dalej »


Transformatory oraz dławiki dostosowane do indywidualnych wymagań »

transformatory ei Mają zastosowanie w sieciach przesyłowych i rozdzielczych. Stosowane są do zasilania układów trakcyjnych w pojazdach szynowych, w instalacjach wykorzystujących napędy (...) czytam dalej »


Liczniki energii elektrycznej - poznaj nowe »

Switch zarządzalny – czy warto? Jaki wybrać?

Liczniki energii jakie wybrać Switche niezarządzalne
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Switch zarządzalny daje możliwość nie tylko stworzenia siecilokalnej, ale daje wiele innicf możliwości. Między innymi pozwala także dostosować porty, a więc i parametry sieci do... 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 »
7-8/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 7-8/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Obciążalność prądowa ciągła przewodów szynowych wielkoprądowych SN
  • - Instalacje elektryczne w osiedlowych budynkach wielorodzinnych
Zobacz szczegóły
Enkodery ETHERNET AFS/AFM60A

Enkodery ETHERNET AFS/AFM60A

Rynek systemów przemysłowych dynamicznie się rozwija, a standard Industrial Ethernet jest przyszłością systemów komunikacji. Wydajność standardu Fast Ethernet,...
Cantoni Motor S.A. Cantoni Motor S.A.
Grupa Cantoni została pionierem w produkcji silników elektrycznych już w XIX wieku i od tego czasu kontynuuje misję wdrażania...
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