Вопрос возникает ещё до появления самого продукта. Кто-то решил, что распределительное устройство нуждается в беспроводном мониторинге температуры. Первая практическая проблема заключается не в том, какое устройство купить, а в том, сколько датчиков заказать, где их разместить и как система должна реагировать, если один из них покажет повышенное значение. Если ошибиться в этих трёх моментах, система будет выводить показатели, на которые никто не будет реагировать.
Примечание по сфере применения: данный документ касается непрерывного мониторинга температуры болтовых соединений, соединений шин и кабельных концевок в распределительных устройствах низкого и среднего напряжения с использованием стационарно установленных беспроводных датчиков и локального приемника. Речь не идет об инфракрасных смотровых окнах или периодическом тепловизионном контроле. Эти методы по-прежнему остаются полезными и позволяют ответить на несколько иной вопрос. Компания ACXION производит описанные здесь приемники ACX6600 и ACX6500, а также датчики WTC405 и GTC405, поэтому данное руководство отражает наши технические требования к ним.
Почему суставы нагреваются
В болтовом соединении ток протекает через область контакта между двумя проводниками. Эта область никогда не соответствует всей площади соединения. Она представляет собой совокупность множества мелких точек контакта, а её эффективный размер зависит от момента затяжки болтов, состояния поверхности и давления, сохраняющегося после многолетних термоциклов.
Каждый цикл нагрузки приводит к нагреву соединения и его последующему охлаждению. Каждый цикл приводит к небольшому ослаблению сжатия. Алюминий и медь также подвержены ползучести. На поверхности контакта образуется слой оксида, который проводит ток хуже, чем металл под ним. Сопротивление возрастает, что приводит к выделению большего количества тепла, которое, в свою очередь, ускоряет этот процесс. Речь идет о медленном разрушении с длительным периодом стабильности, за которым следует короткий период резкого ухудшения характеристик. Именно такую кривую периодические проверки не способны выявить.
Пределы повышения температуры для соединений установлены в стандарте IEC 62271-1 и его китайском эквиваленте GB/T 11022. Эти пределы получены в результате типовых испытаний, проводимых в определённых условиях. Они не отражают реальную ситуацию в шкафу на нагревающейся подстанции в августе, поэтому абсолютный порог срабатывания сигнализации, взятый напрямую из стандарта, редко является правильным решением.
Подсчёт очков
Начинайте с электрической схемы, а не с распределительной коробки. Каждая точка, где ток проходит через механическое соединение, является потенциальным источником неисправности. Вероятность выхода из строя у этих точек различна.
Места подключения кабелей являются наиболее распространённым источником неисправностей. Надёжность соединения зависит от правильного обжимания наконечника и его последующего правильного затягивания болтом, причём обе эти операции выполняются вручную. Таким образом, при подключении трёхфазного кабеля требуется три точки соединения, если необходимо обеспечить прохождение всех фаз. Обеспечить прохождение всех фаз действительно важно по причине, изложенной ниже.
Далее следует проверка соединений шин между шкафами. В длинных цепочках таких соединений бывает больше, чем можно было бы ожидать. Затем — фиксированные и подвижные контакты внутри выдвижного блока. К ним труднее всего добраться, и их состояние особенно важно контролировать на критически важных фидерах. И, наконец, контакты разъединителя или заземляющего выключателя в той же цепи.
В типичной вводной распределительной коробке, где внизу расположены кабельные разъёмы, а вверху — соединения шин и контакты автоматических выключателей, реальное количество точек составляет от шести до двенадцати. Именно поэтому приемники выпускаются в вариантах на 3, 6, 9 и 12 точек, а не в одном фиксированном размере. В большинстве установок, которые мы поставляем, количество точек в каждой линии составляет шесть или девять. Версия на двенадцать точек обычно предназначена для входных панелей и панелей соединения шин, где последствия неисправностей наиболее серьезны.
Причина, по которой нужны все три фазы, а не одна, заключается в том, что полезный сигнал часто носит дифференциальный характер. Соединение, работающее при 70 градусах на всех трёх фазах в помещении с температурой 40 градусов, выдерживает нагрузку. Соединение, работающее при 70 градусах на одной фазе, в то время как две другие находятся на уровне 48 градусов, выходит из строя. Ни один абсолютный порог, установленный достаточно строго, чтобы уловить второй случай, никогда не будет применим летом.
Выбор датчика
В этой серии представлено два типа датчиков. Они отличаются способом питания, что определяет, где можно устанавливать каждый из них.
WTC405 работает от батареи. Он вещает на частоте 2,4 ГГц с дальностью действия в условиях прямой видимости около 80 метров и измеряет температуру в диапазоне от 0 до 110 градусов по Цельсию. Его можно закрепить на соединении во время кратковременного отключения питания, а в некоторых случаях — и вовсе без отключения. Благодаря автономному питанию устройство работает в любом месте. Это касается как цепей, по которым большую часть времени протекает незначительный ток или он отсутствует вовсе, так и соединений, расположенных вдали от проводника, к которому можно прикрепить зажим.
Датчик GTC405 является пассивным. Он получает энергию посредством индукции от контролируемого проводника, поэтому для работы ему требуется рабочий ток не менее 5 А. Если ток в цепи всегда превышает это значение, пассивный датчик является более подходящим выбором. В нём нет батареи, которую нужно заменять, и не нужно учитывать срок её службы. Если цепь слабо нагружена или работает с перерывами, датчик не будет функционировать. Указание этого датчика в таких случаях является ошибкой, которую нам приходилось исправлять не раз при выполнении заказов.
Оба датчика охватывают один и тот же диапазон — от 0 до 110 градусов. Сам приемник охватывает диапазон от 0 до 120 градусов с точностью плюс-минус 1 градус Цельсия.
Приемник и то, как он обрабатывает данные
ACX6600 — это дисплей для монтажа в панель. ACX6500 — это версия для монтажа на DIN-рейку, с теми же вариантами 3, 6, 9 и 12 точек. Оба устройства имеют два нормально открытых релейных выхода для сигналов тревоги и порт RS485 Modbus-RTU. Среднее время наработки на отказ (MTBF) устройства составляет не менее 50 000 часов.
Два релейных выхода — это меньше, чем кажется. Это заставляет определиться с тем, что означают те или иные сигналы тревоги. Мы рекомендуем использовать один выход для предупреждения, а другой — для отключения или экстренного вызова. Предупреждение следует основывать на разнице температур между фазами, а не на абсолютной температуре. Предупреждение, срабатывающее при фиксированном значении, либо будет игнорироваться, поскольку срабатывает каждое лето, либо будет установлено на столь высоком уровне, что сработает слишком поздно.
Именно порт Modbus позволяет использовать данные за пределами подстанции. Анализ динамики состояния соединения в течение нескольких месяцев показывает медленный рост, который упускают из виду абсолютные пороговые значения. Соединение, температура которого повышается на несколько градусов каждый месяц, вызывает большее беспокойство, чем то, которое остается на стабильном уровне.
Если для шкафа также требуется индикация состояния распределительного оборудования, индикация наличия напряжения и локальное управление, модель ACX6100 полностью удовлетворяет эти требования. Вариант E данной модели поддерживает подключение до двенадцати беспроводных датчиков температуры на одной лицевой панели. Это позволяет избежать прорезания второго отверстия в перегруженной дверце. При монтаже в новых зданиях, а не при модернизации существующих, это, как правило, более аккуратное решение.
Где устанавливаются датчики и чем они не являются
Датчик измеряет температуру того, с чем он соприкасается. Установленный снаружи соединения шинопровода, он показывает значение, близкое к температуре проводника, но не точно соответствующее ей. Отклонение зависит от того, насколько плотно закреплен датчик, а также от воздушного потока внутри шкафа. Для анализа динамики и дифференциальных сравнений это не имеет значения. Однако при оспаривании результатов типовых испытаний это имеет значение.
Установите датчик на корпусе соединения, а не на головке болта. Не размещайте его вблизи нагревателя или в зоне выхода воздуха из вентилятора. Запишите, какому физическому соединению соответствует каждый канал. Именно этот последний шаг часто пропускают, и именно из-за этого в итоге приходится проверять не тот шкаф при срабатывании сигнализации.
Беспроводной мониторинг также не заменяет правильного затягивания соединений с заданным моментом при монтаже и не устраняет неисправности в соединении. Он позволяет заранее запланировать остановку оборудования, чтобы избежать внеплановой остановки.
Что необходимо для определения системы
Мы являемся производителем, поэтому должны прямо сказать, что продаем данное оборудование. Для расчета размеров системы нам необходимы схема установки, количество и тип соединений, подлежащих мониторингу, а также ток нагрузки в каждой контролируемой цепи. Нам также необходимо знать, устанавливается ли панель в новом здании или в рамках модернизации, крепится ли приемник на дверь или на рельс, а также каким образом должны отображаться сигналы тревоги.
Системы данной серии настраиваются в соответствии с проектной документацией, а стоимость рассчитывается исходя из конкретной конфигурации. Технические характеристики датчиков и приемников, варианты монтажа и возможности каналов приведены в каталоге по контролю и защите электропитания на нашем сайте центр загрузки. Если на лицевой панели также требуется индикация состояния, см. наши замечания по поводу панели индикации состояния распределительных устройств рассмотреть этот вариант. Регулирование микроклимата в шкафу — это отдельная проблема, описанная в нашей статье о конденсация в распределительном устройстве.
Пределы
Беспроводные датчики внутри металлической кабины ведут себя иначе, чем на открытом воздухе. Не зря указана дальность действия 80 метров — это значение при прямой видимости. В случае шкафа с большим количеством перегородок или с большим количеством стальных элементов между датчиком и приемником необходимо продумать расположение антенны до начала монтажа, а не после него. Если требуется проведение измерений для страховой компании или коммунального предприятия, то калиброванный портативный прибор, используемый в течение всего периода измерений, по-прежнему является основным инструментом для ведения протоколов.
Характеристики, приведенные в данной статье, взяты из действующего каталога. Количество каналов, тип датчика и формат приемника следует уточнить в подтверждении заказа. Для уточнения деталей окончательной установки воспользуйтесь чертежом, поставляемым в комплекте с оборудованием.