VÝROBKY VYSOKÉHO NAPĚTÍ KECA 250 B1 Senzor proudu … · 2020-01-15 · 2 KEC 250 1 SENZOR PROUDU VNITŘNÍHO PROVEDENÍ Parametry instalace Hodnota Jmenovitý primární proud

— V ÝROBK Y V YSOKÉHO NAPĚTÍ

KECA 250 B1Senzor proudu vnitřního provedení

2 K EC A 2 5 0 B1 SENZO R PR O U D U V N ITŘ N Í H O PR OV ED EN Í

Parametry instalace Hodnota

Jmenovitý primární proud instalace do 2 000 A

Parametry senzoru Hodnota

Nejvyšší napětí pro zařízení, Um0.72 kV

Jmenovité výdržné U průmyslového kmitočtu

3 kV

Jmenovitý primární proud, Ipr250 A

Jmenovitý trvalý tepelný proud, Icth2000 A

Jmenovitý převod, Kra

při měření proudu250 A/150 mV při 50 Hz180 mV při 60 Hz

Třída přesnosti měření proudu 0.5/5P125

Délka připojovacího kabelu 5 m

Pracovní principy senzoruElektronické přístrojové transformátory (senzory) představují alternativní způsob měření proudu potřebného pro ochranu (jištění) a monitorování výkonových systémů vysokého napětí. Senzory, v nichž jsou využity alternativní principy, byly za-vedeny jako následný vývojový krok navazující na klasické přístrojové transformátory, s cílem vý-znamně snížit velikost takového transformátoru, zvýšit bezpečnost a rozšířit rozsah normami po-žadovaných jmenovitých hodnot a funkčních mož-ností. Tyto dobře známé principy je možno plně využít pouze v kombinaci s mnohostrannými elek-tronickými relé/ochranami.

Charakteristiky senzoruSenzory proudu od ABB nepoužívají feromagne-tické jádro. To s sebou přináší několik význam-ných výhod pro uživatele i instalaci.

Hlavní výhoda spočívá v tom, že chování senzoru není ovlivněno nelinearitou a šířkou hysterézní

křivky, což znamená přesnou lineární odezvu v ši-rokém dynamickém rozsahu měřených veličin. Li-neární charakteristika senzoru s vysokou přes-ností v celém provozním rozsahu dává možnost zkombinovat měření a třídy přesnosti do jediného vinutí. Se senzory KECA 250 B1 je dosaženo měřicí třídy přesnosti 0,5 při trvalém měření proudu, v rozšířeném rozsahu od 5% jmenovitého primár-ního proudu 5% Ipr do nejen obvyklých 120% Ipr (jak je tomu u klasických transformátorů proudu), ale dokonce až do hodnoty jmenovitého trvalého tepelného proudu Icth. Při měření dynamických proudů (jisticí účely) splňují senzory ABB KECA 250 B1 požadavky na třídu ochrany 5P a to až do pozoruhodné hodnoty jmenovitého krátkodo-bého tepelného proudu Ith. To je také důvodem, proč takový senzor můžeme označovat třídou přesnosti 5P125, při zachování vynikající linearity a přesnosti měření.

Senzor prouduMěření proudu senzorem KECA 250 B1 je založeno na principu Rogowskiho cívky. Rogowskiho cívka je toroidní cívka bez železného jádra, obepínající primární vodič, obdobně jako je tomu u sekundár-ního vinutí v transformátoru proudu. Výstupním signálem z Rogowskiho cívky však není proud, ale napětí:

—01 Charakteristiky senzoru—02 Princip funkce Rogowskiho cívky

—02

us (t) = Mdip (t)

dt

—01

Sekundární výstup

Úroveň nasycení

Primární proud

Standardní přístrojový transformátor proudu

3

Signál představující aktuální průběh primárního proudu pak jednoduše získáme integrací výstup-ního signálu vysílaného ze senzoru.

Ochranná a řídicí inteligentní elektronická zařízení (IED - Intelligent Electronic Devices)Řídicí a ochranné jednotky IED obsahují funkce klasických relé, ale nabízí současně i nové, přída-vné funkce. Informace předávané ze senzorů do IED jsou velmi přesné a umožňují využít nejrozma-nitější škálu různých reléových funkcí.IED však musí fungovat s dostatečnou přesností na nízké úrovni signálů ze senzoru. Signál z Ro-gowskiho cívky je třeba integrovat. Moderní IED (např. řada digitálních ochran 601 od ABB) jsou navržena tak, aby využívala signály z takového senzoru, a jsou vybaveny zabudovanými integ-rátory pro senzorové vstupy Rogowskiho cívky.Moderní digitální přístroje (elektronická relé na bázi mikroprocesorů) umožňují kombinovat jisticí (tedy ochranné) a měřicí funkce. Plně podporují snímání proudu realizované jedním senzorem s dvojitým údajem přesnosti (např. snímání proudu s kombinovanou třídou přesnosti 0,5/5P125).

Použití senzoruSenzor proudu KECA 250 B1 je určen pro měření proudů v rozváděčích nízkého a vysokého napětí. V případě rozváděče VN je třeba senzor proudu instalovat na průchodkový izolátor, izolovaný ka-bel nebo jakýkoli další typ izolovaného vodiče.

Rozdíly mezi senzory a měřicími transformátoryMezi senzory a klasickými přístrojovými transfor-mátory existují významné rozdíly:

LinearitaPoněvadž senzor nemá feromagnetické jádro, vyka-zuje lineární odezvu v širokém rozsahu primárních proudů, daleko převyšující typický rozsah transfor-mátoru proudu. Tedy snímání proudu pro měřicí i ji-sticí účely je možno realizovat jediným sekundár-ním vinutím se dvojí jmenovitou hodnotou

přesnosti. Navíc je takový standardní senzor možno použít pro široké pásmo jmenovitých proudů a sen-zor je schopen také přesně přenášet signály s frek-vencemi odlišnými od jmenovité frekvence.U tohoto typu senzoru se kolísání amplitudy a fá-zové chyby či kompozitní chyby v proudovém roz-sahu od 5% jmenovitého primárního proudu Ipr až do jmenovitého krátkodobého tepelného proudu Ith pohybuje v mezích specifikovaných normou IEC 60044-8.

Příklad proudového měřicího rozsahu se jmeno-vitým proudem 250 A a třídou přesnosti 0,5/5P125:Třída přesnosti 0,5 v případě měření je podle normy IEC 60044-8 zaručena od 5% Ipr do Kpcr x Ipr, kde Kpcr je jmenovitý rozšířený primární nadproudový čini-tel (angl. extended rated primary current factor) a Ipr je jmenovitý primární proud. Činitel Kpcr v případě klasického měřicího transformátoru proudu má ob-vykle hodnotu pouze 1,2, zatímco v případě senzoru KECA 250 B1 je tento činitel Kpcr několikanásobně vyšší a má hodnotu 8. Třída přesnosti 5P125 v pří-padě jisticí funkce u zdokonaleného senzoru KECA 250 B1 je zaručena od proudu hodnoty Kpcr x Ipr do proudu odpovídajícího hodnotě Kalf x Ipr, kde Kalf podle IEC 60044-8 je mezní nadproudový činitel (angl. accuracy limit factor). U tohoto typu senzoru je hodnota Kpcr x Ipr rovna jmenovitému trvalému te-pelnému proudu Icth (2 000) a hodnota Kalf x Ipr je rovna jmenovitému krátkodobému tepelnému proudu Ith (31,5 kA). Mezní hodnoty přesnosti jsou uvedeny v grafu vpravo.

KompaktnostPoněvadž snímací prvky jsou mimořádně malé a stejné prvky jsou použity pro měření a jištění, je možno senzor proudu snadno začlenit do dal-šího zařízení.

—03 IED a senzor—04 Kombinovaná třída přesnosti

—04

ε[%]

5%Ipr Ipr Kpcr*Ipr= Icth Kalf*Ipr ≈ Ith 12.5 A 250 A 2 000 A 31.5 kA

+0.5%

+5%

-5%

Accuracy class 0.5

Accuracy class 5P125

≈ ≈

-0.5%

Ip[A]

—03 Třída přesnosti 5P125

trvalý proud dynamický proud

Třída přesnosti 0.5

4 K EC A 2 5 0 B1 SENZO R PR O U D U V N ITŘ N Í H O PR OV ED EN Í

Jmenovité parametryPoněvadž senzory jsou vysoce lineární ve velmi ši-rokém rozsahu proudů, je možno jeden a tentýž senzor použít pro různé jmenovité proudy kon-krétní aplikace, až do specifikovaného maximál-ního napětí pro zařízení. Není třeba specifikovat další parametry, jako např. zátěž, nadproudové číslo (angl. instrument security factor) atd., neboť tyto hodnoty jsou standardní v celém definova-ném rozsahu. Pro dosažení správné funkce ochranného a řídicího zařízení IED je třeba, aby zvolený jmenovitý proud a také jmenovitý převod byl do IED zadán správným způsobem.

Koncepce energetických úsporPoněvadž senzor nemá želené jádro, není třeba uvažovat s vysokými zátěžemi, poněvadž i při vy-sokých proudech jsou tyto nízké a pro realizaci potřebujeme jen jedno sekundární vinutí. Senzory KECA 250 B1 mají mimořádně nízkou energetic-kou spotřebu, která je pouze zlomkem energie, která se jinak přemění na teplo u klasického měři-cího transformátoru proudu. To znamená obrov-ské energetické úspory za celou dobu provozní ži-votnosti a je výrazem podpory celosvětového úsilí o snižování energetické náročnosti.

Korekční činiteleAmplitudová a fázová chyba senzoru proudu je prakticky konstantní a nezávislá na primárním proudu. Jedná se o vlastní (inherentní) a kon-stantní vlastnost každého senzoru. Tato chyba není nepředvídatelná a není ovlivněna dalšími fak-tory. Je proto možné ji snadno korigovat v IED vhodnými korekčními činiteli, specifikovanými sa-mostatně pro každý senzor.

Hodnoty korekčních činitelů pro amplitudovou a fázovou chybu takového senzoru proudu jsou uve-deny na štítku (bližší informace jsou uvedeny v návodu pro instalaci, používání a údržbu) a měly by být zadány bez jakékoli další změny do IED ještě předtím, než senzor uvedeme do provozu (zkontrolujte tyto korektury v manuálu dané IED).

Pro dosažení požadovaných tříd přesnosti je do-poručeno použít všechny korekční činitele (angl. correction factors – Cf), kam patří: amplitudový korekční činitel (aI) a korekční činitel fázové chyby (pI) senzoru proudu.

Sekundární kabelySenzor je vybaven kabelem pro připojení k IED. Kabel je zakončen konektorem typu RJ-45. Třídy přesnosti jsou ověřovány až do místa připojení konektoru RJ-45, a to znamená, že do třídy přes-nosti je zahrnut také kabel na sekundární straně senzoru. Kabely by měly být připojeny přímo do IED. Pak není třeba počítat zátěž, ani provádět vý-počet sekundárního vodičového připojení. Každý senzor je také testován ve stavu, kdy je vybavení vlastním kabelem a konektorem.

NormySenzory proudu: IEC 60044-8 (2002-07) Přístrojové transformátory – Část 8: Elektronické transformátory proudu

Nejvyšší napětí pro zařízení a zkušební napětí• Nejvyšší napětí pro zařízení, Um: 0.72 kV• Zkušební výdržné napětí průmyslového

kmitočtu, přiložené na primární svorky: 3 kV

—05 Příklad štítku senzoru—06 Konektor RJ-45—07 Přímé propojení mezi senzorem a novým inteli-gentním elektronickým zařízením (IED)

—05

—06

—07

5

Jmenovité hodnoty senzoru proudu• Jmenovitý primární proud, Ipr: 250 A• Jmenovitý převod, Kra: 250 A/0.150 V při 50 Hz

250 A/0.180 V při 60 Hz• Jmenovité sekundární výstupní

napětí, Usr: 3 mV/Hz tzn. 150 mV při 50 Hz nebo 180 mV při 60 Hz

• Jmenovitý trvalý tepelný proud, Icth: 2000 A

• Jmenovitý krátkodobý tepelný proud, Ith: 31.5 kA/3s

• Jmenovitý dynamický proud, Idyn: 100 kA• Jmenovitá frekvence, fr: 50/60 Hz• Jmenovitý rozšířený primární

nadproudový činitel, Kpcr: 8 Mezní nadproudový činitel, Kalf: 125

• Třída přesnosti: 0.5/5P125• Jmenovitá zátěž, Rbr: 10 MΩ

Teplotní rozsahy• Provozní teplota: -5°C/+40°C• Teplota pro dopravu a skladování: - 40°C/+70°C

Kabel• Délka: 5 m• Konektor: RJ-45 (CAT-6)

Rozměry a hmotnost• Číslo výkresu vnějších

rozměrů: 1VL5300632R0101• Hmotnost: 1 kg

Objednací údaje• KECA 250 B1 1VL5400052V0101

6 K EC A 2 5 0 B1 SENZO R PR O U D U V N ITŘ N Í H O PR OV ED EN Í

Rozměrový výkres

KECA 250 B1Číslo výkresu vnějších rozměrů: 1VL5300632R0101

Hmotnost: 1 kg

PŘIŘAZENÍ VODIČŮ K VÝVODŮM NA KONEKTORU RJ45

VÝVOD 1 VÝVOD 8

PŘIPOJENÍ VÝVODŮ VÝVOD 4 - ZAČÁTEK CÍVKY (S1) VÝVOD 5 - KONEC CÍVKY (S2)

ŠTÍTEK PRO OZNAČENÍ MÍSTA UZEMNĚNÍ

ŠTÍTEK

1VLC

00

05

84

Rev

.3, c

s 20

18.0

3.0

7

—P O Z N . :Vyhrazujeme si veškerá práva na provádění technických změn nebo změnu obsahu to-hoto dokumentu bez předchozího oznámení. Pokud se týká objednávek, platí konkrétně dohodnuté údaje. Společnost ABB nepřebírá jakoukoli odpovědnost za případné chyby nebo chybějící informace v tomto doku-mentu.

Vyhrazujeme si veškerá práva na tento doku-ment, na zařízení v něm popisované a vyobra-zení v tomto dokumentu. Kopírování, zveřej-ňování třetím stranám či využívání obsahu tohoto dokumentu, ať již celého nebo jeho části, bez předchozího písemného souhlasu ABB, je zakázáno.

Copyright© 2017 ABBVšechna práva vyhrazena

—K O N TA K T U J T E N Á SABB s.r.o.EPDS BrnoVídeňská 117, 619 00 Brno, Česká republika Tel.: +420 547 152 021 +420 547 152 854 Fax: +420 547 152 626 E-mail: [email protected]

www.abb.com