Cęgi prądu upływu — pomiar online i trendowanie na potrzeby konserwacji predykcyjnej

Przewodnik o cęgach prądowych omawia pomiar wyłącznie AC oraz AC/DC z efektem Halla w ogólności. Ten artykuł omawia konkretne, coraz częściej stosowane zastosowanie tej samej techniki pomiarowej: cęgi prądu upływu, którymi mierzy się prąd upływowy instalacji lub obwodu odpływowego nie jednorazowo, lecz w sposób ciągły lub powtarzany, i śledzi go w czasie, jako uzupełnienie — a nie zamiennik — okresowego pomiaru czasu zadziałania wyłącznika różnicowoprądowego.

Dlaczego pojedynczy pomiar nie zawsze wystarcza

Zwykły pomiar czasu zadziałania wyłącznika różnicowoprądowego (zob. przewodnik o pomiarze czasu zadziałania wyłącznika różnicowoprądowego) sprawdza, czy wyłącznik zadziała w wymaganym czasie w chwili pomiaru, przy przyłożonym prądzie probierczym. Ten pomiar mówi jednak niewiele o poziomie prądu upływowego instalacji pomiędzy dwiema kontrolami — stopniowo rosnący tło prądu upływowego (z powodu starzenia się izolacji, rosnącej liczby filtrów EMC z kondensatorami wygładzającymi do ziemi, lub początkowego wnikania wilgoci do zewnętrznej obudowy) pozostaje w ten sposób niezauważony, dopóki wyłącznik w pewnym momencie nie zadziała niepożądanie lub, w najgorszym przypadku, dopóki skumulowany prąd upływowy nie osiągnie poziomu, przy którym sama funkcja ochronna zostaje zagrożona.

Co mierzą cęgi prądu upływu

Cęgi prądu upływu obejmują, podobnie jak wyłącznik różnicowoprądowy, wszystkie przewody czynne obwodu lub instalacji jednocześnie (fazę i przewód neutralny, lub wszystkie fazy plus przewód neutralny dla obwodu trójfazowego). Przy w pełni zbalansowanym, wolnym od usterek obciążeniu pola magnetyczne prądu wypływającego i powrotnego znoszą się wzajemnie, a cęgi wskazują zero; każda różnica między prądem wypływającym a powrotnym — prąd upływowy — powoduje wypadkowe pole magnetyczne, które cęgi rejestrują. Jest to dokładnie ta sama zasada, co przekładnika prądowego składowej zerowej w wyłączniku różnicowoprądowym, ale zrealizowana jako zewnętrzny, przenośny lub na stałe zamontowany przyrząd pomiarowy zamiast łączeniowego urządzenia ochronnego.

Uwaga: cęgi prądu upływu nie zastępują wyłącznika różnicowoprądowego i nie są urządzeniem ochronnym — niczego nie przerywają przy nadmiernym prądzie upływowym, jedynie rejestrują i zapisują. Przyrząd jest narzędziem diagnostycznym i predykcyjnym, które czyni wyłącznik różnicowoprądowy jako urządzenie bezpieczeństwa jeszcze cenniejszym, ponieważ niepożądany trend staje się widoczny z odpowiednim wyprzedzeniem, zanim doprowadzi do niepożądanego zadziałania lub ograniczonego marginesu ochrony.

Zastosowanie praktyczne: trendowanie zamiast pojedynczej wartości

• Zarejestrować pomiar odniesienia przy uruchomieniu lub w znanym dobrym stanie, aby późniejszy pomiar można było rzeczywiście porównać ze znaną wartością bazową — pojedynczy, odosobniony pomiar bez wartości odniesienia niewiele mówi o tym, czy wartość jest "normalna" dla danej konkretnej instalacji.
• Powtarzać okresowo na tym samym obwodzie (obwodach), na przykład co pół roku lub co rok, powiązując z regularną kontrolą wg NEN 3140, aby odróżnić stopniowo rosnący trend od jednorazowego, nieszkodliwego odchylenia.
• Stały monitoring na obwodach krytycznych: na obwodzie, gdzie niepożądane zadziałanie jest szczególnie kosztowne (serwerownia, proces ciągły), na stałe zamontowane cęgi prądu upływu z rejestracją danych lub alarmowaniem — podobnie jak zastosowanie rejestratora jakości energii — mogą sygnalizować rosnący trend na długo przed zbliżeniem się do progu wyłącznika różnicowoprądowego.
• Rozróżnianie między obwodami przy skumulowanym problemie prądu upływowego: na obwodzie głównym ze znacznym skumulowanym tłem prądu upływowego (zob. przewodnik o niepożądanym zadziałaniu wyłącznika różnicowoprądowego z powodu skumulowanego prądu upływowego) pomiar na poszczególnych obwodach odpływowych pomaga zidentyfikować, który konkretnie obwód lub urządzenie ma największy udział, zamiast znać tylko sumaryczną wartość na obwodzie głównym.

Znaczenie praktyczne

Dla instalacji z historią niepożądanych zadziałań wyłącznika różnicowoprądowego, dużą liczbą przemienników częstotliwości lub urządzeń z filtrami EMC, lub dla procesu krytycznego, w którym nieplanowane zadziałanie jest kosztowne, okresowe lub ciągłe trendowanie prądu upływowego za pomocą cęgów jest cennym uzupełnieniem regularnego pomiaru czasu zadziałania — pozwala dostrzec stopniowo pogarszającą się sytuację, zanim doprowadzi do faktycznej usterki.

Typowe błędy

1. Jednorazowy pomiar prądu upływowego bez wartości odniesienia, przez co nie można ocenić, czy późniejszy pomiar reprezentuje niepokojący trend.
2. Mylenie cęgów prądu upływu z funkcją ochronną, przy założeniu, że sam pomiar zapewnia już jakąś formę ochrony.
3. Pomiar wyłącznie na poziomie obwodu głównego przy skumulowanym problemie prądu upływowego, bez identyfikacji konkretnego obwodu odpływowego, który go powoduje.
4. Brak zaplanowania okresowych powtórnych pomiarów, przez co jednorazowy pomiar przy uruchomieniu nigdy nie jest kontynuowany, a stopniowe pogorszenie pozostaje niezauważone.

Powiązane

• Cęgi prądowe — wyłącznie AC vs. AC/DC (efekt Halla)
• Pomiar czasu zadziałania wyłącznika różnicowoprądowego
• Niepożądane zadziałanie wyłącznika różnicowoprądowego — skumulowany prąd upływowy
• Rejestrator jakości energii do długotrwałej rejestracji