Význam měření a testování impedance distribuční sítě

Současné distribuční sítě nn, které zahrnují energii z obnovitelných zdrojů, procházejí testem spolehlivosti dodávek. Místo předchozího modelu cesty dodávek energie z elektrárny rovnou ke spotřebiteli jsou dnes sítě nn napájeny přímo energií z obnovitelných, decentralizovaných zdrojů, jako jsou kogenerační elektrárny, fotovoltaické systémy atd. Tento fakt zvyšuje strategický význam sítí nn. Roste průměrné zatížení, kolísání, dočasné obrácení toku v síti. Nové požadavky na sítě odhalí slabá místa, která by mohla mít za následek jejich selhání, a tudíž přerušení dodávky. Dále nástup moderních technologií IT, chytrých mobilních telefonů, chytrých TV, dostupnost klimatizace a tepelných čerpadel v domácnostech vedou k většímu zatížení sítě nn, nemluvě o ještě větším nárůstu v budoucnu vlivem elektromobility. Sečteno a podtrženo, roste zatížení a fluktuace v současných sítích nn i přes jejich navržené rezervy. Přerušení dodávek elektrické energie je stále častějším jevem.

Měření a testování impedance distribuční sítě dávají cenné informace o jejím stavu

I přes nárůst zátěže sítě nn je třeba ji udržet v dobrém stavu. Měření a testování její impedance poskytují informace, jak správně dimenzovat např. nadproudová ochranná zařízení, pomáhají odhalit slabá místa sítě, jako jsou povolená místa spojů nebo uvolněná koncová oka.

Megger NIM 1000 – popis systému

Přístroj Megger NIM 1000 je určen k měření síťové impedance v rozvodech nízkého napětí. Při tomto postupu se testuje proudová zatížitelnost vodivých přívodů vystavených typickým provozním zátěžím a jsou odhaleny potenciální nedostatky až proudem 1 000 A. Zavedením následujících preventivních opatření lze zaručit trvalou kvalitu napájecího napětí, zabránit výpadkům a zajistit dostatečné jmenovité parametry sítě:

– preventivní kontroly a odhalování poruch (např. porucha nulového vodiče),
– stanovení maximálního připojeného či vstupního výkonu,
– monitorování bezpečného vypínání a nastavení správné selektivity (podle jmenovitých hodnot pojistek),
– schvalování nových či modifikovaných síťových sekcí.

Velkou výhodou při použití měřiče Megger NIM 1000 je skutečnost, že měřený obvod lze zatížit proudem až 1 000 A, takže lze simulovat skutečné chování sítě, např. vždy před připojením nových zdrojů.

Obr. 1. Připojení měřiče Megger NIM 1000 k testovanému rozvodu nn Kelvinovými svorkami

Další oblastí použití přístroje je detekce poruch v rozvodech nízkého napětí. Megger NIM 1000 lze např. použít k vyvolání poruchy závislé na zátěži, kterou lze následně lokalizovat pomocí současně připojeného měřicího přístroje nebo více měření v různých přípojných bodech. Přístroj se připojuje k testovanému rozvodu nn pomocí dostupných připojovacích kabelů (čtyřvodičové měření Kelvinovými svorkami), jejichž prostřednictvím získává také vlastní napájení (obr. 1).

Během přípravy na měření lze zadat definovanou délku měření nebo cílový počet měření. Pro stanovení síťové impedance je krátkodobě generován nastavitelný zátěžný proud pomocí polovodičového jističe s vhodným zátěžovým rezistorem. Průběhy proudu a napětí jsou při použití A/D převodníků zaznamenány těsně před připojením zátěže a během něj a následně analyzovány výpočtem. Výsledek je znázorněn na displeji. Při měření ve více fázích se fáze automaticky přepínají. Zařízení Megger NIM 1000 kombinuje těchto několik funkcí v jednom přístroji:

– kompaktní a robustní provedení pro přenosné používání v terénu,
– snadné a pohodlné ovládání pomocí rotačního kodéru,
– jednofázové a třífázové měření,
– velký testovací proud až 1 000 A,
– měření vysoké síťové impedance (rezistance a reaktance) až do 10. harmonické,
– protokolování (export přes rozhraní USB),
– široký rozsah vstupních napětí.

Měřič Megger NIM 1000 lze pomocí dodávaného adaptéru NIM 1 000-A rychle a bezpečně připojit do zásuvky napájecího napětí za účelem měření nebo exportu naměřených dat (obr. 2). Ačkoliv je vidlice typu Schuko (CEE 7/4), při použití vhodného příslušenství ji lze bez problémů připojovat i do zásuvek jiných typů.

Obr. 2. Megger NIM 1000 lze pomocí adaptéru NIM 1 000-A připojit do zásuvky napájecího napětí

Příklady z praxe

V síti jedné distribuční společnosti vzniklo během krátké doby několik poruch na kabelech nn. Měření proběhlo na několik sadách kabelů ve vytipované lokalitě. Společně s jejími techniky byl k analýze navržen měřič Megger NIM 1000, aby odhalil i možné další závady. Jedním z kritérií úspěšného měření je měřit na samostatném paprsku, což vyžadovalo rozpojení slabé vazby a rozepnutí paralelního zapojení kabelů. Již na prvním kabelu se přístroj choval nestandardně na L2; to vedlo k vypnutí kabelu a přeměření jeho izolačního stavu. Kabel byl bez závad, ale byly vyměněny pojistky. Následné měření pojistek „obvodovkou“ ani ohmmetrem neprokázalo jejich vadu. Pro jistotu byly pojistky přeměřeny revizním přístrojem, který prokázal vadu pojistky na L2. Pojistka zapojená v systému vedla napětí i proud. Hodnota přechodového odporu byla 150 Ω (obr. 3a, obr. 3b).

 
Obr. 3. Příklad z praxe – vada pojistky na L2

Následující měření na dalším kabelu L2, kde byl nainstalován měřič Megger NIM 1000, vedlo k podezření, že je vada na kabelu, typu vyhřátého kabelového oka, zachycená na fotografii termovizního měření (obr. 4b). Toto měření dále prokázalo vadný šroubový spoj. Při měření standardním teploměrem bylo konstatováno, že nejvyšší teplota pochází z přechodu pojistkového držáku a pojistky. Tento závěr byl potvrzen jak přístrojem Megger NIM 1000, tak i termografickým měřením. Na zmíněném kabelu byla kabelová oka následně opravena přelisováním a bylo provedeno kontrolní měření, které tentokrát proběhlo již bez závad. Byly zde nalezeny dvě závady. Nejspíše vysoká teplota špatného spoje vyhřála i lisovaný spoj, nebo tomu mohlo být i naopak. Po těchto měření lze konstatovat, že přístroj dokáže lokalizovat nejen poruchy závislé na impedanci, ale i závady na spojích a pojistkách. Při měření na pěti kabelech byla odhalena jedna porucha na pojistce, jedna závada na pojistce, ze které by se brzy stala porucha, a jeden vadný lisovaný spoj (obr. 4a).

Obr. 4. Měřením přístrojem Megger NIM 1000 na pěti kabelech bylo odhaleno několik poruch a závad

Dva režimy měření

V zásadě platí, že měření lze provádět v normálním režimu měření síťové impedance nebo v režimu detekce poruch. Normální měření síťové impedance probíhá při konstantním měřicím proudu s volně nastavitelnou délkou trvání nebo počtem měření. Pouze v tomto režimu je software měřiče Megger NIM 1000 schopen provést výpočet zátěže na základě změřené síťové impedance. Vhodnost použití uvedeného režimu k detekování poruch je však omezená, neboť některé poruchy dočasně ustupují při větších proudech (např. v důsledku svaření nespolehlivého spoje nebo vyschnutí). V závislosti na úrovni vybraného měřicího proudu může tato situace nastat již při kalibraci, a porucha by tak během měření zůstala nezjištěná. Proto byl přístroj vybaven poruchovým režimem. V tomto režimu se proudová zátěž postupně zvyšuje během osmi měření až na předvolenou hodnotu. Všech osm zaznamenaných křivek se společně zobrazí v jednom grafu, kde lze snadno identifikovat příslušné změny.

Obr. 5. Displej měřiče Megger NIM1000

Export naměřených dat

Po dokončení měření jsou zaznamenaná naměřená data uložena do vnitřní paměti přístroje Megger NIM 1000. Záznamy dat, které jsou v paměti již uloženy, nebudou tímto postupem přepsány a díky energeticky nezávislé paměti budou zde trvale uchovány.

Obr. 6. Měřicí přístroj Megger NIM1000

Závěr

Měřicí přístroj Megger NIM 1000 nabízí zajímavou možnost, jak zatížit a otestovat sítě nn skutečnou zátěží, umožní správně nastavit selektivitu pojistek a rovněž pomůže odhalit všechny poruchy, které jsou závislé na zatížení, a tudíž běžnými metodami hůře zjistitelné. Pro více informací mohou zájemci navštívit webové stránky firmy nebo si domluvit osobní návštěvu a předvedení přístroje v reálných podmínkách.