A túlfeszültség-védelmi eszközök védelme

• 
• 

Részletek

2009. április 09. csütörtök, 00:00

 

A villám- és túlfeszültség-védelmi eszközök felülvizsgálatához alapvetően elegendő az integrált diagnosztikai és állapotjelzők megtekintése.

 

Az diagnosztikai és állapotjelzővel nem rendelkező berendezések, vagy a mérés-, vezérlés- és szabályozástechnikai áramkörök esetében azonban tanácsos a biztonsági alkatrészek villamos tulajdonságainak vizsgálata. Ilyen esetekben használható a Phoenix Contact vizsgálóeszköze, a Checkmaster.

 

Szükséges az ellenőrzés

A tápegységek biztosítása, valamint a jeláramkörök rendelkezésre állása manapság elengedhetetlen. A villamos berendezések rendelkezésre állásának garantálásában jelentős szerepet játszik a villám- és túlfeszültség- védelem. A villám- és túlfeszültség- védelem még az energiadús tranziens áramokat, pl. a villámcsapásokat vagy a kapcsolások miatt keletkezett túlfeszültségeket is képes a meghatározott paraméterek keretein belül többszörösen levezetni a védendő eszközök befolyásolása nélkül. A túlfeszültség-védelem azonban nem ér véget az eszközök használatakor.

Ezen túlmenően figyelembe kell venni a berendezések ismétlődő felülvizsgálatainak normatív követelményeit. Az IEC 62305- 3 nemzetközi szabvány E 7 részének „Villámvédelmi rendszerek karbantartása és felülvizsgálata” című fejezetében olvasható ajánlat szerint rendszeresen felül kell vizsgálni a túlfeszültség-védelmi eszközöket, mivel ezek a belső villámvédemi rendszerekhez tartoznak (l. táblázat). Az ellenőrzés során különbséget kell tenni a villámvédelmi rendszer optikai vizsgálata és teljes felülvizsgálata között. A szabvány a I. és II. villámvédelmi osztályokra az évente, míg a III. és IV. villámvédelmi osztályokra a kétévente elvégzett optikai felülvizsgálatot írja elő. A szabvány tartalmazza továbbá azt is, hogy „a robbanásveszélyes berendezések villámvédelmi eszközeit hat hónaponként optikai felülvizsgálatnak kell alávetni.

A berendezés elektromos tesztelését évente egyszer el kell végezni.” A túlfeszültség- védelmi eszközök diagnosztikaiés állapotjelzőinek optikai felülvizsgálata alapvetően elegendő a megfelelő biztonsághoz. A védendő berendezések vagy az állapotjelzővel nem rendelkező mérés-, vezérlés- és szabályozástechnikai áramkörök esetében sokkal inkább a biztonsági alkatrészek villamos tulajdonságait kell ellenőrizni.

 

A diagnosztikai és állapotjelző

A váratlan villámcsapások a túlfeszültségvédelmi eszközök energetikai túlterheléséhez vezethetnek, és azok a villámcsapást követően nem képesek eleget tenni rendeltetésszerű funkciójuknak. A tápellátó rendszerek túlfeszültséglevezetőinél a diagnosztikai és állapotjelzés mára szabványossá vált. Ezek felügyelik az integrált varisztorok hőmérsékleti tulajdonságait és intelligensen csatolják őket a kioldómechanizmusokhoz. A Phoenix Contact „compact” védőeszközei jó példák erre: minden B osztályú, B + C osztályú vagy C osztályú levezető dugaszolható és integrált diagnosztikai és állapotjelzővel, valamint potenciálfüggetlen távjelző-érintkezővel rendelkezik (1. ábra).

A felügyeleti berendezésre a mechanikus elv jellemző, vagyis nincs szükség segédenergiára. A mechanikus diagnosztikai és állapotjelzésnek köszönhetően a felhasználó egyetlen optikai felülvizsgálattal bármikor – még nem installált állapotban is – ellenőrizheti a levezető állapotát. Az így kapott információk a legtöbb alkalmazási esetben elegendőek. A túlfeszültség-védelmi eszközökkel szemben – pl. az atomerőmű- technika területén – támasztott különösen magas követelményekhez a csupán digitális „működik/nem működik“ kijelzés gyakran nem elegendő. Itt az optikai vizsgálat mellett egy vizsgálóeszközzel elvégzett részletes vizsgálatra van szükség.

 

Ha az „igen” és a „nem” nem elegendő

A mérés-, vezérlésés szabályozástechnikai túlfeszültségvédelmi eszközök rendszerint nem rendelkeznek állapotjelzővel, amelyen egyetlen pillantással ellenőrizhető lenne a levezető állapota. A mérés-, vezérlés- és szabályozástechnikában alkalmazott jeláramkörök védelmére a gyakorlatban szupresszordiódából és gáztöltésű túlfeszültség-levezetőkből (GDT) álló kétszintes védőkapcsolásokat használnak. A két alkatrész együttműködésének köszönhetően a gyors megszólalást nagy levezetési képesség kíséri.

A szupresszordiódák feszültségkorlátozó alkatrészek, amelyek túlterhelés esetén átváltanak egy bizonyos állapotra. A Fail-Safe-Open típusú szupresszordiódák használatakor a szupresszordióda hiba esetében ohmossá, rezisztívvé válik. Mivel a készülék ezt az állapotot nem jelöli, és az állapot a jeláramkörre nincs hatással, a felhasználó nem észleli a hibát. A túlfeszültség-védelmi eszköz funkciója azonban már nem adott, így egy újabb terhelés során a védendő készülék valószínűleg elromlik. Ezért bevett mód a szupresszordiódák használata, amelyek túlterhelés esetén a definiált rövidzárlatra váltanak (Fail-Safe-Short karakterisztika). A keletkező rövidzárlat rövidre zárja a védendő jelet, így az nem jut el pl. a központba, amit a felhasználó azonnal észlel. Ezen kívül a Fail- Safe-Short típusú szupresszordióda előnye, hogy a fennálló rövidzárlat védi a végberendezést a további károsodás ellen. A szupresszordióda rövidzárlat-állapota azonban nem felügyelhető a jeláramkör energiájával. Ebből következik, hogy a túlfeszültség-védelmi levezetőkkel ellentétben itt nem valósítható meg az optikai jelzés. A mérés-, vezérlés- és szabályozástechnikai levezetők esetében ezért külön vizsgálókészülékeket használunk. Ezek a diagnosztikai és állapotjelzőkkel ellentétben nem csupán digitális információkkal szolgálnak, hanem a levezetők sérüléseit is felismerik.

A Checkmaster vizsgálóeszköz eleget tesz a fentebbi követelményeknek, és ellenőrzi a dugaszolható túlfeszültség-védelmi készülékek egyes alkatrészeinek villamos paramétereit (2. ábra). A gáztöltésű levezetők megszólalási feszültsége egy integrált nagyfeszültségű forrással ellenőrizhető. A szupresszordiódák, valamint a varisztorok tesztelése 1 mA konstans áramforrással történik. Ily módon pontos eredmény kapható az alkatrészek aktuális állapotáról. Ez a villamos vizsgálati eljárás nem csak a túlfeszültség-védelmi készülék állapotának digitális kijelzését teszi lehetővé, hanem a hibák időben történő észlelését is. Az alkatrészek tűréshatárának figyelembevételével információ kapható a levezető esetleges károsodásáról. Három vizsgálati eredmény lehetséges (3. ábra):

• „A vizsgált készülék rendben”
• „A vizsgált készülék elérte a tűréshatárt! Csere javasolt”
• „A vizsgált készülék hibás! Csere szükséges!”

A túlfeszültség-védelmi készülékek villamos vizsgálatának alapvető feltétele azok dugaszolhatósága. A levezetők – Phoenix Contact által is alkalmazott – kétrészes felépítése anélkül teszi lehetővé a védődugasz kihúzását, hogy az megszakítaná vagy befolyásolná a jeláramkört, ill. a tápellátó áramkört. Ennek köszönhetően a túlfeszültség- védelem a berendezésbe történő beavatkozás nélkül karbantartható, felülvizsgálható és adott esetben kicserélhető.

Az IEC 62305-3 szabvány szerint a felülvizsgálat eredményeit dokumentálni kell. Ez kézzel vagy egy számítógép segítségével történhet. A szoftverprogramok használatának előnye, hogy egyszerűvé válik az előző vizsgálatok eredményeivel való összehasonlítás. Ily módon könnyen felismerhető a paraméterek változásának iránya és mértéke. A Checkmaster vizsgálóeszköz automatikusan egy vizsgálóprotokollt hoz létre. Az eredmények a mérés folyamán vagy után kinyomtathatók egy belső memóriából, ill. feldolgozhatók.

 

Összegzés

Az előre nem látható villámcsapások károsíthatják a túlfeszültség-védelmi készülékeket. Ezt egy rutinszerű optikai ellenőrzés folyamán rendszerint nem lehet észrevenni. Egy újabb terhelés során a túlfeszültségvédelmi készülék nagy valószínűséggel elromlik, így újabb szerelésre van szükség. A gyakorlat azt mutatja, hogy a vizsgálóeszközzel, pl. a Checkmasterrel történő folyamatos felülvizsgálat csökkenti a szerelési és karbantartási időt. A dugaszolható túlfeszültség-védelmi eszközök integrált alkatrészei villamos tulajdonságainak ellenőrzésével a sérült túlfeszültség-védelmi készülékek időben azonosíthatók és kicserélhetők.