잔류 전류 모니터링을 위한 합리적인 경보 임계값
보호 대상
현재 산업 부문에서 점점 더 많은 생산 공장에 잔류 전류 측정 기능이 장착되고 있습니다.
이 모니터링 측정은 주로 고장 및 플랜트 보호라는 보호 목표를 달성하는 데 사용됩니다.
일부 특수한 경우와 조건에서는 IEC 62020에 따라 잔류 전류 모니터로 화재 보호를 매핑할 수도 있습니다.
이러한 보호 목표 외에도 국제 표준화에 따라 고정 설비에 대한 정기 검사의 일부인 절연 측정은 피할 수 있습니다.
270A 정격 전류의 생산 공장의 잔류 전류 값
생산 공장은 대부분 다양한 전기 장비의 조합으로 구현되는 복잡한 전기 시스템입니다.
대부분의 경우 PLC가 제어를 담당합니다.
개별 전기 장비는 시스템 관련 누설 전류와 관련하여 표준에 따라 규제되지만, 복잡한 시스템에서는 더 큰 시스템 관련 누설 전류가 발생할 수 있습니다.
일반적으로 이러한 전류는 고조파 성분을 보호 접지 도체로 소산시키는 용량성 필터 전류입니다.
산업 환경의 생산 공장에서 다음과 같은 오실로그램이 감지되었습니다.
20ms의 시간 간격으로 세 번 진동하는 기본 진동을 감지할 수 있습니다. 따라서 FFT 분석에서 가장 큰 진폭은 150Hz에서 예상할 수 있습니다.
이러한 높은 값으로 인해 기존의 개인 보호 또는 화재 방지용 RCD로는 시스템을 보호할 수 없었습니다.
이러한 이유로 자유롭게 접근할 수 있는 소켓과 관련 개인 보호용 RCD는 단순히 생략되었습니다.
특히 시스템의 다양한 작동 상태에 걸쳐 안정적인 진폭이 거의 확립되지 않기 때문에 잔류 전류 측정에서 더 높은 시스템 관련 잔류 전류를 어떻게 처리해야 하는지에 대한 의문이 생깁니다.
다음 다이어그램에 표시된 측정값은 정격 전류가 270A인 대형 제조 공장에서 측정한 것입니다.
합리적인 알람 임계값을 찾는 방법
상대적으로 큰 전류 값은 주로 개별 장비의 용량성 필터 전류 때문입니다.
주파수 변환기가 주요 원인입니다.
이렇게 측정된 잔류 전류 값을 PLC 내부에서 플랜트의 각 작동 상태와 연결하면 플랜트의 정상 상태를 정의할 수 있습니다.
이 절차를 통해 플랜트를 지능적으로 모니터링할 수 있습니다.
이러한 방식으로 스위치 온 피크도 정상 상태로 선언할 수 있습니다.
플랜트 보호를 위해 비용이 많이 드는 개별 장비의 개별 모니터링이 더 이상 필요하지 않습니다.
그러나 일반적으로 이 솔루션은 개인 보호용으로 승인되지 않았다는 점에 유의해야 합니다.
용량성 및 저항성 전류 벡터가 추가되기 때문에 다음 그림에서 알 수 있듯이 TRMS 신호의 높은 용량성 레벨에서는 15~30mA의 레벨을 거의 감지할 수 없습니다.
30mA 저항 성분(IR)이 없으면 잔류 전류는 250mA(IRC)입니다. 저항 성분이 30mA로 증가하면 총 잔류 전류는 251.8mA에 불과합니다.
다음에서는 동일한 RMS 값을 가진 오실로그램으로 문제를 설명합니다.
용량성 전류는 저항 성분보다 90° 또는 5ms 지연됩니다. 위의 예에서와 같이 용량성 누설 전류가 더 높은 주파수이고 도체에 널리 퍼져 있는 50Hz 기본 주파수의 정수 배수인 경우, 150Hz에서와 같이 50Hz와 150Hz 신호 간의 이동이 달라져도 문제는 거의 변하지 않습니다.
위상 오프셋이 90° 또는 5ms이고 정수 배수가 50Hz인 모든 용량성 전류 신호의 경우 저항 전류 증가에 따른 TRMS의 증가율은 다음 공식에 의해 제공됩니다.
PLC 제어 시스템에서 알람 임계값을 선택할 때는 이러한 관계를 고려해야 합니다.
표에서 동일한 보호 대상이 여전히 유효한 경우 다음과 같이 값을 변경해야 합니다.
여러 프로젝트에서 측정된 잔류 전류 값은 에너지 측정 모듈을 통해 각 위상 전류와 함께 PLC에 추가적으로 연결됩니다.
일부 애플리케이션에서는 100Hz 또는 2kHz를 초과하는 주파수 성분이 의도적으로 생략됩니다.
이 설정은 Danisense 잔류 전류 모니터의 작동 터미널에서 할 수 있습니다.
이러한 방식으로 주파수가 더 높은 용량성 주파수 성분은 강하게 감쇠된 형태로만 TRMS 값에 고려됩니다.
이러한 방식으로 시스템 관련 누설 전류를 줄일 수 있고 저항성 고장 전류의 변화를 더 쉽게 감지할 수 있습니다.
기존 RCD 및 RCM의 릴레이 기능도 표준에 따라 고주파 성분의 일반적인 감쇠를 제공하므로 이 절차는 합법적으로 보입니다.
결론
산업 제조 공장의 운영 장비를 개별적으로 모니터링하는 것은 비용과 개조 측면에서 불가능할 때가 많습니다.
좋은 대안은 주 연결부를 측정하고 4-20mA 출력을 PLC와 연결하는 것입니다.
이러한 방식으로 돌입 전류 피크 및 더 높은 레벨을 각 제어 장치의 작동 상태에 연결할 수 있습니다.
따라서 50Hz의 위험한 저항 전류 구성 요소를 더 쉽게 감지할 수 있습니다.
용량성 전류와 저항성 전류 사이의 더 나은 비율을 얻기 위해 대규모 시스템 관련 잔류 전류를 감쇠해야 할 수도 있습니다.
주어진 차동 전류를 충분히 분석하려면 무료 분석 소프트웨어가 포함된 SRCMH070IB+ 변형을 사용하는 것이 좋습니다.