Χωρητικό ρεύμα διαρροής

[CostasV]

Έχω ένα κύκλωμα 120 VDC. Τροφοδοσία από μπαταρίες που φορτίζονται από ανορθωτή. Το κύκλωμα είναι αγείωτο, IT.

Υπάρχει επιτηρητής μόνωσης IL5881.12/100 που φαίνεται στην σελίδα 7/12 του συνημμένου.DOLD Varimeter.pdf

 

Δεν αναφέρει πόση είναι η "μετρημένη τάση" που στέλνει ο επιτηρητής για τεστ. Ας υποθέσουμε ότι είναι 120 V (επιπλέον των 120 VDC του κυκλώματος). 

 

1. Ποια σχέση (που ως φαίνεται, πρέπει να συμπεριλαμβάνει την αντίσταση μόνωσης των καλωδίων, ΚΑΙ την χωρητικότητά τους) δίνει το ρεύμα διαρροής , ως συνάρτηση της "μετρημένης τάσης" (120 V).

 

2. Τα καλώδια είναι J1VV 2X4mm2, μήκος περίπου 50m . Πώς υπολογίζουμε την χωρητικότητα Ce που φαίνεται στο σχήμα της σελ. 7;

 

Edit : Προσθέτω ότι υπάρχουν και 1300 kg μπαταρίες. Θα πρέπει να μπουν και αυτές στον υπολογισμό της χωρητικότητας;

Edited Νοέμβριος 13 , 2015 by CostasV

[nvel]

χωρητικο ρευμα σε dc γραμμη; μονο στην αρχικη ηλεκτριση

[CostasV]

Κάτι σαν αρχική ηλέκτριση, φαίνεται να είναι πρακτικά το τεστ (στιγμιαίας διάρκειας, και με επανάληψη κάθε... ποιος ξέρει πόσα δευτερόλεπτα)

[AMHxaNos]

0. Ανάθεμα την μετάφραση απο τα γερμανικά στα αγγλικά, χρειάζεται προσοχή για να καταλάβεις. Στην σελίδα το σχήμα δείχνει μετασχηματιστή ενω αναφέρεται και σε DC.

1. Το measuring voltage μπορεί να το κρατάει μυστικό ή να το μεταβάλλει ανάλογα με τις συνθήκες.
Ας βαφτίσουμε x το insulation measuring voltage το οποίον ας σημειωθεί ότι θα προστίθεται στην ήδη υπάρχουσα DC των 120V, υποθέτω ότι θα είναι μικρό % της υπάρχουσας τάσης (εδώ 120VDC) για να μην επηρεάσει το κύκλωμα.
Αυθαίρετα υποθέτω ότι το x θα είναι sinusoidal για να απλοποιηθούν οι λογαριασμοί.

Επειδή θα υπάρχουν 2 leak currents, ένα λόγω της DC των 120V και ένα άλλο λόγω της DC+x
Μόνο 120VDC: I_Leak=120V/[R_insulation]
Με 120VDC+x: I_Leak=(120V+x)/[R_insulation//C_insulation]
Μόνο με x:   I_Leak=x/[R_insulation//C_insulation]
Πιθανόν τα leak currents να διαφέρουν, πχ διοτι το πάνω καλώδιο εφάπτεται στο σασσί πιο πολύ ενώ το κάτω όχι.

2. Με οποιαδήποτε γεννήτρια μέτρα το ρεύμα που παρέχει στην γραμμή.
Μετά διαιρούμε την τάση που εφαρμόζει ή γεννήτρια στην γραμμή και έχουμε το impedance 1 συχνότητα μόνον.
ACHTUNG και ΠΡΟΣΟΧΗ: παίρνουμε μετρήσεις σε κάμποσες συχνότητες, δεν εμπιστευόμστε οτι το διηλεκτρικό θα έχει την ίδια συμπεριφορά σε όλες. Μου έχει τύχει. Δεν ανεβαίνουμε πολυ στα kHz διότι υπάρχει (μικρή?) πιθανότητα η γραμμή να λειτουργήσει σαν transmission line, καήκαμε.

 

edit:
Οι μπαταρίες λόγω της μικρής αντίστασής τους (πχ 5mΩ) λογικά θα είναι βραχυκύκλωμα απο DC έως (πχ) λίγες εκατοντάδες Hz γιαυτό κατά την διάρκεια των μετρήσεων να τις αποσυνδέσουμε.

Oops! ξέχασα ότι μετράμε απο κλάδο προς γη. Ναι και μπαταρίες πρέπει να συμμετέχουν.

 

Συμβαίνει κάτι στην εγκατάσταση και τα χρειάζεσαι όλα αυτά?

Edited Νοέμβριος 22 , 2015 by AMHxaNos

[CostasV]

Αμήχανε, ευχαριστώ πολύ για τα σχόλια.

 

0. Εκτιμώ ότι δεν έχει διαφορά η διαρροή προς γη, είτε πρόκειται για DC και μπαταρίες, είτε πρόκειται για μετασχηματιστή. Το σημαντικό είναι να είναι αγείωτο το κύκλωμα.

 

1. Νομίζω ότι το insulation measuring voltage προκαλεί αύξηση ΟΛΗΣ της στάθμης δυναμικού, δηλαδή ότι μπορεί το insulation measuring voltage να είναι κάλλιστα 120 V (σε σχέση με το δυναμικό γης, την στιγμή που φορτίζεται ΟΛΟ το κύκλωμα), και η διαφορά δυναμικού στο κύκλωμα DC να παραμένει ανεπηρέαστη στα 120 VDC. Εάν δηλαδή το σημείο διαρροής είναι μόνον ένα, τότε δεν θα υπάρχει ρεύμα διαρροής που να προέρχεται μόνο από τα 120 VDC. 

 

Οπότε, εάν ισχύει αυτό που λέω, νομίζω ότι μόνον ο τύπος  

Μόνο με x:   I_Leak=x/[R_insulation//C_insulation]

είναι σωστός. To // στον τύπο R_insulation//C_insulation τι σημαίνει_; 

 

Μήπως αυτό που ψάχνω (ποιος τύπος δίνει το ρεύμα διαρροής ως συνάρτηση της "μετρημένης τάσης") είναι το τυπικό RC - Parallel_circuit ; Η R είναι η αντίσταση προς γη, που όταν κατά την λειτουργία του επιτηρητή, βρεθεί ότι το ρεύμα διαρροής είναι υψηλό , τότε αυτό σημαίνει ότι η αντίσταση R έχει μειωθεί. Η χωρητικότητα πώς θα μπορούσε να υπολογιστεί;

 

2.  Δώσε ένα παράδειγμα μιας γεννήτριας που θα μπορούσα να χρησιμοποιήσω.

 

 

Ναι και μπαταρίες πρέπει να συμμετέχουν

 

Πώς θα τις προσμετρήσω στην χωρητικότητα;

 

 

Συμβαίνει κάτι στην εγκατάσταση και τα χρειάζεσαι όλα αυτά?

 

Ο επιτηρητής μόνωσης δίνει σταθερά earth fault, εδώ και μερικές ημέρες.

[AMHxaNos]

Με το // εννοώ ότι οι 2 αντιστάσεις είναι παράλληλα.

Να αρχίσουμε απο το τέλος?

... Ο επιτηρητής μόνωσης δίνει σταθερά earth fault, εδώ και μερικές ημέρες.

Ας προσπαθήσουμε να εντοπίσουμε την διαρροή.
Στο όλο σύστημα έχουμε 3 μέρη: τους συσσωρευτές, τους δύο αγωγούς και το φορτίο. Η διαρροή προς την γη μπορεί να είναι σε οποιοδήποτε απο αυτά.
Υποθέτω ότι μπορείς να αποσύνδεσεις και απομονώσεις τα 3 παραπάνω μέρη έτσι ώστε να έχεις 3 ανεξάρτητα και άσχετα υποσυστήματα.
Σύνδεσε το IMD στην μπαταρία, σφυράει? Μετά στους αγωγους και μετά στην είσοδο της συσκευής-φορτίου(load) που δέχεται τα 120VDC.
Ετσι θα βρείς ποιό υποσύστημα προκαλεί την διαρροή στην γη.
Εγω θα υποψιαζόμουνα το φορτίο.

Αν ΔΕΝ λειτουργήσει το IMD τότε μέτρα με όργανο τα πάντα:
απο +πόλο σε γη, απο -πόλο σε γή, απο άνω αγωγό σε γη, απο κάτω αγωγό σε γη, απο +terminal φορτίου σε γη, απο -terminal φορτίου σε γη. Κάτι θα βρείς. Αν η διαρρροή δεν είναι αρκετά μεγάλη για να κινήσει υποψίες τότε επανέλαβε τα παραπάνω συνδέοντας δύο η περισσότερα μέρη, πχ +terminal με άνω αγωγό. Αν και πάλι όλα βρεθούν ΟΚ τότε ανα 3: +πόλος με άνω αγωγό με +terminal φορτίου κλπ.
Πες μας τι ήταν, στοίχημα ότι ήταν το φορτίο.

 

 

Τα παρακάτω να τα διαβάσεις αν δεν έχεις ύπνο το βράδυ.
Κατ'αρχήν τώρα πρόσεξα ότι όλη η εγκατάσταση είναι floating.
Μας ενδιαφέρει η διαρροή μονώσεως απο κάθε έναν αγωγό ξεχωριστά ως προς την γή. Αποσυνδέοντάς τους από πηγές και φορτία (loads) τότε δεν μας ενδιαφέρει αν η πηγή είναι M/T ή συσσωρευτές.

1. Το βρίσκω απίθανο συσκευή monitoring να υπερθέτει κάποια κυματομορφή (ή DC) 120V και έτσι να ανεβάζει το όλο σύστημα στα 120V για να αισθανθεί διαρροή ως προς την γη, είναι υπερβολικό διότι το IMD δεν ξέρει τι μόνωση έχει ο αγωγός ή η συκευή την οποία τροφοδοτούν οι 2 αγωγοί. Δεν ξέρω δεν επμένω, για σιγουριά όμως ας τους ρωτήσεις.

Εφ'οσον στον ασύνδετο αγωγό υπάρχει 1 ΜΟΝΟΝ τάση ως προς την γη, δλδ η άγνωστη x (εγώ αυθαίρετα θεωρώ ότι είναι ημίτονο) τότε θα υπάρχουν 2 διαρροές ως προς την γη:
a. απο μόνωση προς την γη εξ' αιτίας της x του IMD και λόγω του ότι η μόνωση δεν είναι τέλεια, πιθανόν ωμική (κυρίως) συμπεριφορά.
b. απο μόνωση προς την γη εξ αιτίας της x του IMD και λόγω του ότι x είναι εναλλασόμενη και ο αγωγός με την γη είναι πυκνωτής στον οποίον διηλεκτρικό είναι η μόνωση, πιθανόν χωρητική (κυρίως) συμπεριφορά.

Με βάση τα παραπάνω το I_Leak του (πάνω αγωγού) είναι: I_Leak=x/[_Rins//C_ins]
Σωστά λες για το RC parallel circuit, η παραδοχή όμως είναι ότι η x είναι ημίτονο, αλλιώς...

Τα πράγματα περιπλέκονται σε περίπτωση που ο 2 αγωγοί είναι πολύ κοντά μεταξύ τους οπότε υπάρχουν 2 ακόμα πυκνωτές στο κύκλωμα, θέλει ψάξιμο αν μπορούμε τότε να τους αγνοήσουμε. Το ίδιο αν έχει και ο άλλος αγωγός διαρροή.

2. Για μέτρηση της χωρητικότητας C_ins δλδ της C_Ε της σελίδας 7, εγώ θα χρημοποιούσα γεννήτρια ακουστικής (ημίτονο) και θα μετρούσα το ρεύμα που τραβάει ο (ένας) αγωγός. Mην κοψεις τίποτα, βάλε εν σειρά αντίσταση 1Ω και τότε τα mV είναι και mA. Αυτό θα ήταν impedance, δλδ σύνθετη αντίσταση Z_ins=R_ins//C_ins. Μετά μέτρηση για την R_ins, είτε απο όργανο είτε απο μετρήσεις. Z_ins²=R_ins²+X_Cins² και βρίσκουμε το X_Cins, μετά επειδή ξέρουμε την συχνότητα βρίσκουμε την τιμή του C_E.

Για να συμπεριλάβεις τις μπαταρίες στην μέτρηση τότε σύνδεσε και τον έναν πόλο της συστοιχίας στον αγωγό που μετράς.
Ετσι θα συμπεριλάβεις στο C_E (σελ. 7) την χωρητικότητα του (πχ άνω) αγωγού + την χωρητικότητα των θετικών πλακών ως προς την γη. Το ίδιο και για τον άλλο πόλο. Χωρητικότητα μπορεί να έχει και το φορτίο.
 

Πες αν σε βοηθάμε ή σε μπερδεύουμε και πως (ίσως) θα σε βοηθούσαμε.

Το IMD το μελετώ ακόμα, το προσπεκτους τα λέει περιληπτικά έως $%$#^$. Η x μπορεί να είναι και DC. Θα τα ξαναπούμε εδώ σε λίγο.

 

Δεν νομίζω ότι θα χρειαστεί να κάνεις κάτι απο αυτά. Θα βρείς την δοαρροή και όλα θα ξεχαστούν.
Στο τέλος πες μας τι έφταιγε.

Edited Νοέμβριος 23 , 2015 by AMHxaNos

[nvel]

στο datasheet του ρελε αναφέρεται ότι χρησιμοποιεί τον κλασικό τρόπο μέτρησης της μόνωσης με γέφυρα οπότε δεν υπάρχουν παλμοί υπέρθεσης, επιπλέον αναφέρει την χωρητικότητα του καλωδίου που το ενεργοποιεί και τρόπο αντιμετώπισης του προβλήματος

[AMHxaNos]

ty και +1.

[CostasV]

στο datasheet του ρελε αναφέρεται ότι χρησιμοποιεί τον κλασικό τρόπο μέτρησης της μόνωσης με γέφυρα 

 

Ναι, τώρα που το λες το βλέπω! 

Because of the measuring principle with a resistor bridge the insulation monitor IL/SL 5881 will not detect symmetric ground faults of L+ and L-

Άρα, με γέφυρα wheatstone (με αντιστάσεις 75 kΩ  μεταξύ L+ και PE, και , L- και PE)  γίνεται η μέτρηση της αντίστασης μόνωσης. 

 

 

επιπλέον αναφέρει την χωρητικότητα του καλωδίου που το ενεργοποιεί 

IL/SL 5881/100: RAL = 200 kΩ: CE > 0,8 µF

IL/SL 5881/100: RAL = 50 kΩ: CE > 2,0 µF

IL/SL 5881/100: RAL = 20 kΩ: CE > 4,5 µF

Οκ. 

 

Άρα η ενεργοποίηση του αλαρμ μπορεί να προέρχεται είτε από μείωση αντίσταση είτε από αύξηση χωρητικότητας.

Προσπαθώντας να αποκλείσω την αύξηση χωρητικότητας, τι θα μπορούσε πρακτικά να αυξήσει την χωρητικότητα του συστήματος (υπενθυμίζω και μπαταρίες 1300 kg) ; Πώς μπορώ να υπολογίσω έστω χονδρικά την τάξη μεγέθους της χωρητικότητας;

 

 

και τρόπο αντιμετώπισης του προβλήματος

 

Πού το λέει αυτό;

 

 

 

 

Αμήχανε, δυστυχώς δεν μπορώ να διακόψω τα φορτία. Τις μισές μπαταρίες μπορώ να τις κόψω, και θα κάνω την δοκιμή.

Το δε x, λογικά δεν είναι ημίτονο, διότι το IMD τροφοδοτείται μόνο με συνεχές. 

[nvel]

Πού το λέει αυτό;

An optional time delay (on request) could suppress this pulse.

 

βάζεις ένα χρονικό που τροφοδοτείται από την γραμμή και την επαφή του την συνδέεις σε σειρά με την επαφή του ρελέ

Πώς μπορώ να υπολογίσω έστω χονδρικά την τάξη μεγέθους της χωρητικότητας;

σε γραμμές εντολών αυτοματισμου που η χωρητικότητα μεταξύ των αγωγών δημιουργεί προβλήματα σε ac ρελε είναι περίπου 0,3μF/km, οπότε δεν νομίζω ότι τα 50μ δημιουργούν το πρόβλημα