Redeker Mess- und Regeltechnik Huffmannstr. 76, Essen Tel , Fax

Transkript

1 TN-S Analysator Redeker Mess- und Regeltechnik Huffmannstr. 76, Essen Tel , Fax Software Entwicklung, Vertrieb der Diris Messgeräte und Wandler Dipl.-Ing. Karl-Heinz Otto, Sachverständigenbüro Flurstr. 83, Lage Tel , Fax , Ingenieurdienstleistungen, Messungen, Schulungen

2 Sicherheitsmessung mit 2. Messgerät Das Betriebsmessgerät berechnet den N-Bedarfs Strom z.b. 50 A. Durch magnetische Kopplung oder versteckte PE - N Brücken kann sich der N - Bedarf auf gemessenen N - Strom 47.2 A und PE-Strom 2.8 A aufteilen. Zusätzlich kann der Differenzstrom gemessen werden. Hierdurch lassen sich z.b. Sternpunktverschiebungen wirkungsvoll erkennen.

3 Das TN-S Netz T = direkt Erdung eines Punktes (1) = Betriebserder N = Körper (2) ist direkt mit dem Betriebserder verbunden S = getrennt verlegte Neutral- und Schutzleiter im gesamten Netz Zulässige Schutzeinrichtungen: Sicherungen, Leitungsschutzschalter, Leistungsschalter, Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (FI-Schalter)

4 Differenzstrommessung Wird eine Fehlerstromüberwachung mit den beiden Multifunktionsmessgeräten (Fehlerstromerkennung) eingebaut, so ergibt sich ein aktives Frühwarnsystem, welches dem Brandschutz mehr nutzt als die Erkennung eines Rauches durch Brandmelder. Durch den Einbau der Doppel- Multifunktionsmessgeräte werden alle Parameter so transparent, dass auch bei einem Störfall oder auch gar einem Blitzschaden echte Informationen vorhanden sind, die eine Fehlerbegrenzung und Erkennung unterstützen.

5 Anschlussplan mit 5 gleichen Wandlern S1 S2 S1 S2 S1 S2 I1 I2 I3 V1 V2 V3 VN Aux1 Aux2 Betriebsmessung S1 S2 S1 S2 S1 S2 I1 I2 I3 V1 V2 V3 VN Aux1 Aux2 Sicherheitsmessung L1 L2 L3 N PE

6 Anschlussplan mit gleichen Wandlern z.b. Betriebsmessung 3 x 400 /5 A, Sicherheitsmessung 3 x 40/5 A S1 S2 S1 S2 S1 S2 I1 I2 I3 V1 V2 V3 VN Aux1 Aux2 Betriebsmessung S1 S2 S1 S2 S1 S2 I1 I2 I3 V1 V2 V3 VN Aux1 Aux2 Sicherheitsmessung Wandler über L1 + L2 + L2 + N L1 L2 L3 N PE

7 Überwachung mit zwei Diris A40 Betriebsstrommessung Sicherheitsmessung

8 Betriebs- und Sicherheitsmessung Betriebsmessung Sicherheitsmessung L1 L2 L3 N-Ist Diff. PE-Strom

9 Betriebsmessung Die Betriebsstrommessung ermöglicht die Überwachung folgender Parameter: 3 x Strom + berechneter N 3 Spannung L - L und L - N Netzfrequenz Wirkleistung, Blindleistung, Scheinleistung Leistungsfaktor Mittelwerte und Maximalwerte von Strom und Leistungen Oberschwingungen als THD Werte für Strom + Spannung Netzharmonische 3, 5, 7, 11, 15, 17 mit optionalem Modul Energiezähler für Wirk- und Blindarbeit Betriebsmessung

10 Sicherheitsmessung Folgende Messungen sind möglich: 1. Neutralleiterstrom- Messung als N = Istwert (Kanal 4 Strom) 2. Messung des Differenzstromes I = Differenzstrom (Kanal 5 Strom) 3. Messung des Stromes auf PE (Kanal 6 Strom) 4. Spannungen L1 gegen PE (Kanal 1 Spannung) 5. Spannungen L2 gegen PE (Kanal 2 Spannung) 6. Spannungen L3 gegen PE (Kanal 3 Spannung)

11 Software TNS - Analysator Sicherheitsmessung Betriebsmessung Alarmmeldungen Die Messwerte von zwei Messgeräten werden in einer Maske angezeigt.

12 Funktionsprinzip Die Messgeräte Diris A40 sind über einen RS485 2-Draht Bus miteinander verbunden. Der RS485 Bus wird mit einem RS485 > Ethernet Adapter verbunden. Die Software kommuniziert über Ethernet Netzwerk mit dem Adapter. Dieser fragt ca. alle 5 Sek. die Messdaten über Modbus Protokoll ab. Größere Zeit - Intervalle sind einstellbar. Die Software speichert Datensätze mit 70 Einzeldaten in eine MSSQL Express Datenbank. MSSQL Express ist eine leistungsfähige SQL - Datenbank und kostenlos im Internet verfügbar. Ein Upgrade auf lizensierte MSSQL Versionen ist problemlos möglich. Die Software TNS Analysator greift über Netzwerk periodisch auf die Datenbank zu und zeigt den jeweils letzten Datensatz in der Bildschirmmaske an. Über Up- und Downtasten können beliebige Messgeräte angezeigt werden. Für jedes Messgerät kann ein symbolischer Name wie z.b. NSHV 1 als Text hinterlegt werden. Die einzelnen Messwerte lassen sich mittels Tagesverlaufsgrafiken darstellen. Möglich sind: - Strom L1, l2, L3 + Neutralleiter Strom - N-Strom, Differenzstrom, PE-Strom - Spannung L-L, L-N - Wirk-, Blind- und Scheinleistung - Leistungsfaktor Cos Phi - Oberschwingungen THD I + U - Wirk- und Blindarbeit Grenzwerte lassen sich für N-Strom, Differenz-Strom, PE-Strom und Unterspannung setzen. Die letzten 200 Alarmmeldungen werden in einem Journal dargestellt. Über Menufunktionen lassen sich Geräteparameter setzen. Die Datenbank kann gelöscht werden und lässt sich auf 15 Minuten - Mittelwerte komprimieren. Die Software ist voll netzwerkfähig und kann als Einzelplatz - Lösung oder als Server Variante mit mehreren Clients betrieben werden.

13 Software TN-S Analysator - Verlaufsgrafiken Strom L1, l2, L3 + Neutralleiter Strom N-Strom, Differenzstrom, PE-Strom Spannung Wirk-, Blind- und Scheinleistung Leistungsfaktor Cos Phi Oberschwingungen THD I + U Wirk- und Blindarbeit

14 Betriebsmessung - Spannungsverlauf Spannungseinbrüche erkennen Netzausfälle dokumentieren Überspannungen vermeiden

15 Betriebsmessung - Leistungsverlauf Lastprofil dokumentieren Kosten sparen durch Vermeidung von Leistungsspitzen Blindleistung minimieren

16 Betriebsmessung - Leistungsfaktor Cos Phi überwachen einzelne Phasen beobachten Trends erkennen

17 Betriebsmessung - Stromverlauf Stromspitzen von wichtigen Anlagenteilen anzeigen Unsymmetrien erkennen Verhältnis von Außenleiterströmen zum Neutralleiter-Strom

18 Betriebsmessung THD-Werte Betriebsausfällen durch überhöhte Oberschwingungen vermeiden Messung von Strom- und Spannungswerten Brandgefahr durch Überlastung des N-Leiters vermeiden

19 Alarmmeldung ZEP Ein Messgerät kann dem Zentralen Erdungspunkt (ZEP) zugeordnet werden. Es lassen sich absolute Grenzwerte setzen für Neutralleiter Strom Differenzstrom PE - Strom Sobald die Grenzwerte überschritten werden, erfolgen Alarmmeldungen in der Bildschirmmaske bei jedem Messgerät. Die Meldungen bleiben erhalten bis zum manuellen betätigen der Reset-Taste oder dem Neustart der Software.

20 Globale Alarmmeldungen Das Programm überwacht ständig bei allen Geräten folgende Grenzwerte: Relativer Differenzstrom, Verhältnis des Differenzstrom zum Strommittelwert L1 / L2 / L3 in % Relativer PE-Strom, Verhältnis zum Strommittelwert L1 / L2 / L3 in % Spannung PE - L1 / L2 / L3. Sobald eine Phase den Grenzwert unterschreitet wird der Alarm ausgelöst. Hiermit können Spannungsausfälle und Unterspannungen signalisiert werden. Die jeweils 200 letzten Grenzwertverletzungen werden mit Datum und Geräteadresse in ein Alarmjournal geschrieben. Gleichzeitig wird auf der Bildschirmmaske die Alarm - Taste rot hinterlegt und bei der Desktop - Variante wird über die Soundkarte ein Alarmsignalton ausgegeben. Zusätzlich kann in einem Messgerät ein Relaiskontakt als Sammelstörmeldung geschaltet werden. Die Meldungen bleiben bis zum manuellen Reset gespeichert.

21 Software TN-S Analysator TN-S Analysator V2.4a SQL Speichert die Daten von 2 Geräten in einer MSSQL Express - Datenbank. Die Messdaten von zwei Diris A40 werden in einer gemeinsamen Maske angezeigt und lassen sich durch Tagesverlaufsgrafiken visualisieren. Diese Version ist besonders für den Messkoffer geeignet. TN-S Analysator V2.4b SQL Speichert die Daten der Messgeräte in einer MSSQL Express - Datenbank. Die Messdaten von jeweils zwei Diris A40 werden in einer gemeinsamen Maske angezeigt und lassen sich durch Tagesverlaufsgrafiken visualisieren. Es lassen sich ca. 20 Gerätepaare einbinden. Grenzwertüberschreitung vom Differenz- und PE-Strom, sowie Unterspannungen lassen sich in einem Alarmjournal überwachen. Über einen Relaiskontakt kann eine Sammelstörmeldung abgesetzt werden. TN-S Analysator V3.0 SQL Server / Client - Variante. Die Server Komponente fragt periodisch die Gerätedaten ab und speichert diese als NT Dienst in einer MSSQL Express - Datenbank. Die Daten können mit der Client Anwendung auf beliebigen PC s im Intranet visualisiert werden. Der Server ist für maximal 20 Gerätepaare geeignet. Durch den Einsatz mehrerer paralleler Server - Prozesse kann auch eine größere Anzahl von Geräten eingebunden werden. Hierzu erhält jedes Bussegment einen eigenen Com - Server.

22 Stromwandler Typ Breite Durchlass Bereich A ASR mm 21 mm ASK mm 20x10, 19 mm ASK mm 30x10, 2x20x10, 26 mm ASK mm 30x10, 20x13, 23 mm Durchsteckwandler ASK 41.4 ASK mm 85 mm 40x10, 2 x 30x5, 26 mm 50x12, 2x40x10, 44 mm ASK mm 60x10, 2x50x10, 44 mm ASK mm 80x10. 60x30, 55 mm ASK mm 100x10, 2x80x10, 70 mm KBU mm 20 x 30 mm A KBU mm 50 x 80 mm A KBU mm 80 x 120 mm A Klappwandler

23 Stromzangen x / 5 A x / 100 ma Kabelklemmschutz Pfeil zur Ausrichtung der Zange für fehlerfreie Leistungsmessungen: P1 (Stromquelle) zu P2 (Stromverbraucher) Typenschild mit Angabe der Sicherheitsnormen für den Benutzer Bereichsumschalter (je nach Modell) Anschluss mit Ø 4 mm-buchsen, mit Kabeln und Ø 4 mm-steckern Schutzring Die rote Farbe kennzeichnet aktive Bauteile

24 Rechenzentrum mit TN-S Messung

25 Messkoffer zur TN-S Messung Für mobile Messungen liefern wir einen Messkoffer mit 2 Messgeräten, Prüfbuchsen und Ethernet Adapter.

26 Messkoffer Lieferumfang 1 x Messgehäuse in gelb tropenfest/wasserdicht 1 x Einbaurahmen 1 x Frontplatte 18 x Sicherheitsbuchsen in Drehstromfarben 2 x Ethernet-Einbaustecker 2 seitig 1 x Klettband Satz 1 x Klettbänder für Messadapter 1 x Verkabelungssatz / Schrauben / Kleinteile 1 x Netzbuchse mit Netz-Filter 1 x Zuleitung 230 V mit Kaltgerätestecker

27 Messkabel Magnetische Messabgriffe 5 x Messkabel Spannung 1,5 mm², Länge 3,20 m mit 10 Sicherheitssteckern 5 x magnetische Messabgriffe mit Feinsicherung für L1, L2, L2, N, PE 5 x Messkabel Strom 1,5 mm² zum Einklinken in bestehende Wandler in grau mit 10 roten Sicherheitssteckern mit Weiterführung 5 x Messkabel Strom 1,5 mm² zum Einklinken in bestehende Wandler in grau mit 10 schwarzen Sicherheitssteckern mit Weiterführung 1 x Messadapter um in bestehenden Anlagen mit 3 Amperemetern oder Messwandlern die Messwerte des Stromes gefahrlos abnehmen zu können.

28 Magnethalterung Zur Nachrüstung von Messungen in bestehende Schaltschränke steht eine Montageplatte mit Magnethalterung zur Verfügung.

29 Reduzierung der BGV A3 Prüfungen Unter BGV A3, 5 Absatz 1: Wiederholungsprüfung alle 4 Jahre auf ordnungsgemäßen Zustand Elektrische Anlagen und ortsfeste Betriebsmittel auf ordnungsgemäßen Zustand Wiederholungsprüfung nach 1 Jahr auf ordnungsgemäßen Zustand Elektrische Anlagen und ortsfeste elektrische Betriebsmittel in Betriebsstätten, Räumen und Anlagen besonderer Art (DIN VDE 0100 Gruppe 700)

30 Reduzierung der BGV A3 Prüfungen Für Unternehmen, die bereits die Elektrotechnik so verbessert haben, dass permanent prüfbare Anlagen vorhanden sind und dass eine Fehlerstromüberwachung möglich ist, stellt sich die Frage, ob die relativ teuren zyklischen Prüfungen, die zu dem den Betrieb aufhalten und in Rechnerräumen nahezu unmöglich sind, besser ersetzt oder fallen gelassen werden können. Im konkreten Fall einer Sparkasse wurde mit den drei Risikoträgern vereinbart, dass durch vorgenommene Verbesserungsmaßnahmen der Elektrotechnik und durch den Umbau auf ein überwachtes TN-S-System mit permanentem Monitoring weit mehr getan ist, als es der Gesetzgeber verlangt. Damit kann der Prüfumfang erheblich reduziert werden. Es werden 12 Parameter gleichzeitig gemessen und ein Parameter davon ist die Funktion des Fehlerstromüberwachungssystem RCM, die den Leckstrom oder beginnende Schäden durch Isolationsversagen / Lichtbögen meldet. Die permanente kontinuierliche Aufzeichnung und Überwachung ist eine wesentlich sicherere Methode als eine zyklische temporäre Prüfung der Ableitströme, welche zu bestimmten Fristen durchgeführt wird. Die Prüfungen können entsprechend ihrer Gefährdung sachgerecht selbst definiert und die Prüfeinrichtungen (RCM) müssen nur in vertretbaren Zeitpunkten ausgetestet werden, so dass die Funktion der Überwachungseinrichtungen sichergestellt ist. Ähnlich wie die Prüfung eines FI- Schutzschalters, welche aber meistens unterbleibt (gelegentlich Testknopf drücken). Eine starre Prüffrist, wie sie bisher nach BGV und GUV (Gemeinde- Unfallversicherung) gehandhabt wurde, ist nach dem Sinne der Betriebssicherheitsverordnung entbehrlich. Hilfreiche Argumente sind in der VDE- Schriftenreihe 121 Betriebssicherheitsverordnung in der Elektrotechnik zu finden.

31 Reduzierung der BGV A3 Prüfungen Permanente Isolationsüberwachung (RCD) Bei Überschreitung eines Grenzwertes von ca. 0,5 % vom Mittelwert der Ströme (einstellbar) wird ein Grenzsignalrelais gesetzt, welches artgleich wie bei einem RCM eine allstromsensitive Überwachung des Isolationswiderstandes vornimmt und an zentraler Stelle meldet. Im Gegensatz zu einem RCM (Fehlerstrom- Überwachung) schaltet ein RCD (Fehlerstrom-Abschaltung) bei einer festen Überschreitung ab. Der TN-S-Analysator ist mit einer Brandmeldeanlage vergleichbar, welche permanent und überall ihre Sensoren eingebaut hat, anstelle eines Nachtwächters, der mal sporadisch einen Rundgang macht und nicht gleichzeitig überall sein kann. Erst wenn eine automatisierte Meldung aufläuft muss der Nachtwächter vor Ort gehen und eingreifen. Es besteht somit eine vollständige Kontrolle der Elektroanlagen sowohl für die Betriebsparameter als auch für die Sicherheitsparameter. 0.5 % Differenzstrom vom mittleren Außenleiterstrom

32 Energiequalität Definition der Spannungsqualität

33 Energiequalität Beeinträchtigungen der Spannungsqualität

34 Energiequalität Oberschwingungen / Flicker nach EN 50160

35 Oberschwingungen und unterschiedliche Grenzwerte nach IEC und EN

36 Energiequalität Parameter der Energiequalität nach IEC und CENELEC