Промышленное использование современных приборов контроля параметров электрических цепей

Много лет компания НПО «Горизонт Плюс» из г. Истры (Московская область) своими силами проводит исследования и разработки новых, современных приборов для измерения основных параметров электрических цепей. Благодаря постановке этих приборов на производство, преобразователи (датчики) измерения силы тока, напряжения и активной мощности получили повсеместное распространение в современных электроэнергетических системах, средствах промышленной автоматизации, на транспорте и т. д. Благодаря своей универсальности, высокой точности и удобству эксплуатации сегодня преобразователи используются в различных областях промышленности — при создании современных карьерных экскаваторов и систем АСУ ТП, в электропоездах нового поколения и в ледокольном флоте, для автоматизации зданий и контроля силовых установок.

Обширная номенклатура разработанных преобразователей, их сертификация и внесение в Госреестр средств измерений Российской Федерации предоставляет разработчикам новых приборов и систем свободу выбора нужных моделей.

Датчики тока серии ПИТ/ПТИ и напряжения серии ПИН/ПНИ

Сегодня это наиболее популярные серии выпускаемых преобразователей, которые постепенно вытесняют традиционные трансформаторы тока и шунты. Преобразователи ПИТ и ПТИ позволяют бесконтактно измерять любой вид тока в широком диапазоне от миллиампер до 25 кА. Для датчиков напряжения ПИН и ПНИ диапазон измерения увеличен до 6 кВ [1]. Существенно и наличие в этих приборах гальванической изоляции между измерительной цепью и схемой обработки сигнала.

Преобразователи силы тока серии ПТИ и преобразователи напряжения ПНИ — это новые модели, разработанные специалистами НПО «Горизонт Плюс» с целью значительно расширить ассортимент преобразователей, сферу их применения и упростить задачу подбора наиболее подходящих моделей для заказчиков.

Разъемные датчики измерения тока

Регулярное общение и обратная связь с заказчиками приборов позволили модернизировать стационарные датчики и в конечном итоге привели к разработке разъемных датчиков тока, которые значительно расширяют сферу их применения. Созданная за последние годы номенклатура разъемных датчиков достаточно велика, чтобы описать ее в одной статье. Поэтому заинтересованных читателей лучше перенаправить на сайт НПО «Горизонт Плюс» [1]. В этой же статье будут представлены специфические образцы разъемных приборов, которые последнее время завоевали особую популярность.

Токовые клещи и клещи-адаптеры

Адаптеры, которые еще называют «прищепки», получили свое наименование по аналогии с обычными прищепками (рис. 1) [2]. По этому же принципу они надеваются на токовый кабель или провод и в отличие от стационарных датчиков тока не требуют остановки производства или демонтажа электрических цепей. Отсюда их главное преимущество, которое и обеспечило широкую популярность адаптеров, — их можно использовать для контроля ответственных токовых цепей или проведения периодического мониторинга этих цепей, в частности, в устройствах, которые не подлежат остановке. Дополнительным преимуществом адаптеров-прищепок являются их малые масса и размеры, которые позволяют их использовать при плотном монтаже токовых устройств. При этом, несмотря на малые размеры, диаметр охвата губок клещей составляет 25 мм, что также расширяет сферу их применения.

Рис. 1. Внешний вид токовых прищепок

Одним из первых активных пользователей адаптеров КТ-…-Д25 уже много лет является ООО «Сигнум». Эта компания — резидент Фонда «Сколково», специализируется на средствах мониторинга и управления, а также на предоставлении SDK для разработки. «Сигнум» — одна из первых компаний, вышедших на рынок с полностью готовым решением по удаленному мониторингу и диагностике любого оборудования, содержащего контроллеры. Разработки компании используются для удаленного мониторинга, диагностики и оптимизации работы изделий и процессов сервисного обслуживания с применением готовых решений и инструментов для создания новых пользовательских приложений. Инновационные решения компании, например, в области термообработки металлов, позволяют в первую очередь значительно сократить дорогостоящий производственный брак при термообработке до 80%. Происходит также повышение производительности оборудования до 15% и грамотное распределение нагрузки, что автоматически приводит к снижению потребления электроэнергии не меньше чем на 20%.

При увеличивающемся количестве применяемых приборов вопрос снижения цены адаптеров стоит очень остро. Поэтому одна из целей, над которыми сейчас работают специалисты НПО «Горизонт Плюс» — снижение издержек производства приборов. Другая, не менее важная цель — расширение измерительных возможностей адаптеров и их номенклатуры. У адаптеров имеются ограничения, которые сужают область их применения. В частности, максимальная величина измеряемого ими тока составляет всего 400 А. Зачастую этого мало, и тогда приходится использовать другие инструменты контроля и измерения тока. Вот для таких целей и разрабатываются новые модели адаптеров.

Новые клещи-адаптеры КТ-…-Д54 (рис. 2) позволяют измерять токи 20–1000 А, при этом диаметр охвата губок клещей увеличен с 25 до 54 мм, что также расширяет сферу применения этого прибора [3]. Различные модификации клещей предоставляют разработчикам свободу выбора выходного сигнала в виде напряжения 2 В или в виде стандартизованного токового сигнала 4/20 мА.

Рис. 2. Клещи-адаптеры КТ-Д54 с увеличенным диаметром раскрытия губок до 54 мм и расширенным диапазоном измерения тока до 1000 А

Расширение диапазона измеряемых токов и удобство работы с такими клещами-адаптерами позволило, например, компании НПК «Крона» из г. Пензы применить КТ-…-Д54 в своих разработках специального технологического контрольно-измерительного оборудования. В настоящее время НПК «Крона» разработал и поставляет более 40 наименований контрольно-измерительного оборудования на тепловые и атомные станции многих стран. Использование такого оборудования позволяет фирме проводить диагностирование систем в режиме реального времени и в результате повысить устойчивость работы блоков в системах АСУТП, сократить время контроля и ремонта электронных блоков, обнаружить элементы, работающие на границе допуска; прогнозировать отказы в системах управления и безопасности и, следовательно, значительно увеличить надежность оборудования.

Среди активных пользователей адаптеров КТ-…-Д54 можно назвать АО «ПО «Севмаш» (г. Северодвинск), ООО «Синтез-Ресурс» (г. Санкт-Петербург), «Сибирский химический комбинат» АО«СХК», (г. Северск) и другие предприятия.

Интеллектуальные высоковольтные токовые клещи КТ-1000-В

Эта модель клещей заслуживает отдельного разбора. До настоящего времени энергетики и электрики в России на многих объектах еще пользуются стрелочными моделями токовых клещей, такими как Ц 4502, имеющими не очень высокую точность измерений в силу стрелочного способа отображения результата измерения. Других высоковольтных клещей на рынке не было, поэтому появление отечественной электронной модели прибора было очень своевременным.

Высоковольтные клещи КТ-1000-В (рис. 3) обладают рядом интеллектуальных функций, которые выделяют их из этой серии приборов и которые кратко можно описать следующим образом [4]:

• КТ-1000-В бесконтактное измерение тока в силовых и кабельных и воздушных линиях до 1000 А;
• наличие двух диапазонов измерения тока до 100 А/10 А или до 1000 А/100 А и работа при высоком напряжении на токовой шине до 10 кВ;
• функция «Сон» позволяет снизить энергопотребление прибора;
• клещи оснащены контрастным цифровым дисплеем и в случае необходимости обеспечивают подсветку зоны измерения, что позволяет работать с ними в темное время суток;
• регистрация полученных данных позволяет сохранить измеренные значения тока;
• диаметр отверстия под токовую шину увеличен до 54 мм;
• погрешность измерения не более 1%.

Рис. 3. Внешний вид электронных высоковольтных (до 10 кВ) клещей КТ-1000-В

Высоковольтные клещи представляют интерес для многих крупных промышленных предприятий — прежде всего, электрометаллургического профиля, энергетических и электрических компаний. Большинство из них пользуются для этого услугами постоянных поставщиков электронных компонентов: ООО «Электронприбор» (г. Фрязино), ООО «Приборэлектро» (г. Москва), ООО «Терра импекс» (г. Новосибирск), ООО «Максимум» (г. Краснодар), ООО «Магнус» (г. Санкт-Петербург), многие из которых стали постоянными дилерами НПО «Горизонт Плюс».

Рис. 4. Специальная накладка на губки клещей, позволившая расширить сферу применения КТ-1000-В

Особый интерес проявили к использованию КТ-1000-В специалисты «Россетей», в частности, актуальной задачей для них является проведение разовых замеров тока на высоковольтных линиях 6/10 кВ. Для решения этой задачи совместно сотрудниками филиала «Россети Центр» — «Ярэнерго» и НПО «Горизонт Плюс» была создана модификация прибора с использованием специальной накладки на губки стандартных клещей (рис. 4) [5]. Такая модель позволяет с помощью телескопической штанги осуществлять монтаж клещей с земли на ЛЭП. Для удобства, внутрь клещей встроен модуль Bluetooth (версия 3), который позволяет дублировать показания клещей на экране смартфона на «Андроиде». Стандартный набор клещей комплектуется сумкой для переноски (рис. 5).

Рис. 5. Чехол-сумка для хранения и транспортировки клещей КТ-1000-В

Все клещи, как и остальные приборы разработки НПО «Горизонт Плюс», внесены в Государственный реестр средств измерений РФ (№ 76444–19, 74910–19).