Pewne połączenie przy dużych prądach

W polach testowych bierze się pod lupę urządzenia i systemy wysokiego i średniego napięcia.W trakcie testów wymagane właściwości elektryczne muszą być potwierdzone przez obszerne procedury testowe. Jednocześnie bezpieczeństwo jest najwyższym priorytetem. Dotyczy to wszystkich obszarów i każdego procesu – tu liczy się każdy szczegół. Dlatego firma Hitachi Energy Germany AG w nowej lokalizacji Centrum Technologicznego w Niemczech zastosowała złączki z zaciskiem sprężynowym zamiast połączeń śrubowych.

W Karlstein am Main powstaje nowoczesne pole testowe do badań urządzeń wysokonapięciowych i wysokoprądowych. Laboratorium jest częścią globalnego Centrum Technologicznego Hitachi Energy. Przed ostatecznym montażem lub po przeprowadzeniu kontroli technicznej, komponenty wysokiego napięcia stosowane w elektroenergetyce muszą przejść obszerne testy wysokonapięciowe.
W przypadku wyłączników lub izolatorów badane są takie właściwości jak wytrzymałość termiczna i elektryczna oraz zachowanie podczas pracy przy ekstremalnych prądach i napięciach. Wyłączniki muszą być w stanie nie tylko wytrzymać napięcie robocze, ale także przepięcia w przypadku awarii. W tzw. testach przyrostu temperatury bada się wzrost temperatury przy obciążeniu znamionowym. Firma inżynierska IDEAS otrzymała zlecenie na zaprojektowanie, montaż i uruchomienie pola testowego. IDEAS specjalizuje się w projektowaniu, budowie i uruchamianiu instalacji i systemów energetycznych, elektrociepłowni, systemów zasilania centrów danych oraz instalacji wody pitnej i ścieków.

Oszczędność miejsca i czasu

Christian Müller, dyrektor zarządzający IDEAS, tak podsumowuje to zlecenie: „Z dotychczasowych trzech oddzielnych stanowisk do przeprowadzania testów wysokoprądowych, wysokonapięciowych i przepięciowych, w innej lokalizacji, miało powstać jedno połączone stanowisko testowe. Wykorzystaliśmy więc istniejące komponenty, takie jak transformatory. Aby nowe pole testowe niezawodnie spełniało aktualne przepisy bezpieczeństwa, konieczne było gruntowne przeprojektowanie systemów elektrycznych i automatyki. A to wszystko w bardzo krótkim czasie".

Koncepcja oszczędzania zasobów w firmie Hitachi Energy obejmuje również efektywne wykorzystanie przestrzeni: „Więcej zamkniętej przestrzeni oznacza więcej materiałów budowlanych, więcej pyłoszczelnej przestrzeni, większe zużycie energii, większy ślad CO2, wyższe koszty i tak dalej" – mówi Matthias Schmalz, szef Centrum Technologicznego DE Hitachi Energy. I dodaje: „Chcemy odpowiedzialnie wykorzystywać wszystkie zasoby w całej Grupie.

Połączenie dotychczas oddzielnych pól testowych wymusiło stworzenie bardziej kompaktowego układu całego obiektu. Dlatego powstały konkretne specyfikacje dotyczące efektywnego wykorzystania przestrzeni. „Szafa sterownicza dla pola testowego do przeprowadzania testów wysokonapięciowych nie mogła być na przykład większa niż 120 × 40 cm" – wyjaśnia Müller i kontynuuje: „Przy przekrojach przewodów 95 mm² pozostaje niewiele miejsca. Ponadto wymogi odnośnie bezpieczeństwa i kalibracji sprawiły, że musieliśmy uwzględnić w szafie miejsce na wiele gniazd pomiarowych, a także wejść i wyjść".

Maksymalna niezawodność, optymalne wykorzystanie miejsca

Aby zapewnić bezpieczne odłączenie od sieci obwodu testowego przez dwa niezależne punkty rozłączenia, stosuje się dwa styczniki i dlatego obwód musi być kilkakrotnie poprowadzony przez szafę sterowniczą. Biorąc pod uwagę wymiary istniejącej szafy, projektanci z IDEAS widzieli tylko jedno rozwiązanie: „Tradycyjny układ z zaciskami śrubowymi nie wchodził w rachubę, dlatego zdecydowaliśmy się na zastosowanie silnoprądowych złączek listwowych firmy WAGO" – mówi Müller. Jego firma od lat pracuje z produktami techniki instalacyjnej, interfejsami i automatyką WAGO. Także ten projekt jest potwierdzeniem wyboru firmy WAGO: „Łatwa obsługa zacisków sprężynowych jest po prostu nie do pobicia".

Zalety w porównaniu z konwencjonalnymi zaciskami śrubowymi są wielorakie. Nawet przy przekrojach przewodów 95 mm² nie jest konieczne stosowanie tulejek przewodowych lub końcówek kablowych. Zacisk otwiera się przy pomocy narzędzia i utrzymuje w pozycji otwartej dzięki blokadzie. Można następnie wsunąć przewód i krótkim obrotem w lewo optymalnie go zacisnąć". „Żadnych komplikacji, żadnych kluczy dynamometrycznych, prosta obsługa jedną ręką – czego chcieć więcej?" Nie trzeba uważać na żaden moment obrotowy, a w przeciwieństwie do połączeń śrubowych zaciski sprężynowe są całkowicie bezobsługowe" – mówi Müller.

Na wyjściu transformatora testowego prąd może dochodzić do 5000 A. Zastosowane złączki WAGO są przystosowane do prądu znamionowego 232 A i znajdują się po stronie wejściowej transformatora, na który podawane jest około 150 A. Zwłaszcza przy ekstremalnych prądach w takich polach testowych połączenia sprężynowe mają wyraźną przewagę: ponieważ przewody miedziane rozszerzają się pod wpływem temperatury i może wystąpić zjawisko przepływu materiału, zacisk śrubowy w trakcie wychładzania może stopniowo poluzować styki. „Oczywiście ten proces trwa całe lata, ale jest właśnie jednym z powodów, dla których połączenia śrubowe są uważane za połączenia wymagające konserwacji" – wyjaśnia dyrektor zarządzający i inżynier elektryk.

Przemyślane we wszystkich szczegółach

W polu testowym obowiązują najwyższe wymagania dotyczące bezpieczeństwa. Dlatego obwody testowe i pomiarowe muszą być dostępne. Do tych zadań WAGO oferuje z jednej strony adaptery pomiarowe prądu i napięcia do silnoprądowych złączek listwowych, które są wtykane do kanału do mostkowania i posiadają zintegrowany bezpiecznik do ochrony dołączanych urządzeń do pomiaru energii. Z drugiej strony same złączki silnoprądowe mają odgałęźnik potencjałowy bezpośrednio na przyłączu zasilania. Podczas montażu pozwala to nie tylko na oszczędność czasu ale i miejsca, bo nie trzeba wykonywać oprzewodowania dodatkowych elementów. Jednocześnie rozwiązanie to pozwala na uzyskanie precyzyjnych pomiarów dzięki klasie dokładności 0,5, zgodnie z DIN EN 61869-2, międzynarodową serią norm dla przekładników prądowych. „Adapter pozostaje dostępny, nawet pomimo zastosowanej osłony przed dotykiem" – wyjaśnia Maik Hessel.

Dla jeszcze większej przejrzystości wszystkie złączki silnoprądowe mogą być jednolicie oznakowane tabliczkami WMB. Bardziej przejrzystą obsługę i jednocześnie zwiększone bezpieczeństwo zapewnia panel dotykowy TP 600 zamontowany w drzwiach szafy sterowniczej. Na nim wyświetlane są komunikaty generowane przez sterownik I/O System 750, dostarczany również przez WAGO. Zapewnia to bezpieczeństwo i podnosi efektywność pracy. Ponieważ w polu testowym pracują nie tylko inżynierowie elektrycy, ale także mechanicy, którzy nie mogą otworzyć szafy sterowniczej w celu ewentualnego usunięcia usterek, stany robocze są wizualizowane na wyświetlaczu. Komunikaty alarmów wyraźnie informują o przyczynach nieprawidłowego działania. W przyszłości można je będzie rozszerzyć o jednoznaczne instrukcje usuwania usterek.

„Ponadto złączki silnoprądowe nie wymagają serwisowania, to bezkonkurencyjny aspekt ich bezpieczeństwa" – dodaje dyrektor zarządzający IDEAS, Müller. „Szczególnie w przypadku ekstremalnych prądów i wysokich obciążeń termicznych, słabe punkty styku stanowią realne zagrożenie dla bezpieczeństwa. To ryzyko można łatwo kontrolować, stosując zaciski sprężynowe: siła nacisku jest zawsze optymalna, ponieważ sprężyna "myśli" razem z Tobą!

Zdjęcia: Mathias Leischner Photographie

To może Cię zainteresować

Technika pomiaru prądu i energii

Wszędzie tam, gdzie istnieje potrzeba pomiaru i analizy prądów o dużych wartościach, zaleca się stosowanie przekładników prądowych. Odgałęźniki potencjałowe umożliwiają także proste tworzenie bezpiecznych odejść dla pomiaru napięcia w istniejących instalacjach.

Silnoprądowe złączki listwowe POWER CAGE CLAMP

Złączki POWER CAGE CLAMP gwarantują optymalną siłę docisku przewodów o przekrojach 35, 50, 95 i maks. 185 mm². Nadają się idealnie do zastosowania w aplikacjach silnoprądowych w przemyśle maszynowym i energetyce. Złączki listwowe silnoprądowe zostały również dopuszczone do zastosowań Ex e.