Polscy producenci i dystrybutorzy mierników energetycznych

Zjawiska i trendy

Oprócz postępu technicznego rynek aparatury pomiarowej dla energetyki zmienia się na skutek wielu zmian w przepisach i poprzez wzrost wymagań związanych z zapewnieniem dużego stopnia bezpieczeństwa, jakie nakłada się dzisiaj na instalacje elektryczne. Szybko rośnie liczba eksploatowanych urządzeń zasilanych z sieci i tym samym zużycie energii elektrycznej.

Dołączany sprzęt jest coraz bardziej skomplikowany i jednocześnie dużo bardziej wrażliwy na spadki i zaniki napięcia, migotanie, czy też dużą ilość harmonicznych i inne anomalie pojawiające się w napięciu zasilającym. Parametry energii elektrycznej są ściśle opisane w normach co pozwala odbiorcom egzekwować od zakładów energetycznych warunki jej dostaw. Zła jakość energii, wywołana na przykład zanikami, może być przyczyną kosztownych awarii w przemyśle i dlatego coraz więcej klientów próbuje się przed tym zabezpieczyć, m.in. kontrolując jakość instalacji.

Pojawienie się obowiązku regularnej kontroli instalacji elektrycznych wywołało sporo problemów z eksploatacją aparatury pomiarowej starego typu. Każde badanie musi zakończyć się stworzeniem protokołu określającego jednoznacznie, czy instalacja jest bezpieczna, czy nie. Wykonywanie dziesiątek pomiarów i prowadzenie jednocześnie dokumentacji okazało się nie tylko kłopotliwe i długotrwałe, ale również wrażliwe na pomyłki.

Dlatego ułatwienie przygotowania protokołu za pomocą mierników wyposażonych w pamięć i interfejs komunikacyjny do komputera wraz z oprogramowaniem do automatycznego przetwarzania danych pomiarowych w wydruk urzędowego dokumentu było dla osób przeprowadzających pomiary nowością i dużym skokiem jakościowym w pracy.

Podobnie duże zmiany dała sama elektronizacja przyrządów. Mały i lekki miernik zasilany z baterii, odporny na narażenia mechaniczne i czynniki środowiskowe, dobrze zabezpieczony przed przeciążeniem, błędami ludzkimi związanymi z np. złym podłączeniem, był dobrze przyjmowany przez elektryków i instalatorów, gdyż całkowicie zmienił jakość ich pracy. Już samo uwolnienie od konieczności kręcenia korbą prądnicy induktorowej, dla wielu osób warte było decyzji o złomowaniu starych przyrządów.

Elektrycy szybko pozbywają się starej aparatury. Tempo zmian jest duże także dlatego, że nowe konstrukcje zawierają wszystkie osiągnięcia ostatnich lat dostępne na rynku aparatury pomiarowej, jak automatyczną zmianę zakresów, duży i czytelny w każdych warunkach wyświetlacz, dobrą dokładność pomiaru oraz całą grupę funkcji automatyzujących pomiar. Wiele z nowych opracowań łączy w sobie kilka funkcji pomiarowych, dzięki czemu zamiast kilku oddzielnych mierników wystarcza jeden, co jest nie tylko wygodne, ale i tańsze zarówno, jeśli chodzi o koszt zakupu, jak i późniejszej eksploatacji.

Można oczywiście zadać sobie pytanie, dlaczego mierniki energetyczne stały się przebojem rynkowym tak późno. Jedną z przyczyn jest niewątpliwie to, że w dużej części za otwarcie rynku odpowiedzialne są zmiany w przepisach i to one, niczym kamień milowy, określają punkt szybkiego rozwoju. Drugim czynnikiem jest to, że elektronicy zwykle nie doceniają elektryków i często ich lekceważą.

Tymczasem wiedza elektroników obejmuje jedynie obszary, gdzie mamy do czynienia z niskimi napięciami i mocami. Przy transmisji energii elektrycznej, czy też w sferze bezpieczeństwa eksploatacji urządzeń jest ona niewielka. Te zagadnienia leżą w kompetencji elektryków. Elektronicy są w stanie znakomicie ułatwić pracę elektrykom, ale przez wiele lat porozumienie między tymi branżami pozwalające na transfer technologii było chyba za słabe, aby zapewnić rozwój.

Miernik rezystancji izolacji, to specjalizowany omomierz pozwalający na pomiar dużych oporności, przy kilku wartościach stosunkowo wysokich napięć pomiarowych, po to, aby warunki pomiaru możliwie najpełniej oddawały stan zbliżony do rzeczywistego. Maksymalny zakres pomiarowy w zależności od typu urządzenia zawiera się pomiędzy 20GΩ a 30TΩ, natomiast zakres napięć pomiarowych 50V-5kV. W celu określenia stanu izolacji wyznaczane są indeks polaryzacji i współczynnik absorpcji dielektrycznej.

Wiele przyrządów pozwala ponadto na sprawdzania ciągłości obwodu, zawiera funkcję pomiaru małych rezystancji oraz umożliwia sprawdzanie prądu upływu. Bardziej zaawansowane mierniki mają pamięć danych, interfejs komunikacyjny i oprogramowanie umożliwiające transmisję danych, sterowanie i programowanie urządzenia, wyświetlanie rezystancji izolacji w funkcji czasu, ustawianie parametrów czasowych pomiaru i eksport danych do innych aplikacji i podobne

Pomiar rezystancji izolacji jest najlepszą metodą określenia stanu izolacji zarówno w instalacji, jak też w odbiornikach energii elektrycznej i bezpośrednio wiąże się z zapewnieniem ich bezpiecznej pracy. Drugą grupę zastosowań tworzy sektor telekomunikacyjny, gdzie jakość izolacji ma też zasadniczy wpływ stopę błędów w przesyłaniu sygnałów cyfrowych.

Miernik parametrów wyłączników różnicowoprądowych – pozwala na sprawdzanie wyłączników różnicowoprądowych i pomiar czasu oraz prądu zadziałania. Rozróżnia się wyłączniki RCD ogólnego typu oraz selektywne oznaczone symbolem S, o opóźnionym czasie zadziałania. W zależności od kształtu prądu spotyka się wyłączniki typu AC, które reagują na sinusoidalny prąd upływu, typu A - które reagują dodatkowo na prąd jednokierunkowy pulsujący i typ B - reagujący jeszcze na prąd stały.

Typowy miernik potrafi obsłużyć bezpieczniki wszystkich typów i oferuje pomiar w zakresach spotykanych na rynku, tj. od ok. 6mA do 500mA prądu różnicowego oraz zapewnia wymuszenie prądu różnicowego o różnych kształtach. Testowanie zadziałania wiąże się z pomiarem czasu po jakim ono nastąpi, co jest istotne nie tylko w przypadku wyłączników selektywnych oraz oczywiście prądu zadziałania.

Miernik rezystancji uziemień – do pomiaru najczęściej stosuje się metodę techniczną. Mierzone jest napięcie występujące na zaciskach przyrządu po wymuszeniu prądu pomiarowego, a następnie miernik wylicza wartość rezystancji. W zależności od modelu umożliwiają wykonanie pomiaru rezystancji uziemienia metodą dwu-, trzy- lub czterobiegunową. W ostatnim przypadku możliwe jest wyznaczenie rezystywności gruntu, który odbywa się przy użyciu czterech elektrod, rozmieszczonych liniowo w równych odległościach metodą Wennera. Ważnym problemem podczas pomiaru rezystancji uziemienia jest zapewnienie odporności pomiaru na zakłócenia. Dlatego korzysta się z prądu zmiennego o różnych częstotliwościach, dzięki czemu można zredukować wpływ interferencji i zakłóceń od częstotliwości 50Hz i harmonicznych.

Miernik prądu i impedancji pętli zwarcia - pomiar impedancji pętli, jaką tworzy przewód fazowy sieci energetycznej z przewodem ochronnym PE jest parametrem, który bezpośrednio wiąże się ze ochroną przeciwporażeniową instalacji. Im impedancja pętli jest mniejsza tym zadziałanie bezpiecznika pojawia się przy mniejszym napięciu dotykowym, co jest pożądane.

Impedancja pętli zwarcia przyjmuje wartości od miliomów do kilkudziesięciu omów. Przyrząd pomiarowy wymusza przepływ określonego prądu w instalacji i dokonuje pomiaru odpowiadającego mu spadku napięcia.

Część przyrządów wskazuje również składowe impedancji, czyli reaktancję, rezystancję i kąt fazowy pętli zwarcia. Mierniki tej grupy sprawdzają także ciągłość przewodu PE przed pomiarem oraz mierzą spodziewaną wartość napięcia dotykowego.

Co oferuje rynek?

Większość mierników dostępnych na rynku przeznaczonych jest do pomiarów bezpieczeństwa instalacji elektrycznych. Są to zarówno mierniki wysokiej klasy, o rozbudowanych możliwościach pomiarowych i dużej dokładności przeznaczone głównie dla kontroli rozbudowanych instalacji przemysłowych, systemów zasilania w sieciach telekomunikacyjnych i podobnych zastosowaniach, w których jakość instalacji ma kluczowe znaczenie z punktu widzenia sprawności działania systemu.

Duża różnorodność urządzeń, systemów zabezpieczeń i kontroli komputerów i urządzeń peryferyjnych wymaga w takich miejscach bardziej skomplikowanej aparatury pomiarowej do wykonania pracy szybko, skutecznie i przede wszystkim bezpiecznie.

Zagadnienia związane z bezpieczeństwem obejmują pomiary rezystancji izolacji, sprawdzanie działania, pomiar czasu i prądu zadziałania dla wyłączników różnicowoprądowych. W dalszej kolejności są to pomiary rezystancji uziemienia metodą dwu-, trzy- lub czterobiegunową oraz wyznaczenie rezystywności gruntu. Podstawowym pomiarem ochronnym jest również sprawdzenie impedancji i rezystancji pętli zwarcia.

Na podstawie otrzymanego wyniku obliczany jest prąd zwarciowy, a pomiar może odbywać się bez wyzwalania wyłączników różnicowo-prądowych. Mniej popularne funkcje obejmują sprawdzenie kolejności faz, pomiar małych rezystancji prądem stałym oraz kontrolę pobieranej przez odbiorniki energii.

Drugą, ale jednocześnie ogromną grupę aparatury stanowią mierniki, tańsze o ograniczonej funkcjonalności, które przeznaczone są dla elektroinstalatorów oraz elektryków zajmujących się rutynowymi pomiarami prostych instalacji, na przykład w budynkach mieszkalnych.

Urządzenia te produkuje wiele firm, również te z Dalekiego Wschodu. Są to przyrządy średniej klasy, które w dużym stopniu różnią się liczbą funkcji, jakością wykonania i ceną. Czynnikami decydującymi o wysokiej jakości są przede wszystkim liczne zabezpieczenia elektryczne przez przeciążeniem, błędnym podłączeniem miernika (np. najbardziej popularny przypadek pomiaru napięcia miernikiem w pozycji omomierza), odpornością mechaniczną obudowy, jakością kabli i złączy itp. Ważny jest też stopień ochrony osoby obsługującej miernik i jej bezpieczeństwo pracy, gdyż w trakcie pomiarów przyrząd musi być połączony galwaniczne z siecią.

Podstawowy element miernika przetwarzający dane obejmuje mikroprocesor i wyświetlacz, czyli dwa typowe i tanie elementy elektroniczne. Przez to różnica w cenie między miernikiem wyposażonym w rozbudowany system zabezpieczeń, a takim, który w zasadzie go nie ma może być bardzo duża, co przekłada się na duży rozrzut cenowy ofert na rynku. Oprócz ceny różnicę w wykonaniu aparatury widać w długości udzielanej gwarancji, która dla odpornych na brutalne traktowanie mierników wynosi nawet 36 miesięcy.

Oddzielną kategorię pomostową między tymi grupami tworzą mierniki wielofunkcyjne, które w wyraźny sposób ukierunkowane konstrukcyjnie są na pomiary w terenie. Widać to po chociażby po obudowach, które można zawiesić na pasku na szyi, dużej automatyzacji pomiaru, jaką charakteryzują się te konstrukcje po to, aby obsługujący mógł mieć wolne ręce i nie musiał na bieżąco notować wyników.

Energetyka przez cały czas jest zainteresowana miernikami uniwersalnymi, ale o wysokich parametrach jak pomiar rzeczywistej wartości skutecznej napięć w szerokim paśmie częstotliwości, o wysokim stopniu ochrony i bezpieczeństwie pomiarów. Dlatego należy sądzić, że w najbliższych latach aparatura wielofunkcyjna będzie coraz popularniejsza na rynku.