Anvendelse af automatiske genstartende reststrømsbeskyttelsesenheder i lynbeskyttelse for kommunikationsstrømforsyninger

1. Strømafbrydelsesproblemer forårsaget af falsk udløsning af RCD under lynnedslag

En typisk kommunikationsstrømforsyningssirkel er vist på figur 1. En reststrøm enhed (RCD) er installeret ved strømforsyningens indgang. RCD'en giver primært beskyttelse mod leckstrøm i elektriske anordninger for at sikre personlig sikkerhed, mens overvoltagebeskyttelsesanordninger (SPD) er installeret på strømforsyningens grene for at beskytte mod lynnedslag. Når lynnedslag forekommer, kan sensorcircuitter inducere ubalancerede støj lynimpulscurrents og differential mode støjcurrents. Når differential mode current overstiger RCD'ens udløsningsgrænse, finder en falsk udløsning sted. Desuden, hvis kommunikationsudstyrets leckstrøm er nær udløsningsgrænsen, kan ubalanceret magnetisk flux i regntiden let forårsage falsk udløsning af RCD.

Lynstrøm er en kortvarig strøm, der kan generere en enkelt puls eller flere pulser. Strømmene, der passererer overvoltagebeskyttelsesanordningerne F1 og F2, er henholdsvis I1 og I2. I1 er ofte ikke lig med I2, hvilket resulterer i differential mode støj. Når differential mode støj overstiger RCD'ens reststrøm udløsningsværdi, udløses beskytteren, kredsen afbrydes, kommunikationsudstyr stopper med at virke, og manuelt strømafsnit er nødvendigt. Kommunikationsstationer er primært uden overvågning; når lynnedslag forekommer i et område, kan nogle kommunikationsstationer miste strøm og ikke kunne genoprette kommunikation hurtigt. Derfor skal dette problem løses.

2. Funktionsprincip for automatisk genlukning af reststrømbeskyttelsesanordning

Automatisk genlukning er en effektiv metode til at løse strømafbrydelsesproblemer forårsaget af falsk udløsning af RCD. Automatisk genlukning anvendes ofte i højspændingssystemer og har opnået fremragende resultater. Imidlertid er det af sikkerhedsgrunde endnu ikke blevet bredt anvendt i lavspændingssamfundsmæssige strømsystemer. Kinas kommunikationssystemer har begyndt at bruge det i de seneste år og har etableret standarden: YD/T 2346-2011 "Tekniske betingelser for automatisk genlukning af reststrømbeskyttelsesanordninger til telekommunikation", med betydelige anvendelseseffekter.

Når lyn nedslag forårsager falsk udløsning af RCD og kredsaflukning, lukker den automatiske genlukningsreststrømbeskyttelsesanordning automatisk kontakten. Da lynstrøm er kortvarig, efter at lynnedslaget er passerede, I1≈I2, lykkes genlukningen, strømforsyningen genoprettes, og kommunikationen genoptages.

Automatisk genlukning er betinget og skal tage hensyn til sikkerhed og andre faktorer. Der findes to metoder til automatisk genlukning: en undersøger leckstrømtilstand for at afgøre, om der skal genlukkes; den anden genlukker automatisk uden kontrol.

Automatisk genlukningsanordning med automatisk L-PE leckfejlkontrol (herfra omtalt som kontrolgenlukker) består af en elektrisk driftsmekanisme, kontrolcirkuit, kontrolcirkuit og udgangsgren. Kontrolcirkuitet arbejder sammen med genlukkeren og gennemfører kontrol og afgør, om der skal genlukkes, baseret på kontrolresultaterne, under genlukkers kontrolcirkuits drift. Kontrolcirkuitet forbinder til RCD faseledninger, PE-led, jordmodstand Re1 og Re2, og transformatorneutral N-led, danner en sirkel gennem faseledninger, PE-led, jordmodstand Re1 og Re2, transformatorneutral N-led, og kontrolcirkuit.

Kontrolcirkuitets PE-led behøver ikke at forbinde til udstyrshuse, som vist specifikt på figur 2; alternativt kan en sirkel dannes gennem faseledninger, udstyrshus, og PE-led, hvilket kræver, at genlukkerens kontrolcirkuit PE-led forbinder til udstyrshus, som vist specifikt på figur 3. Når RCD udløses, er genlukkerens leckkontrolcirkuit a-PE, b-PE, c-PE hhv. Kontrolcirkuitets signal kan være enten DC eller AC, med spænding, der ikke overstiger 24V.

3. Hovedprestationskrav

Reststrømbeskyttelsesfunktionen løser sikkerhedsproblemer, mens automatisk genlukning løser strømafbrydelsesproblemer forårsaget af lynnedslag. YD/T 2346-2011 "Tekniske betingelser for automatisk genlukning af reststrømbeskyttelsesanordninger til telekommunikation" tager nogle parametre i betragtning som følger.

Funktionen for automatisk genlukning skal balancere strømforsyningens kontinuitet og sikkerhedsfaktorer.

(1) Antal genlukningsforsøg Fra brugersynspunkt er flere genlukningsforsøg bedre; fra et sikkerhedssynspunkt er færre forsøg bedre. For produkter, der automatisk genlukker uden at kontrollere leckstrøm, tillader standarden op til tre automatiske genlukningsforsøg.

(2) Genlukningstidsinterval Fra et strømforbrugsynspunkt ville et nul tidsinterval være ideelt; fra et sikkerhedssynspunkt skal det være tilstrækkeligt langt. Standarden specificerer: Hvis beskytteren mangler postafbrydelse linjeleckkontrolkapacitet, skal reststrømbeskyttelsesanordningen automatisk genlukke én gang 20~60 sekunder efter udløsning; hvis mislykkedes, vent 15 minutter for andet genlukningsforsøg; hvis andet forsøg mislykkedes, vent yderligere 15 minutter for tredje genlukningsforsøg; hvis tredje forsøg mislykkedes, er ingen yderligere genlukning tilladt.

(3) Kontrolspænding Kontrolspænding er også en vigtig sikkerhedsparameter, der ikke må være for høj. Standarden specificerer: Hvis beskytteren har postafbrydelse linjeleckkontrolkapacitet, gælder følgende krav: 

• Hvis tre genlukningsforsøg mislykkes inden for 1 minut, er ingen yderligere genlukning tilladt. 

• Kontrolspænding ≤24V.

(4) Lynbuegstandsevne Beskytteren kan indeholde bestemte elektroniske kredsløb og skal have tilstrækkelig lynstandsevne; ellers kan den ikke anvendes. Standarden specificerer: Reststrømbeskyttelsesenheden skal have tilstrækkelig standsevne over for jordstrømme, der løber gennem kapacitive belastninger, som passerer gennem udstyret, samt jordstrømme, der opstår på grund af udstyrsoverfladebue. Tidsforinklings-type reststrømbeskyttelsesenheder skal have tilstrækkelig immunitet mod falsk udløsning fra jordstrømme, der opstår på grund af udstyrsoverfladebue.

En kombineret bølge på 1.2/50μs (8/20μs), 2kV impulsspænding anvendt mellem strømforsyningslinjerne (L-N), bør ikke forårsage falsk drift. En 1.2/50μs, 4kV impulsspænding anvendt mellem strømforsyningslinjerne (L-N) bør ikke skade prøveeksemplet, som bør fortsætte med at fungere normalt.

Når en 8/20μs, 20kA lynstrøm løber mellem strømforsyningslinjen L og N, med yderligere installerede overbelastningsbeskyttelsesenheder, bør prøveeksemplet fungere normalt uden skade.

4. Konklusioner og Anbefalinger

Selvlukkende reststrømbeskyttelsesenheder kan effektivt løse strømafbrydelsesproblemer, forårsaget af lynnedslag, forbedre lynstandsevnen af kommunikationssystemer og er sikre og pålidelige. De repræsenterer en effektiv måde at forbedre lynbeskyttelsen af kommunikationssystemer.