Εφαρμογή Αυτόματων Συσκευών Προστασίας Από Υπολείμματα Ρεύματος στην Προστασία από Κεραυνούς για Ενεργειακές Παροχές Τηλεπικοινωνιών
1. Προβλήματα Παύσης Ρεύματος Λόγω Λανθασμένης Ενεργοποίησης RCD Κατά τις Αιθαλίες
Ένα τυπικό περιβαλλοντικό κύκλωμα εφοδιασμού ενέργειας επικοινωνιών είναι απεικονισμένο στο Σχήμα 1. Ένα συστήμα προστασίας υπολοίπου ρεύματος (RCD) είναι εγκατεστημένο στον εισαγωγικό πίνακα εφοδιασμού. Το RCD παρέχει κυρίως προστασία κατά των διαρροών ρεύματος των ηλεκτρικών εξοπλισμών για να εξασφαλίσει την προσωπική ασφάλεια, ενώ συστήματα προστασίας από παροξυσμούς (SPD) είναι εγκατεστημένα στα κλάδια εφοδιασμού για να προστατεύουν από τις εισβολές αιθαλιών. Κατά τη διάρκεια των αιθαλιών, τα κύκλωματα αισθητήρων μπορούν να εκτρέψουν ανεξισορροπημένα ρεύματα παρεμβολής και ρεύματα διαφορικού καθεστώτος. Όταν το ρεύμα διαφορικού καθεστώτος υπερβαίνει το όριο ενεργοποίησης του RCD, παρατηρείται λανθασμένη λειτουργία. Επιπλέον, αν το ρεύμα διαρροής του εξοπλισμού επικοινωνιών είναι κοντά στο όριο ενεργοποίησης, η ανεξισορροπία μαγνητικού φλεξ σε περίοδο βροχής μπορεί εύκολα να προκαλέσει λανθασμένη ενεργοποίηση RCD.
Το ρεύμα αιθαλίας είναι ένα μεταβλητό ρεύμα που μπορεί να παράγει ενα ενιαίο παλμό ή πολλαπλούς παλμούς. Τα ρεύματα που περνούν από τα συστήματα προστασίας από παροξυσμούς F1 και F2 είναι I1 και I2 αντίστοιχα. Συνήθως το I1 δεν ισούται με το I2, προκαλώντας διαφορικό καθεστώς παρεμβολής. Όταν η διαφορική παρεμβολή υπερβαίνει την τιμή λειτουργίας υπολοίπου ρεύματος του RCD, το προστατευτικό σύστημα ενεργοποιείται, το κύκλωμα αποσυνδέεται, ο εξοπλισμός επικοινωνιών σταματάει να λειτουργεί και απαιτείται χειροκίνητη επαναφορά ρεύματος. Οι σταθμοί επικοινωνιών είναι κυρίως αυτοματοποιημένοι· όταν συμβαίνουν αιθαλίες σε μια περιοχή, κάποιοι σταθμοί επικοινωνιών μπορεί να χάνουν την ενέργεια και δεν μπορούν να επαναφέρουν τις επικοινωνίες σε μικρό χρονικό διάστημα. Συνεπώς, αυτό το πρόβλημα πρέπει να επιλυθεί.
2. Λειτουργία Αυτόματης Ξανασύνδεσης Συστήματος Προστασίας Υπολοίπου Ρεύματος
Η αυτόματη ξανασύνδεση είναι ένα αποτελεσματικό μέσο για την επίλυση των προβλημάτων παύσης ρεύματος λόγω λανθασμένης ενεργοποίησης RCD. Η αυτόματη ξανασύνδεση χρησιμοποιείται συνήθως σε υψηλότενσης συστήματα εφοδιασμού ενέργειας και έχει επιτευχθεί εξαιρετικά αποτελέσματα. Ωστόσο, για λόγους ασφάλειας, δεν έχει ακόμα ευρεία διάδοση σε χαμηλότενσης πολιτικά συστήματα εφοδιασμού ενέργειας. Τα συστήματα επικοινωνιών της Κίνας έχουν αρχίσει να την χρησιμοποιούν τα τελευταία χρόνια και έχουν θεσπίσει το πρότυπο: YD/T 2346-2011 "Τεχνικές Προϋποθέσεις για Συστήματα Προστασίας Υπολοίπου Ρεύματος με Αυτόματη Ξανασύνδεση για Τηλεπικοινωνίες", με σημαντικά αποτελέσματα εφαρμογής.
Όταν οι αιθαλίες προκαλούν λανθασμένη ενεργοποίηση RCD και αποσύνδεση του κυκλώματος, το σύστημα προστασίας υπολοίπου ρεύματος με αυτόματη ξανασύνδεση ενεργοποιεί αυτόματα τον διακόπτη. Επειδή το ρεύμα αιθαλίας είναι μεταβλητό, μετά την πέραση της αιθαλίας, I1≈I2, η ξανασύνδεση επιτυγχάνεται, ο εφοδιασμός ενέργειας επαναφέρεται και οι επικοινωνίες επαναφέρονται.
Η αυτόματη ξανασύνδεση είναι υπό συνθήκες και πρέπει να λαμβάνει υπόψη την ασφάλεια και άλλους παράγοντες. Υπάρχουν δύο μέθοδοι αυτόματης ξανασύνδεσης: μία ελέγχει τις συνθήκες ρεύματος διαρροής για να αποφασίσει αν θα ξανασυνδεθεί, η άλλη ξανασυνδέεται αυτόματα χωρίς έλεγχο.
Το σύστημα αυτόματης ξανασύνδεσης με αυτόματον έλεγχο λειτουργικών αποκλίσεων L-PE (εδώ και στο συνεχόμενο ονομάζεται ελεγκτής ξανασύνδεσης) αποτελείται από ηλεκτρικό μηχανισμό λειτουργίας, κύκλωμα ελέγχου, κύκλωμα ελέγχου και εξαγωγικό διάστημα. Το κύκλωμα ελέγχου λειτουργεί με τον ελεγκτή ξανασύνδεσης και, υπό τη λειτουργία του κυκλώματος ελέγχου του ελεγκτή, ολοκληρώνει τον έλεγχο και αποφασίζει αν θα ξανασυνδεθεί βάσει των αποτελεσμάτων του ελέγχου. Το κύκλωμα ελέγχου συνδέεται με τις φάσεις του RCD, τη γραμμή PE, τις αντιστάσεις Re1 και Re2, και την ουδέτερη N του μετατροπέα, σχηματίζοντας ένα κύκλωμα μέσω των φάσεων, της γραμμής PE, των αντιστάσεων Re1 και Re2, της ουδέτερης N του μετατροπέα και του κυκλώματος ελέγχου.
Η γραμμή PE του κυκλώματος ελέγχου δεν χρειάζεται να συνδέεται με τα κάλυμματα των εξοπλισμών, όπως εμφανίζεται συγκεκριμένα στο Σχήμα 2· εναλλακτικά, μπορεί να σχηματίσει ένα κύκλωμα μέσω των φάσεων, των καλυμμάτων των εξοπλισμών και της γραμμής PE, απαιτούμενος ο ελεγκτής ξανασύνδεσης να συνδέει τη γραμμή PE του κυκλώματος ελέγχου με τα κάλυμματα των εξοπλισμών, όπως εμφανίζεται συγκεκριμένα στο Σχήμα 3. Όταν το RCD ενεργοποιείται, τα κύκλωματα ελέγχου διαρροής του ελεγκτή είναι a-PE, b-PE, c-PE αντίστοιχα. Το σήμα του κυκλώματος ελέγχου μπορεί να είναι DC ή AC, με τάση που δεν υπερβαίνει τα 24V.
3. Κύριες Απαιτήσεις Απόδοσης
Η λειτουργία προστασίας υπολοίπου ρεύματος αντιμετωπίζει τα ζητήματα ασφάλειας, ενώ η αυτόματη ξανασύνδεση λύνει τα προβλήματα παύσης ρεύματος λόγω αιθαλιών. Το πρότυπο YD/T 2346-2011 "Τεχνικές Προϋποθέσεις για Συστήματα Προστασίας Υπολοίπου Ρεύματος με Αυτόματη Ξανασύνδεση για Τηλεπικοινωνίες" λαμβάνει υπόψη κάποια παράμετρα ως εξής.
Η λειτουργία αυτόματης ξανασύνδεσης πρέπει να ισορροπεί τη συνέχεια εφοδιασμού ενέργειας και τους παράγοντες ασφάλειας.
(1) Αριθμός Προσπαθειών Ξανασύνδεσης Από την άποψη του χρήστη, περισσότερες προσπάθειες ξανασύνδεσης είναι καλύτερες· από την άποψη της ασφάλειας, λιγότερες προσπάθειες είναι καλύτερες. Για τα προϊόντα αυτόματης ξανασύνδεσης που ξανασυνδέουν αυτόματα χωρίς έλεγχο ρεύματος διαρροής, το πρότυπο επιτρέπει έως τρεις αυτόματες προσπάθειες ξανασύνδεσης.
(2) Διάστημα Χρόνου Ξανασύνδεσης Από την άποψη της χρήσης ενέργειας, ένα μηδενικό διάστημα χρόνου θα ήταν το ιδανικό· από την άποψη της ασφάλειας, πρέπει να είναι αρκετά μεγάλο. Το πρότυπο καθορίζει: Εάν το προστατευτικό σύστημα δεν διαθέτει ικανότητα ελέγχου ρεύματος διαρροής μετά την αποσύνδεση, το σύστημα προστασίας υπολοίπου ρεύματος πρέπει να ξανασυνδέσει αυτόματα μία φορά 20-60 δευτερόλεπτα μετά την ενεργοποίηση· εάν αυτό αποτύχει, πρέπει να καθυστερήσει 15 λεπτά για τη δεύτερη προσπάθεια ξανασύνδεσης· εάν η δεύτερη προσπάθεια αποτύχει, πρέπει να καθυστερήσει άλλα 15 λεπτά για την τρίτη προσπάθεια ξανασύνδεσης· εάν η τρίτη προσπάθεια αποτύχει, δεν επιτρέπεται η διεξαγωγή άλλων προσπαθειών ξανασύνδεσης.
(3) Τάση Ελέγχου Η τάση ελέγχου είναι επίσης ένα σημαντικό παράμετρο ασφάλειας που δεν μπορεί να είναι πολύ υψηλή. Το πρότυπο καθορίζει: Εάν το προστατευτικό σύστημα διαθέτει ικανότητα ελέγχου ρεύματος διαρροής μετά την αποσύνδεση, ισχύουν τα εξής:
Εάν τρεις προσπάθειες ξανασύνδεσης αποτύχουν μέσα σε 1 λεπτό, δεν επιτρέπεται η διεξαγωγή άλλων προσπαθειών ξανασύνδεσης.
Τάση ελέγχου ≤24V.
(4) Αντοχή σε Κεραυνό Το προστατικό σύστημα μπορεί να περιέχει συγκεκριμένες ηλεκτρονικές κυκλώματα και πρέπει να διαθέτει αρκετή αντοχή σε κεραυνό. Διαφορετικά, δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Ο πρότυπος καθορίζει: Το συστήμα προστασίας από υπολείμματα ρεύματος πρέπει να διαθέτει αρκετή αντοχή για την επεξεργασία των επιβαρύνσεων σε χερσαίους ρευστούς που περνούν μέσω της εγκατάστασης και των επιβαρύνσεων σε χερσαίους ρευστούς λόγω φωτοδέσμης της εγκατάστασης. Τα συστήματα προστασίας από υπολείμματα ρεύματος με καθυστερημένη λειτουργία πρέπει να διαθέτουν αρκετή αντοχή σε ψευδής λειτουργία λόγω επιβαρύνσεων σε χερσαίους ρευστούς λόγω φωτοδέσμης της εγκατάστασης.
Μια συνδυασμένη κύμα 1.2/50μs (8/20μs), 2kV επιβληθείσα μεταξύ των γραμμών ενέργειας (L-N) δεν πρέπει να προκαλέσει ψευδή λειτουργία. Μια 1.2/50μs, 4kV επιβληθείσα μεταξύ των γραμμών ενέργειας (L-N) δεν πρέπει να βλάψει το δείγμα, το οποίο πρέπει να συνεχίσει να λειτουργεί φυσιολογικά.
Όταν 8/20μs, 20kA ρεύμα κεραυνού διαρκεί μεταξύ της γραμμής ενέργειας L και N, με επιπλέον εγκαταστημένα συστήματα προστασίας από συντομευτικές, το δείγμα πρέπει να λειτουργεί φυσιολογικά χωρίς βλάβη.
4. Συμπεράσματα και Προτάσεις
Τα συστήματα προστασίας από υπολείμματα ρεύματος με αυτόματη ανασύνδεση μπορούν να επιλύσουν αποτελεσματικά τα προβλήματα διακοπής ενέργειας λόγω κεραυνών, να ενισχύσουν την αντοχή σε κεραυνό των συστημάτων επικοινωνίας και είναι ασφαλή και αξιόπιστα. Εκπροσωπούν αποτελεσματικό μέσο για τη βελτίωση της προστασίας από κεραυνό των συστημάτων επικοινωνίας.
