۱. مشکلات قطع برق ناشی از عملکرد غیرصحیح دستگاه حفاظتی باقیمانده جریان (RCD) در زمان برخورد صاعقه
مدار تغذیه توان ارتباطات نمونهای در شکل ۱ نشان داده شده است. یک دستگاه حفاظتی باقیمانده جریان (RCD) در ورودی تغذیه نصب شده است. RCD عمدتاً محافظت علیه جریانهای فراری از تجهیزات الکتریکی را فراهم میکند تا ایمنی شخصی را تضمین کند، در حالی که دستگاههای محافظ در برابر سرنشینی (SPD) در شاخههای تغذیه نصب شدهاند تا در برابر ورود صاعقه محافظت کنند. در زمان برخورد صاعقه، مدارهای سنسور میتوانند جریانهای پالسی ناشی از صاعقه و جریانهای اختلالی دیفرانسیل را القا کنند. وقتی جریان دیفرانسیلی بیش از آستانه عملکرد RCD شود، عملکرد غیرصحیح رخ میدهد. همچنین، اگر جریان فرار تجهیزات ارتباطی نزدیک به آستانه عملکرد باشد، در فصلهای بارانی میتواند به راحتی منجر به عملکرد غیرصحیح RCD شود.
جریان صاعقه یک جریان موقتی است که ممکن است یک یا چند پالس ایجاد کند. جریانهای عبوری از دستگاههای محافظ در برابر سرنشینی F1 و F2 به ترتیب I1 و I2 هستند. I1 معمولاً با I2 برابر نیست، که منجر به اختلال دیفرانسیل میشود. وقتی اختلال دیفرانسیلی بیش از مقدار عملکرد جریان باقیمانده RCD شود، محافظ عمل میکند، مدار قطع میشود، تجهیزات ارتباطی متوقف میشوند و بازیابی دستی توان لازم است. ایستگاههای ارتباطی عمدتاً بدون نظارت هستند؛ بنابراین، هنگامی که صاعقه در یک منطقه برخورد میکند، برخی از ایستگاههای ارتباطی ممکن است بینیرو شوند و نمیتوانند در مدت زمان کوتاهی ارتباطات را بازیابی کنند. بنابراین، این مشکل باید حل شود.
۲. اصول کار دستگاه حفاظتی باقیمانده جریان با بازبستن خودکار
بازبستن خودکار یک روش موثر برای حل مشکلات قطع برق ناشی از عملکرد غیرصحیح RCD است. بازبستن خودکار معمولاً در سیستمهای توان بالا استفاده میشود و نتایج عالی به دست آورده است. با این حال، به دلایل ایمنی، هنوز در سیستمهای توان پایین مدنی گستردهای نیافته است. سیستمهای ارتباطی چین در سالهای اخیر از آن استفاده کردهاند و استاندارد YD/T 2346-2011 "شرایط فنی دستگاههای حفاظتی باقیمانده جریان با بازبستن خودکار برای ارتباطات" را تدوین کردهاند که نتایج کاربردی قابل توجهی دارد.
وقتی صاعقه باعث عملکرد غیرصحیح RCD و قطع مدار میشود، دستگاه حفاظتی باقیمانده جریان با بازبستن خودکار کلید را خودکار بسته میکند. چون جریان صاعقه موقتی است، پس از گذشت صاعقه، I1≈I2، بازبستن موفق میشود، توان بازیابی میشود و ارتباطات دوباره برقرار میشوند.
بازبستن خودکار شرایطی دارد و باید عوامل ایمنی و دیگر موارد را در نظر بگیرد. دو روش بازبستن خودکار وجود دارد: یکی شرایط جریان فرار را تشخیص میدهد تا تصمیم بگیرد که آیا باید بازبسته شود یا خیر؛ دیگری بدون تشخیص خودکار بازبسته میشود.
دستگاه بازبستن خودکار با تشخیص خودکار خطای جریان L-PE (در ادامه به عنوان بازبستنکننده تشخیصی اشاره میشود) شامل مکانیسم عملکرد الکتریکی، مدار کنترل، مدار تشخیص و رابط خروجی است. مدار تشخیص با بازبستنکننده کار میکند و تحت عملکرد مدار کنترل بازبستنکننده، تشخیص را انجام میدهد و بر اساس نتایج تشخیص تصمیم میگیرد که آیا باید بازبسته شود یا خیر. مدار تشخیص به خطوط فاز RCD، خط PE، مقاومتهای زمین Re1 و Re2، و خط N ترانسفورماتور متصل میشود و یک حلقه از طریق خطوط فاز، خط PE، مقاومتهای زمین Re1 و Re2، خط N ترانسفورماتور و مدار تشخیص تشکیل میشود.
خط PE مدار تشخیص نیازی به اتصال به پوشش تجهیزات ندارد، همانطور که در شکل ۲ نشان داده شده است؛ یا یک حلقه میتواند از طریق خطوط فاز، پوشش تجهیزات و خط PE تشکیل شود که نیاز به اتصال خط PE مدار تشخیص بازبستنکننده به پوشش تجهیزات دارد، همانطور که در شکل ۳ نشان داده شده است. وقتی RCD عمل میکند، مدارهای تشخیص جریان فرار بازبستنکننده به ترتیب a-PE، b-PE، c-PE هستند. سیگنال مدار تشخیص میتواند DC یا AC باشد، با ولتاژی کمتر از ۲۴V.
۳. نیازمندیهای عملکردی اصلی
عملکرد حفاظتی باقیمانده جریان مشکلات ایمنی را حل میکند، در حالی که بازبستن خودکار مشکلات قطع برق ناشی از صاعقه را حل میکند. استاندارد YD/T 2346-2011 "شرایط فنی دستگاههای حفاظتی باقیمانده جریان با بازبستن خودکار برای ارتباطات" برخی پارامترها را به شرح زیر در نظر میگیرد.
عملکرد بازبستن خودکار باید تعادل بین پیوستگی تأمین توان و عوامل ایمنی را برقرار کند.
(۱) تعداد تلاشهای بازبستن از دیدگاه کاربر، تلاشهای بیشتر بازبستن بهتر است؛ از دیدگاه ایمنی، تلاشهای کمتر بهتر است. برای محصولات بازبستن خودکار که بدون تشخیص جریان فرار بازبسته میشوند، استاندارد حداکثر سه تلاش بازبستن خودکار را مجاز میداند.
(۲) فاصله زمانی بازبستن از دیدگاه استفاده از توان، فاصله زمانی صفر مطلوب است؛ از دیدگاه ایمنی، باید کافی باشد. استاندارد مشخص میکند: اگر محافظ قابلیت تشخیص جریان فرار پس از قطع مدار را نداشته باشد، دستگاه حفاظتی باقیمانده جریان باید یک بار ۲۰ تا ۶۰ ثانیه پس از عملکرد خودکار بازبسته شود؛ اگر موفق نباشد، ۱۵ دقیقه تأخیر برای دومین تلاش بازبستن داده شود؛ اگر دومین تلاش ناموفق باشد، ۱۵ دقیقه تأخیر برای سومین تلاش بازبستن داده شود؛ اگر سومین تلاش ناموفق باشد، هیچ بازبستن دیگری مجاز نیست.
(۳) ولتاژ تشخیص ولتاژ تشخیص نیز یک پارامتر مهم ایمنی است که نمیتواند خیلی بالا باشد. استاندارد مشخص میکند: اگر محافظ قابلیت تشخیص جریان فرار پس از قطع مدار را داشته باشد، الزامات زیر را دارد:
اگر سه تلاش بازبستن در یک دقیقه ناموفق باشند، هیچ بازبستن دیگری مجاز نیست.
ولتاژ تشخیص ≤۲۴V.
(۴) توانایی تحمل برق زرد خزه محافظ ممکن است شامل مدارهای الکترونیکی خاصی باشد و باید دارای توانایی تحمل برق زرد خزه مناسب باشد؛ در غیر این صورت، نمیتوان از آن استفاده کرد. استاندارد مشخص میکند: دستگاه محافظ جریان باقیمانده باید توانایی تحمل کافی برای جریانهای برق زرد خزه عبوری از بارهای ظرفیتی که از طریق تجهیزات میگذرند و جریانهای برق زرد خزه ناشی از قوسزنی تجهیزات را داشته باشد. دستگاههای محافظ جریان باقیمانده با تأخیر باید مقاومت کافی در برابر عملکرد اشتباه ناشی از جریانهای برق زرد خزه ناشی از قوسزنی تجهیزات داشته باشند.
یک موج ترکیبی ۱.۲/۵۰ میکروثانیه (۸/۲۰ میکروثانیه)، ولتاژ ضربه ۲ کیلوولت که بین خطوط تغذیه (L-N) اعمال میشود نباید عملکرد اشتباه ایجاد کند. یک ولتاژ ضربه ۱.۲/۵۰ میکروثانیه، ۴ کیلوولت که بین خطوط تغذیه (L-N) اعمال میشود نباید نمونه را تخریب کند و نمونه باید به طور معمول کار کند.
هنگامی که یک جریان برق زرد خزه ۸/۲۰ میکروثانیه، ۲۰ کیلوآمپر بین خط L و N میگذرد، با نصب دستگاههای محافظ ضربه اضافی، نمونه باید بدون آسیب به طور معمول کار کند.
۴. نتایج و پیشنهادات
دستگاههای محافظ جریان باقیمانده با بازبستن خودکار میتوانند به طور موثر مشکلات قطع برق ناشی از برق زرد خزه را حل کنند، توانایی مقاومت در برابر برق زرد خزه سیستمهای ارتباطی را افزایش دهند و ایمن و قابل اعتماد هستند. آنها یک روش مؤثر برای بهبود توانایی محافظت از برق زرد خزه سیستمهای ارتباطی را نشان میدهند.
