Automaattisesti uudelleenkytketyn jäännössähkösuojalaitteen soveltaminen viestintävirtasäilöjen salamansuojassa

1. Sähkökatkot RCD:n vääriin sulkemisiin sairauskuinukset aikana

Tyypillinen viestintävirtalähdepiiri on kuvattu kuvassa 1. Residuaalivirtasuojalaitte (RCD) on asennettu virtalähteen syöttöpistettä varten. RCD suojaa pääasiassa sähkövälineiden vuodatuksen aiheuttamilta vaaroilta henkilöturvallisuuden takaamiseksi, kun taas virtasuojauslaitteet (SPD:t) ovat asennettu virtalähteen haaroille suojaamaan salaman säröiltä. Kun salama iskee, anturipiireihin voi induktoidua epätasapainoinen häiriösalaman pulssivirta ja differentiaalimoodi-häiriövirta. Kun differentiaalimoodi-virta ylittää RCD:n sulkemisrajavirtan, tapahtuu väärä toiminta. Lisäksi, jos viestinvälityslaitteen vuodatusvirta on lähellä sulkemisrajaa, sateenajan aikana syntynyt epätasapainoinen magneettivirta voi helposti aiheuttaa RCD:n vääristyvän sulkemisen.

Salaman virta on tilapäinen virta, joka voi tuottaa yhden tai useita pulssien. Virtasuojauslaitteiden F1 ja F2 kautta kulkevat virrat I1 ja I2 eivät yleensä ole samoja, mikä johtaa differentiaalimoodi-häiriölle. Kun differentiaalimoodi-häiriö ylittää RCD:n residuaalivirran toiminnan arvon, suojalaitos sulkeutuu, piiri katkeaa, viestinvälityslaitteet lopettavat toimintansa ja tarvitaan manuaalista virtausten palauttaminen. Viestintäasemat ovat pääasiassa vartijattomia; kun salamat iskevät alueelle, jotkut viestintäasemat voivat menettää sähkönsä ja eivät pysty palauttamaan viestintää nopeasti. Siksi tämä ongelma on ratkaistava.

2. Automaattisesti uudelleenkytkentävä residuaalivirtasuojalaitteen toimintaperiaate

Automaattinen uudelleenkytkentä on tehokas keino ratkaista sähkökatkoprobleemoja, jotka johtuvat RCD:n vääristyneistä sulkemisista. Automaattinen uudelleenkytkentä on yleisesti käytössä korkeajännitejärjestelmissä ja on osoittanut erinomaisia tuloksia. Kuitenkin turvallisuussyistä se ei ole vielä laajasti edistetty matalajännitekäyttöjärjestelmissä. Kiinan viestintäjärjestelmät ovat aloittaneet sen käytön viime vuosina ja ne ovat perustaneet standardin: YD/T 2346-2011 "Viestintäalan automaattisesti uudelleenkytkentävien residuaalivirtasuojalaiteiden tekniset ehdot", jolla on merkittäviä sovellusvaikutuksia.

Kun salama aiheuttaa RCD:n vääristyneen sulkemisen ja piirin katkeamisen, automaattisesti uudelleenkytkentävä residuaalivirtasuojalaitte kytketään automaattisesti uudelleen. Koska salaman virta on tilapäinen, salaman jälkeen I1≈I2, uudelleenkytkentä onnistuu, virta palautetaan ja viestintä jatkuu.

Automaattinen uudelleenkytkentä on ehdollista ja on otettava huomioon turvallisuus ja muut tekijät. On olemassa kaksi automaattista uudelleenkytkentätapaa: toinen havaitsee vuodatusvirran tilanteen päättääksesi, kytketäänkö uudelleen; toinen kytketään automaattisesti ilman havaintoa.

Automaattisesti uudelleenkytkentävä laite, jossa on automaattinen L-PE-vuodatusvirheen havaitseminen (tästä eteenpäin viitataan havaitsevaan uudelleenkytkentälaitteeseen), koostuu sähköisestä toimintamekanismista, ohjauspiiristä, havaintopiiristä ja ulostuloliitännästä. Havaintopiiri toimii yhdessä uudelleenkytkentälaitteen kanssa, ja uudelleenkytkentälaitteen ohjauspiirin toiminnassa suoritetaan havainto ja päätetään, kytketäänkö uudelleen havaintojen perusteella. Havaintopiiri yhdistetään RCD:n vaihepiireihin, PE-piiriin, maaritysresistoreihin Re1 ja Re2 sekä muuntajan neutraali N-piiriin, muodostaen silmukan vaihepiirejen, PE-piirin, maaritysresistoreiden Re1 ja Re2, muuntajan neutraalin N-piirin ja havaintopiirin kautta.

Havaintopiirin PE-piiriä ei tarvitse yhdistää laiterunkoon, kuten kuvassa 2 näkyy; vaihtoehtoisesti silmukka voidaan muodostaa vaihepiireiden, laiterunkon ja PE-piirin kautta, jolloin uudelleenkytkentälaitteen havaintopiirin PE-piirin on yhdistettävä laiterunkoon, kuten kuvassa 3 näkyy. Kun RCD sulkeutuu, uudelleenkytkentälaitteen vuodatusvirtojen havaintopiirit ovat a-PE, b-PE, c-PE. Havaintopiirin signaali voi olla joko suora- tai vaihtovirta, jonka jännite ei ylitä 24V:ää.

3. Pääsuunnitelmatarpeet

Residuaalivirtasuojan toiminto käsittelee turvallisuuskysymyksiä, kun taas automaattinen uudelleenkytkentä ratkaisee sähkökatkoprobleemat, jotka johtuvat salamiin. YD/T 2346-2011 "Viestintäalan automaattisesti uudelleenkytkentävien residuaalivirtasuojalaiteiden tekniset ehdot" harkitsee joitakin parametreja seuraavasti.

Automaattinen uudelleenkytkentätoiminto täytyy tasapainottaa virtayhteyden jatkuvuuden ja turvallisuuden tekijät.

(1) Uudelleenkytkentäyritysten määrä Käyttäjän näkökulmasta enemmän uudelleenkytkentäyrityksiä on parempi; turvallisuuden näkökulmasta vähemmän yrityksiä on parempi. Automatiikan avulla uudelleenkytkentälaite, joka kytketään automaattisesti ilman vuodatusvirran havaintoa, sallii standardissa enintään kolme automaattista uudelleenkytkentäyritystä.

(2) Uudelleenkytkentäajan väli Käyttöjännitteen näkökulmasta nollan aikaero olisi paras; turvallisuuden näkökulmasta se täytyy olla riittävän pitkä. Standardissa määrätään: Jos suojalaitteella ei ole kykyä havaita vuodatusvirrata jälkeen linjan katkon, residuaalivirtasuojalaitte kytketään automaattisesti uudelleen kerran 20-60 sekuntia sulkemisen jälkeen; jos se epäonnistuu, odotetaan 15 minuuttia toista uudelleenkytkentäyritystä varten; jos toinen yritys epäonnistuu, odotetaan toista 15 minuuttia kolmatta uudelleenkytkentäyritystä varten; jos kolmas yritys epäonnistuu, ei enää sallita lisää uudelleenkytkentäyrityksiä.

(3) Havaitsevan jännitteen jännite Havaitsevan jännitteen jännite on myös tärkeä turvallisuusparametri, joka ei voi olla liian korkea. Standardissa määrätään: Jos suojalaitteella on kyky havaita vuodatusvirran jälkeen linjan katkon, seuraavat vaatimukset ovat voimassa:

• Jos kolme uudelleenkytkentäyritystä epäonnistuu yhden minuutin sisällä, ei enää sallita lisää uudelleenkytkentäyrityksiä.

• Havaitsevan jännitteen jännite ≤24V.

(4) Salamankestävyyskyky Suojalaite voi sisältää tiettyjä elektronisiin piireihin ja sen on oltava riittävän salamankestävä; muuten sitä ei voida käyttää. Standardi määrää: Vuotovirran suojalaitteen on oltava riittävän kestävä maadoitussuon kautta kapasitiivisten kuormien kautta laitteiston läpi kulkeville maasuonpurkauksille sekä laitteiston läpilyönnistä johtuvien maasuonpurkausten aiheuttamille maasuonpurkauksille. Viiveellisillä vuotovirran suojalaitteilla on oltava riittävä immuuniominaisuus vääristä laukaisuista, jotka johtuvat laitteiston läpilyönnistä aiheutuvista maasuonpurkauksista.

Yhdistelmäaalto 1,2/50 μs (8/20 μs), 2 kV:n impulssijännite, joka on kytketty virtajohtimien (L-N) väliin, ei saa aiheuttaa vääriä toimintoja. 1,2/50 μs, 4 kV:n impulssijännite, joka on kytketty virtajohtimien (L-N) väliin, ei saa vahingoittaa näytettä, jonka tulee jatkossakin toimia normaalisti.

Kun 8/20 μs, 20 kA:n salamavirta kulkee virtajohtimen L ja N välillä, lisäksi asennettujen yliaaltosuojalaitteiden kanssa, näytteen tulisi toimia normaalisti ilman vaurioita.

4. Johtopäätökset ja suositukset

Automaattisesti uudelleenkäynnistettävät vuotovirran suojalaitteet voivat tehokkaasti ratkaista salamaniskujen aiheuttamat sähkökatkot, parantaa viestintäjärjestelmien salmankestävyyttä ja ovat turvallisia ja luotettavia. Ne ovat tehokas keino parantaa viestintäjärjestelmien salmansuojakapasiteettia.