Application des dispositifs de protection contre les courants résiduels avec autorefermeture dans la protection contre la foudre pour les alimentations de communication

1. Problèmes d'interruption de l'alimentation électrique causés par le déclenchement intempestif des DRI pendant les coups de foudre

Un circuit d'alimentation de communication typique est illustré à la Figure 1. Un dispositif différentiel résiduel (DRI) est installé au niveau du terminal d'entrée d'alimentation. Le DRI fournit principalement une protection contre les courants de fuite des équipements électriques pour assurer la sécurité des personnes, tandis que des dispositifs de protection contre les surtensions (SPD) sont installés sur les branches d'alimentation pour protéger contre les intrusions de la foudre. Lorsqu'un coup de foudre se produit, les circuits de capteurs peuvent induire des courants d'impulsion orageuse non équilibrés et des courants de mode différentiel. Lorsque le courant de mode différentiel dépasse le seuil de déclenchement du DRI, un déclenchement intempestif se produit. De plus, si le courant de fuite de l'équipement de communication est proche du seuil de déclenchement, le flux magnétique non équilibré pendant les saisons pluvieuses peut facilement provoquer un déclenchement intempestif du DRI.

Le courant de foudre est un courant transitoire qui peut générer une impulsion unique ou plusieurs impulsions. Les courants passant par les dispositifs de protection contre les surtensions F1 et F2 sont I1 et I2 respectivement. I1 n'est souvent pas égal à I2, ce qui entraîne une interférence de mode différentiel. Lorsque l'interférence de mode différentiel dépasse la valeur de fonctionnement du courant résiduel du DRI, le protecteur se déclenche, le circuit se coupe, l'équipement de communication cesse de fonctionner et une restauration manuelle de l'alimentation est nécessaire. Les stations de communication sont principalement sans surveillance ; lorsqu'un coup de foudre se produit dans une région, certaines stations de communication peuvent perdre l'alimentation et ne peuvent pas rétablir les communications en un court laps de temps. Par conséquent, ce problème doit être résolu.

2.Principe de fonctionnement du dispositif de protection différentielle résiduelle avec recouplage automatique

Le recouplage automatique est une méthode efficace pour résoudre les problèmes d'interruption de l'alimentation causés par le déclenchement intempestif des DRI. Le recouplage automatique est couramment utilisé dans les systèmes d'alimentation haute tension et a obtenu d'excellents résultats. Cependant, pour des raisons de sécurité, il n'a pas encore été largement promu dans les systèmes d'alimentation basse tension civils. Les systèmes de communication chinois ont commencé à l'utiliser ces dernières années et ont établi la norme : YD/T 2346-2011 "Conditions techniques pour les dispositifs de protection différentielle résiduelle avec recouplage automatique pour les télécommunications", avec des effets d'application significatifs.

Lorsqu'un coup de foudre cause un déclenchement intempestif du DRI et une coupure du circuit, le dispositif de protection différentielle résiduelle avec recouplage automatique ferme automatiquement l'interrupteur. Étant donné que le courant de foudre est transitoire, après le passage du coup de foudre, I1≈I2, le recouplage réussit, l'alimentation est rétablie et les communications reprennent.

Le recouplage automatique est conditionnel et doit prendre en compte la sécurité et d'autres facteurs. Il existe deux méthodes de recouplage automatique : l'une détecte les conditions de courant de fuite pour décider de recoupler ; l'autre recouple automatiquement sans détection.

Le dispositif de recouplage automatique avec détection automatique de la panne de fuite L-PE (ci-après appelé recouleur de détection) est composé d'un organe d'entraînement électrique, d'un circuit de commande, d'un circuit de détection et d'une interface de sortie. Le circuit de détection travaille avec le recouleur et, sous l'action du circuit de commande du recouleur, effectue la détection et décide de recoupler en fonction des résultats de la détection. Le circuit de détection est connecté aux lignes de phase du DRI, à la ligne PE, aux résistances de terre Re1 et Re2, et à la ligne neutre N du transformateur, formant une boucle par les lignes de phase, la ligne PE, les résistances de terre Re1 et Re2, la ligne neutre N du transformateur et le circuit de détection.

La ligne PE du circuit de détection n'a pas besoin d'être connectée aux boîtiers des équipements, comme illustré spécifiquement à la Figure 2 ; alternativement, une boucle peut être formée par les lignes de phase, le boîtier de l'équipement et la ligne PE, nécessitant que la ligne PE du circuit de détection du recouleur soit connectée au boîtier de l'équipement, comme illustré spécifiquement à la Figure 3. Lorsque le DRI se déclenche, les circuits de détection de fuite du recouleur sont a-PE, b-PE, c-PE respectivement. Le signal du circuit de détection peut être continu ou alternatif, avec une tension ne dépassant pas 24V.

3. Principales exigences de performance

La fonction de protection différentielle résiduelle aborde les questions de sécurité, tandis que le recouplage automatique résout les problèmes d'interruption de l'alimentation causés par les coups de foudre. La norme YD/T 2346-2011 "Conditions techniques pour les dispositifs de protection différentielle résiduelle avec recouplage automatique pour les télécommunications" prend en compte certains paramètres comme suit.

La fonction de recouplage automatique doit équilibrer la continuité de l'alimentation et les facteurs de sécurité.

(1) Nombre de tentatives de recouplage Du point de vue de l'utilisateur, plus il y a de tentatives de recouplage, mieux c'est ; du point de vue de la sécurité, moins il y a de tentatives, mieux c'est. Pour les produits de recouplage automatique qui recoulent automatiquement sans détecter le courant de fuite, la norme permet jusqu'à trois tentatives de recouplage automatiques.

(2) Intervalle de temps entre les recouplages Du point de vue de l'utilisation de l'énergie, un intervalle de temps nul serait idéal ; du point de vue de la sécurité, il doit être suffisamment long. La norme spécifie : Si le protecteur n'a pas la capacité de détecter les fuites de ligne après la coupure, le dispositif de protection différentielle résiduelle doit recouler automatiquement une fois 20~60 secondes après le déclenchement ; si cela échoue, attendre 15 minutes pour la deuxième tentative de recouplage ; si la deuxième tentative échoue, attendre encore 15 minutes pour la troisième tentative de recouplage ; si la troisième tentative échoue, aucun autre recouplage n'est autorisé.

(3) Tension de détection La tension de détection est également un paramètre de sécurité important qui ne peut pas être trop élevée. La norme spécifie : Si le protecteur a la capacité de détecter les fuites de ligne après la coupure, les exigences suivantes s'appliquent :

• Si trois tentatives de recouplage échouent dans les 1 minute, aucun autre recouplage n'est autorisé.

• Tension de détection ≤24V.

(4) Capacité de résistance à la foudre Le protecteur peut contenir certains circuits électroniques et doit avoir une capacité de résistance à la foudre suffisante ; sinon, il ne peut pas être utilisé. La norme spécifie : Le dispositif de protection différentielle résiduelle doit avoir une capacité de résistance suffisante aux courants de surtension au sol passant par les charges capacitatives traversant l'équipement et aux courants de surtension au sol dus à un flashover de l'équipement. Les dispositifs de protection différentielle résiduelle à temporisation doivent avoir une immunité suffisante contre les déclenchements intempestifs dus aux courants de surtension au sol dus à un flashover de l'équipement.

Une onde combinée 1.2/50μs (8/20μs), avec une tension d'impulsion de 2kV appliquée entre les lignes de puissance (L-N), ne doit pas provoquer de fonctionnement intempestif. Une tension d'impulsion de 1.2/50μs, de 4kV, appliquée entre les lignes de puissance (L-N), ne doit pas endommager l'échantillon, qui doit continuer à fonctionner normalement.

Lorsqu'un courant de foudre de 8/20μs, de 20kA, circule entre la ligne de puissance L et N, avec des dispositifs de protection contre les surtensions installés en supplément, l'échantillon doit fonctionner normalement sans subir de dommages.

4. Conclusions et recommandations

Les dispositifs de protection différentielle résiduelle avec reclosing automatique peuvent résoudre efficacement les problèmes d'interruption de l'alimentation électrique causés par les coups de foudre, améliorer la capacité de résistance à la foudre des systèmes de communication et sont sûrs et fiables. Ils représentent un moyen efficace d'améliorer la capacité de protection contre la foudre des systèmes de communication.