Aplicación de dispositivos de protección contra corrientes residuales con recierre automático na protección contra raios para fontes de alimentación de comunicación

1. Problemas de Interrupción de Energía Debidos a Falsas Activaciones do RCD Durante Descargas Eléctricas

Un circuito típico de alimentación de comunicación está mostrado na Figura 1. Un dispositivo de corrente residual (RCD) está instalado no terminal de entrada de alimentación. O RCD ofrece principalmente protección contra corrientes de fuga de equipos eléctricos para garantizar a seguridade persoal, mentres que dispositivos de protección contra sobretensiones (SPDs) están instalados en ramais de alimentación para protexer contra intrusións de raios. Cando ocorren descargas eléctricas, os circuitos sensores poden inducir correntes de pulso de interferencia desequilibradas e correntes de modo diferencial de interferencia. Cando a corrente de modo diferencial excede o límite de activación do RCD, ocorre unha falsa activación. Ademais, se a corrente de fuga do equipo de comunicación está preto do límite de activación, o fluxo magnético desequilibrado durante as estacións de chuvia pode causar facilmente falsas activacións do RCD.

A corrente de raio é unha corrente transitoria que pode xerar un único pulso ou múltiples pulsos. As correntes que pasan polos dispositivos de protección contra sobretensiones F1 e F2 son I1 e I2 respectivamente. I1 non é frecuente que sexa igual a I2, resultando en interferencia de modo diferencial. Cando a interferencia de modo diferencial excede o valor de funcionamento de corrente residual do RCD, o protector dispara, o circuito desconecta, o equipo de comunicación para de funcionar e require unha restauración manual da enerxía. As estacións de comunicación son principalmente non atendidas; cando ocorren descargas eléctricas nunha rexión, algunhas estacións de comunicación poden perder a enerxía e non poder restablecer as comunicacións nun curto período de tempo. Polo tanto, este problema debe ser resolto.

2. Principio de Funcionamento do Dispositivo de Protección Contra Corrente Residual con Recierre Automático

O recierre automático é un método eficaz para resolver problemas de interrupción de enerxía debidos a falsas activacións do RCD. O recierre automático é comúnmente utilizado en sistemas de enerxía de alta tensión e logrou excelentes resultados. No entanto, por razóns de seguridade, aínda non foi ampliamente promovido en sistemas de enerxía civil de baixa tensión. Os sistemas de comunicación de China comezaron a utilizalo nos últimos anos e estableceron a norma: YD/T 2346-2011 "Condicions Técnicas para Dispositivos de Protección Contra Corrente Residual con Recierre Automático para Telecomunicacións", con efectos significativos de aplicación.

Cando un raio causa unha falsa activación do RCD e a desconexión do circuito, o dispositivo de protección contra corrente residual con recierre automático cierra automáticamente o interruptor. Como a corrente de raio é transitoria, despois de que pasa a descarga, I1≈I2, o recierre ten éxito, a alimentación é restaurada e as comunicacións reinician.

O recierre automático é condicional e debe considerar factores de seguridade. Existen dous métodos de recierre automático: un detecta as condicións de corrente de fuga para decidir se se debe recerrar; o outro recerra automáticamente sen detección.

O dispositivo de recierre automático con detección automática de fallos de fuga L-PE (a partir de agora chamado recierre con detección) consiste en un mecanismo de operación eléctrica, un circuito de control, un circuito de detección e unha interface de saída. O circuito de detección traballa co recierre e, baixo a operación do circuito de control do recierre, completa a detección e decide se se debe recerrar baseándose nos resultados da detección. O circuito de detección conecta ás liñas de fase do RCD, á liña PE, ás resistencias de terrado Re1 e Re2, e á liña neutra N do transformador, formando un bucle a través das liñas de fase, da liña PE, das resistencias de terrado Re1 e Re2, da liña neutra N do transformador e do circuito de detección.

A liña PE do circuito de detección non necesita conectar cos enclosures dos equipos, como se mostra especificamente na Figura 2; alternativamente, un bucle pode formarse a través das liñas de fase, do enclosure do equipo e da liña PE, requirindo que a liña PE do circuito de detección do recierre se conecte ao enclosure do equipo, como se mostra especificamente na Figura 3. Cando o RCD dispara, os circuitos de detección de fuga do recierre son a-PE, b-PE, c-PE respectivamente. A sinal do circuito de detección pode ser CD ou CA, con unha tensión que non supere os 24V.

3. Principais Requisitos de Rendemento

A función de protección contra corrente residual aborda problemas de seguridade, mentres que o recierre automático resolve problemas de interrupción de enerxía causados por raios. A norma YD/T 2346-2011 "Condicions Técnicas para Dispositivos de Protección Contra Corrente Residual con Recierre Automático para Telecomunicacións" considera algúns parámetros como segue.

A función de recierre automático debe equilibrar a continuidade da alimentación e factores de seguridade.

(1) Número de Tentativas de Recierre Dende o punto de vista do usuario, máis tentativas de recierre son mellor; dende o punto de vista da seguridade, menos tentativas son mellor. Para produtos de recierre automático que recerran automaticamente sen detectar a corrente de fuga, a norma permite ata tres tentativas de recierre automático.

(2) Intervalo de Tempo de Recierre Dende o punto de vista do uso de enerxía, un intervalo de tempo cero sería ideal; dende o punto de vista da seguridade, debe ser suficientemente longo. A norma especifica: Se o protector carece de capacidade de detección de fuga de liña post-desconexión, o dispositivo de protección contra corrente residual debe recerrar automaticamente unha vez 20~60 segundos despois de disparar; se non ten éxito, agarda 15 minutos para a segunda tentativa de recierre; se a segunda tentativa falla, agarda outros 15 minutos para a terceira tentativa de recierre; se a terceira tentativa falla, non se permite ningún recierre adicional.

(3) Tensión de Detección A tensión de detección tamén é un parámetro de seguridade importante que non pode ser demasiado alta. A norma especifica: Se o protector ten capacidade de detección de fuga de liña post-desconexión, aplicanse os seguintes requisitos:

• Se tres tentativas de recierre fallan dentro dun minuto, non se permite ningún recierre adicional.

• Tensión de detección ≤24V.

(4) Capacidade de resistencia ao raio O protetor pode conter determinados circuitos electrónicos e debe ter unha capacidade adecuada de resistencia ao raio; de outro xeito, non se poderá usar. A norma especifica: O dispositivo de protección contra corrente residual debe ter suficiente capacidade de resistencia para as correntes de impulso ao terra que fluen a través de cargas capacitivas pasando polo equipo e as correntes de impulso ao terra que fluen debido ao flashover do equipo. Os dispositivos de protección contra corrente residual de tipo de retardo deben ter suficiente inmunidade contra falsas activacións debido ás correntes de impulso ao terra que fluen debido ao flashover do equipo.

Unha onda combinada 1.2/50μs (8/20μs), 2kV de tensión de impulso aplicada entre as liñas de enerxía (L-N) non debe causar unha operación falsa. Unha tensión de impulso 1.2/50μs, 4kV aplicada entre as liñas de enerxía (L-N) non debe danar a mostra, a cal debe continuar a funcionar normalmente.

Cando unha corrente de raio 8/20μs, 20kA flue entre a liña de enerxía L e N, coñecendo dispositivos de protección contra sobretensión adicionais instalados, a mostra debe funcionar normalmente sen danos.

4. Conclusións e Recomendacións

Os dispositivos de protección contra corrente residual de recolocación automática poden resolver eficazmente os problemas de interrupción de enerxía causados polos raios, mellorar a capacidade de resistencia ao raio dos sistemas de comunicación, e son seguros e fiables. Representan un medio eficaz para mellorar a capacidade de protección contra o raio dos sistemas de comunicación.