Automatikus újraindító maradékáram-védelmi eszközök alkalmazása a villámlás elleni védelemben kommunikációs tápegységekben

1. Villámútok során az RCD hamis működése okozta áramellátási megszakítások problémái

Az 1. ábrán egy tipikus kommunikációs áramellátási kör látható. A hálózati beviteli végén telepített maradékáram-kiemelő (RCD) főleg az elektromos berendezések szivárgási áramai elleni védelemre szolgál, így biztosítva a személyes biztonságot, míg a villámütközővédelmi eszközök (SPD-k) a villámbeavatkozások elleni védelmet biztosítják a hálózati ágakon. Villámútok során a szenzorok körében indukálódhat nem egyensúlyban lévő zavaró villámimpulzus-áramok és differenciális módú zavaróáramok. Ha a differenciális módú áram meghaladja az RCD utasítási küszöbértékét, hamis működés következik be. Ezenfelül, ha a kommunikációs berendezések szivárgási árama közel van az utasítási küszöbhez, az esős időkben létrejövő nem egyensúlyban lévő mágneses átmenet könnyen elérheti az RCD hamis működését.

A villámáram rövid ideig tartó áram, amely egyetlen vagy több impulzust generálhat. Az F1 és F2 villámütközővédelmi eszközökön átmenő áramok I1 és I2. I1 gyakran nem egyenlő I2-vel, ami differenciális módú zavaróáramot eredményez. Ha a differenciális módú zavaróáram meghaladja az RCD maradékáram-működési értékét, a védelmi berendezés utasít, a kör lekapcsol, a kommunikációs berendezések működése megszakad, és manuális áramellátásra van szükség. A kommunikációs állomások leginkább felügyelet nélkül működnek; ha egy adott területen villámüt a léteznek, néhány kommunikációs állomás elveszítheti az áramellátást, és rövid idő alatt nem tudja helyreállítani a kommunikációt. Ezért ezt a problémát meg kell oldani.

2. Automatikus újraindító maradékáram-védő működési elve

Az automatikus újraindítás hatékony módszer az RCD-hamis működés okozta áramellátási megszakítások megoldására. Az automatikus újraindítást nagyfeszültségű áramrendszerekben használják, és remek eredményeket értek el. Azonban biztonsági okokból még nem terjesztették el széles körben a magfeszültségű polgári áramrendszerekben. Kínai kommunikációs rendszerek az elmúlt években kezdtek használni, és bevezették a YD/T 2346-2011 "Automatikusan újraindító maradékáram-védő berendezések technikai feltételei a telekommunikációk számára" szabványt, amely jelentős alkalmazási hatásokat mutatott.

Amikor a villám az RCD hamis működését és a kör lekapcsolódását okozza, az automatikusan újraindító maradékáram-védő berendezés automatikusan bezárja a kapcsolót. Mivel a villámáram rövid ideig tart, a villámútok után I1≈I2, az újraindítás sikeres, az áramellátás helyreáll, és a kommunikáció folytatódik.

Az automatikus újraindítás feltételeket tartalmaz, és figyelembe kell vennie a biztonságot és más tényezőket is. Két típusú automatikus újraindítási módszer létezik: az egyik a szivárgási áramfeltételeket vizsgálja, hogy döntse el, hogy újraindít-e; a másik automatikusan újraindít, anélkül, hogy vizsgálná a feltételeket.

Az L-PE szivárgási hibát automatikusan felmérő automatikus újraindító berendezés (a továbbiakban felmérő újraindítóként emlegetve) elektromos működési mechanizmusból, vezérlő áramkörből, mérő áramkörből és kimeneti interfészkből áll. A mérő áramkör a felmérő üzemanyaggal együtt dolgozik, és a felmérő vezérlő áramkörje alapján végzi a felmérést, és a felmérési eredmények alapján dönti el, hogy újraindít-e. A mérő áramkör az RCD fázisvonalait, PE vonalt, Re1 és Re2 talajzártákat, valamint a transzformátor középső N vonalát csatlakoztatja, így egy hurokot formál a fázisvonallal, PE vonallal, Re1 és Re2 talajzártákkal, transzformátor középső N vonallal és mérő áramkörrel.

A mérő áramkör PE vonala nem kell, hogy csatlakozzon a berendezés házhoz, ahogy az 2. ábra konkrétan mutatja; alternatív megoldásként a hurok a fázisvonallal, a berendezés házzal és a PE vonallal is formálható, ahol a felmérő PE vonalának csatlakoznia kell a berendezés házhoz, ahogy az 3. ábra konkrétan mutatja. Amikor az RCD utasít, a felmérő szivárgási detektáló áramkörök a-PE, b-PE, c-PE lesznek. A mérő áramkör jel lehet DC vagy AC, de a feszültsége nem haladhatja meg a 24V-ot.

3. Fő teljesítményi követelmények

A maradékáram-védelem biztonsági kérdéseket old meg, míg az automatikus újraindítás a villámútok miatti áramellátási megszakításokat kezeli. A YD/T 2346-2011 "Automatikusan újraindító maradékáram-védő berendezések technikai feltételei a telekommunikációk számára" szabvány néhány paramétert figyelembe vesz.

Az automatikus újraindítási funkció meg kell egyensúlyoznia az áramellátás folytonosságát és a biztonsági tényezőket.

(1) Újraindítási kísérletek száma A felhasználói szempontból több újraindítási kísérlet jobb; a biztonsági szempontból kevesebb kísérlet jobb. Az automatikusan újraindító termékek, amelyek automatikusan újraindítanak anélkül, hogy szivárgási áramot mérnének, a szabvány legfeljebb három automatikus újraindítási kísérletet engedélyez.

(2) Újraindítási időköz Az áramhasználat szempontjából nulla időköz lenne ideális; a biztonsági szempontból pedig elegendően hosszúnak kell lennie. A szabvány megadja: Ha a védő berendezés nem rendelkezik utasítási utáni vonal-szivárgási detektáló képességgel, a maradékáram-védő berendezés automatikusan újraindít egyszer 20-60 másodperc múlva az utasítás után; ha sikertelen, 15 percet várok a második újraindítási kísérletre; ha a második kísérlet is sikertelen, 15 percet várok a harmadik újraindítási kísérletre; ha a harmadik kísérlet is sikertelen, további újraindítás nem engedélyezett.

(3) Mérő feszültség A mérő feszültség is egy fontos biztonsági paraméter, amely nem lehet túl magas. A szabvány megadja: Ha a védő berendezés rendelkezik utasítási utáni vonal-szivárgási detektáló képességgel, a következők érvényesülnek:

• Ha három újraindítási kísérlet sikertelen 1 percben, további újraindítás nem engedélyezett.

• Mérő feszültség ≤24V.

(4) Villámlás-ellenálló képesség A védelmi eszköz bizonyos elektronikus áramköröket tartalmazhat, és elegendő villámlás-ellenálló képességgel kell rendelkeznie; különben nem használható. A szabvány megadja: A maradékáram-védő eszköznek elegendő ellenállóképessége kell legyen a földhöz kötött impulzusáramokkal szemben, amelyek a berendezésen keresztül haladó kondenzátor terheléseken vagy a berendezés visszapattanásakor jelennek meg. Az időkésleltetéses maradékáram-védő eszközöknek elegendő immunizációjuknak kell lennie a berendezés visszapattanása során létrejövő földhöz kötött impulzusáramokkal szembeni hamis működés ellen.

A tápegység vezetékei (L-N) között alkalmazott 1,2/50μs (8/20μs) kombinált hullám, 2kV impulzusfeszültség nem szabad, hogy hamis működést okozzon. A tápegység vezetékei (L-N) között alkalmazott 1,2/50μs, 4kV impulzusfeszültség nem szabad, hogy sérje a mintát, amely továbbra is normálisan kell, hogy működjön.

Amikor 8/20μs, 20kA villámlás-áram folyik a tápegység L és N vezetékei között, továbbá telepített villámlás-védő eszközökkel, a minta normálisan kell, hogy működjön, sérülés nélkül.

4. Következtetések és ajánlások

Az automatikusan újraindító maradékáram-védő eszközök hatékonyan megoldhatják a villámlás miatti energiaszünet problémákat, megerősíthetik a kommunikációs rendszerek villámlás-ellenálló képességét, és biztonságosak és megbízhatók. Ez egy hatékony módja a kommunikációs rendszerek villámlás-ellenálló képességének javításának.