통신 전원의 번개 보호를 위한 자동 재폐합 잔류 전류 보호 장치의 적용

1. 번개로 인한 RCD 오작동으로 발생하는 전력 중단 문제

전형적인 통신 전원 회로는 그림 1에 표시되어 있습니다. 전원 공급 입력 단자에 잔류 전류 장치(RCD)가 설치되어 있습니다. RCD는 주로 전기 장비 누설 전류로부터 사람의 안전을 보장하기 위해 제공되며, 전력 공급 분기에 번개 침입으로부터 보호하기 위해 과전압 보호 장치(SPD)가 설치됩니다. 번개가 발생할 때 센서 회로는 불균형 간섭 번개 펄스 전류와 차동 모드 간섭 전류를 유도할 수 있습니다. 차동 모드 전류가 RCD의 작동 한도를 초과하면 잘못된 작동이 발생합니다. 또한, 통신 장비의 누설 전류가 작동 한도 근처에 있을 경우 우기 동안 불균형 자기 유량이 쉽게 RCD의 오작동을 일으킬 수 있습니다.

번개 전류는 단일 펄스 또는 여러 펄스를 생성할 수 있는 일시적인 전류이다. 과전압 보호 장치 F1과 F2를 통과하는 전류는 각각 I1과 I2이다. I1은 종종 I2와 같지 않아 차동 모드 간섭을 발생시킨다. 차동 모드 간섭이 RCD의 잔류 전류 작동 값보다 클 경우 보호 장치가 작동하여 회로가 끊어지고 통신 장비가 작동을 멈추며, 수동으로 전원을 복구해야 한다. 통신 기지는 주로 무인으로 운영되며, 특정 지역에서 번개가 발생할 때 일부 통신 기지가 전력을 잃고 짧은 시간 내에 통신을 복구할 수 없다. 따라서 이 문제는 반드시 해결되어야 한다.

2. 자동 재접속 잔류 전류 보호 장치의 작동 원리

자동 재접속은 RCD의 오작동으로 인한 전력 중단 문제를 해결하는 효과적인 방법입니다. 자동 재접속은 고압 전력 시스템에서 널리 사용되고 있으며 뛰어난 결과를 얻었습니다. 그러나 안전상의 이유로 저압 민간 전력 시스템에서는 아직 널리 보급되지 않았습니다. 중국의 통신 시스템은 최근 이를 도입하기 시작했으며, YD/T 2346-2011 "통신용 자동 재접속 잔류 전류 보호 장치 기술 조건"이라는 표준을 제정하여 상당한 적용 효과를 거두었습니다.

번개로 인해 RCD가 오작동하고 회로가 끊어질 때, 자동 재접속 잔류 전류 보호 장치는 스위치를 자동으로 닫습니다. 번개 전류는 일시적이므로, 번개가 지나가면 I1≈I2가 되어 재접속이 성공하고 전력 공급이 복구되어 통신이 재개됩니다.

자동 재접속은 조건부이며 안전성 등을 고려해야 합니다. 두 가지 자동 재접속 방법이 있습니다. 하나는 누설 전류 상태를 감지하여 재접속 여부를 결정하는 방법이고, 다른 하나는 검사 없이 자동으로 재접속하는 방법입니다.

자동 L-PE 누설 결함 감지를 수행하는 자동 재접속 장치(이하 검사 재접속기라고 함)는 전동 작동 기구, 제어 회로, 감지 회로, 출력 인터페이스로 구성됩니다. 감지 회로는 재접속기와 함께 작동하며, 재접속기의 제어 회로에 의해 감지 작업을 완료하고 감지 결과에 따라 재접속 여부를 결정합니다. 감지 회로는 RCD 위상선, PE 선, 접지 저항 Re1 및 Re2, 변압기 중성 N 선에 연결되어 위상선, PE 선, 접지 저항 Re1 및 Re2, 변압기 중성 N 선, 그리고 감지 회로를 통해 루프를 형성합니다.

감지 회로의 PE 선은 장비 케이스에 연결할 필요가 없습니다. 구체적으로는 그림 2에 표시되어 있습니다. 또는 위상선, 장비 케이스, PE 선을 통해 루프를 형성할 수도 있으며, 이 경우 재접속기의 감지 회로 PE 선을 장비 케이스에 연결해야 합니다. 구체적으로는 그림 3에 표시되어 있습니다. RCD가 트립될 때, 재접속기의 누설 감지 회로는 각각 a-PE, b-PE, c-PE입니다. 감지 회로 신호는 DC 또는 AC일 수 있으며, 전압은 24V를 초과하지 않습니다.

3. 주요 성능 요구 사항

잔류 전류 보호 기능은 안전 문제를 해결하고, 자동 재접속은 번개로 인한 전력 중단 문제를 해결합니다. YD/T 2346-2011 "통신용 자동 재접속 잔류 전류 보호 장치 기술 조건"은 다음과 같은 몇 가지 매개변수를 고려합니다.

자동 재접속 기능은 전력 공급 연속성과 안전성을 균형있게 고려해야 합니다.

(1) 재접속 시도 횟수 사용자의 관점에서는 더 많은 재접속 시도가 좋지만, 안전성의 관점에서는 적은 시도가 좋습니다. 누설 전류를 감지하지 않고 자동으로 재접속하는 제품의 경우, 표준은 최대 세 번의 자동 재접속 시도를 허용합니다.

(2) 재접속 시간 간격 전력 사용의 관점에서는 0초 간격이 이상적이나, 안전성의 관점에서는 충분히 길어야 합니다. 표준은 다음과 같이 명시합니다: 보호 장치가 후단선 누설 감지 기능이 없는 경우, 잔류 전류 보호 장치는 트립 후 20~60초 후에 자동으로 재접속해야 합니다. 만약 실패할 경우 15분 후에 두 번째 재접속 시도를 하며, 두 번째 시도가 실패할 경우 다시 15분 후에 세 번째 재접속 시도를 하며, 세 번째 시도가 실패할 경우 더 이상 재접속이 허용되지 않습니다.

(3) 감지 전압 감지 전압은 중요한 안전 매개변수로서 너무 높아서는 안 됩니다. 표준은 다음과 같이 명시합니다: 보호 장치가 후단선 누설 감지 기능이 있는 경우, 다음 요구 사항이 적용됩니다:

• 1분 내에 세 번의 재접속 시도가 실패할 경우 더 이상 재접속이 허용되지 않습니다.

• 감지 전압 ≤24V.

(4) 낙뢰 내구성 보호장치는 특정 전자 회로를 포함할 수 있으며 충분한 낙뢰 내구성을 가져야 합니다. 그렇지 않으면 사용할 수 없습니다. 표준은 다음과 같이 명시하고 있습니다: 잔류전류 보호장치는 설비를 통과하는 용량 부하에 의해 흐르는 대지 서지 전류와 설비의 플래시오버로 인해 발생하는 대지 서지 전류에 대해 충분한 내구성을 가져야 합니다. 시간 지연형 잔류전류 보호장치는 설비의 플래시오버로 인해 발생하는 대지 서지 전류에 대한 오작동 면역력이 충분해야 합니다.

전력선(L-N) 사이에 1.2/50μs (8/20μs) 복합파, 2kV 임펄스 전압을 가했을 때 오작동이 발생해서는 안 됩니다. 전력선(L-N) 사이에 1.2/50μs, 4kV 임펄스 전압을 가했을 때 시료가 손상되지 않고 정상적으로 작동해야 합니다.

전력선 L와 N 사이에 8/20μs, 20kA 낙뢰 전류가 흐를 때 추가로 설치된 서지 보호 장치와 함께 시료가 손상 없이 정상적으로 작동해야 합니다.

4. 결론 및 권장 사항

자동 재개폐 잔류전류 보호장치는 낙뢰로 인한 전력 중단 문제를 효과적으로 해결하고 통신 시스템의 낙뢰 저항성을 향상시키며 안전하고 신뢰성이 높습니다. 이는 통신 시스템의 낙뢰 보호 능력을 개선하는 효과적인 방법입니다.