Penggunaan Peranti Perlindungan Arus Sisa dengan Auto-Reclosing dalam Perlindungan Petir untuk Bekalan Kuasa Komunikasi

1. Masalah Pemutusan Kuasa Disebabkan oleh Operasi Salah RCD Semasa Sambaran Petir

Litar bekalan kuasa komunikasi biasa ditunjukkan dalam Rajah 1. Peranti arus baki (RCD) dipasang pada terminal input bekalan kuasa. RCD utamanya menyediakan perlindungan terhadap arus bocor peralatan elektrik untuk memastikan keselamatan peribadi, manakala peranti pelindung surga (SPD) dipasang pada dahan bekalan kuasa untuk melindungi daripada intrusi petir. Semasa sambaran petir berlaku, litar sensor boleh menginduksi arus pulsa gangguan tidak seimbang dan arus gangguan mod beza. Apabila arus mod beza melebihi ambang operasi RCD, operasi salah akan berlaku. Selain itu, jika arus bocor peralatan komunikasi hampir dengan ambang operasi, fluks magnetik tidak seimbang semasa musim hujan boleh mudah menyebabkan operasi salah RCD.

Arus petir adalah arus sementara yang mungkin menghasilkan satu pulsa atau beberapa pulsa. Arus yang melalui peranti pelindung surga F1 dan F2 masing-masing adalah I1 dan I2. I1 seringkali tidak sama dengan I2, menyebabkan gangguan mod beza. Apabila gangguan mod beza melebihi nilai operasi arus baki RCD, pelindung akan beroperasi, litar diputuskan, peralatan komunikasi berhenti berfungsi, dan pemulihan kuasa secara manual diperlukan. Stesen komunikasi kebanyakannya tidak berpengawasan; apabila sambaran petir berlaku di suatu kawasan, beberapa stesen komunikasi mungkin kehilangan kuasa dan tidak dapat memulihkan komunikasi dalam masa singkat. Oleh itu, masalah ini mesti diselesaikan.

2. Prinsip Kerja Peranti Perlindungan Arus Baki Auto-Reclosing

Auto-reclosing adalah kaedah yang efektif untuk menyelesaikan masalah pemutusan kuasa disebabkan oleh operasi salah RCD. Auto-reclosing biasanya digunakan dalam sistem kuasa tekanan tinggi dan telah mencapai hasil yang cemerlang. Namun, berdasarkan sebab-sebab keselamatan, ia belum lagi dipromosikan secara meluas dalam sistem kuasa awam tekanan rendah. Sistem komunikasi China telah mula menggunakan ia dalam beberapa tahun kebelakangan ini dan telah menetapkan standard: YD/T 2346-2011 "Syarat Teknikal untuk Peranti Perlindungan Arus Baki Auto-Reclosing untuk Telekomunikasi," dengan hasil aplikasi yang signifikan.

Apabila petir menyebabkan operasi salah RCD dan pemutusan litar, peranti perlindungan arus baki auto-reclosing akan menutup switch secara automatik. Karena arus petir bersifat sementara, selepas sambaran petir berlalu, I1≈I2, penutupan semula berjaya, bekalan kuasa dipulihkan, dan komunikasi berlanjutan.

Auto-reclosing adalah bersyarat dan mesti mempertimbangkan faktor keselamatan dan lain-lain. Terdapat dua kaedah auto-reclosing: satu mendeteksi keadaan arus bocor untuk memutuskan sama ada hendak menutup semula; yang lain menutup semula secara automatik tanpa pemeriksaan.

Peranti auto-reclosing dengan deteksi ralat bocor L-PE automatik (selanjutnya dirujuk sebagai recloser pendeteksian) terdiri daripada mekanisme operasi elektrik, litar kawalan, litar deteksi, dan antara muka output. Litar deteksi bekerja dengan recloser dan, di bawah operasi litar kawalan recloser, melengkapkan pemeriksaan dan memutuskan sama ada hendak menutup semula berdasarkan hasil pemeriksaan. Litar deteksi disambungkan ke baris fasa RCD, baris PE, rintangan grounding Re1 dan Re2, dan baris neutral transformer N, membentuk gelung melalui baris fasa, baris PE, rintangan grounding Re1 dan Re2, baris neutral transformer N, dan litar deteksi.

Baris PE litar deteksi tidak perlu disambungkan ke selubung peralatan, seperti yang ditunjukkan secara spesifik dalam Rajah 2; alternatifnya, gelung boleh dibentuk melalui baris fasa, selubung peralatan, dan baris PE, memerlukan litar deteksi PE recloser disambungkan ke selubung peralatan, seperti yang ditunjukkan secara spesifik dalam Rajah 3. Apabila RCD beroperasi, litar deteksi bocor recloser adalah a-PE, b-PE, c-PE masing-masing. Isyarat litar deteksi boleh DC atau AC, dengan voltan tidak melebihi 24V.

3. Keperluan Prestasi Utama

Fungsi perlindungan arus baki menangani isu-isu keselamatan, manakala auto-reclosing menyelesaikan masalah pemutusan kuasa disebabkan oleh sambaran petir. YD/T 2346-2011 "Syarat Teknikal untuk Peranti Perlindungan Arus Baki Auto-Reclosing untuk Telekomunikasi" mempertimbangkan beberapa parameter berikut.

Fungsi auto-reclosing mesti mengimbangi kelangsungan bekalan kuasa dan faktor-faktor keselamatan.

(1) Jumlah Percubaan Menutup Semula Dari sudut pandangan pengguna, lebih banyak percubaan menutup semula adalah lebih baik; dari sudut pandangan keselamatan, lebih sedikit percubaan adalah lebih baik. Bagi produk auto-reclosing yang menutup semula secara automatik tanpa mendeteksi arus bocor, standard membenarkan sehingga tiga percubaan menutup semula secara automatik.

(2) Selang Waktu Menutup Semula Dari sudut pandangan penggunaan kuasa, selang waktu sifar adalah ideal; dari sudut pandangan keselamatan, ia mesti cukup panjang. Standard menetapkan: Jika pelindung tidak mempunyai keupayaan deteksi bocor litar selepas pemutusan, peranti perlindungan arus baki mesti menutup semula secara automatik sekali 20~60 saat selepas beroperasi; jika gagal, tunda 15 minit untuk percubaan menutup semula kedua; jika percubaan kedua gagal, tunda 15 minit lagi untuk percubaan menutup semula ketiga; jika percubaan ketiga gagal, tidak dibenarkan menutup semula lagi.

(3) Voltan Deteksi Voltan deteksi juga merupakan parameter keselamatan penting yang tidak boleh terlalu tinggi. Standard menetapkan: Jika pelindung mempunyai keupayaan deteksi bocor litar selepas pemutusan, syarat-syarat berikut berlaku: 

• Jika tiga percubaan menutup semula gagal dalam 1 minit, tidak dibenarkan menutup semula lagi. 

• Voltan deteksi ≤24V.

(4) Kekuatan Tahanan Petir Pemangkin mungkin mengandungi litar elektronik tertentu dan mesti mempunyai kekuatan tahanan petir yang mencukupi; jika tidak, ia tidak boleh digunakan. Standard menetapkan: Peranti pelindung arus sisa mesti mempunyai kekuatan tahanan yang mencukupi terhadap arus semburan tanah yang mengalir melalui beban kapasitif yang melalui peralatan dan arus semburan tanah yang mengalir disebabkan oleh kilat peralatan. Peranti pelindung arus sisa jenis penundaan masa mesti mempunyai imuniti yang mencukupi terhadap pengoperasian palsu dari arus semburan tanah yang mengalir disebabkan oleh kilat peralatan.

Gelombang gabungan 1.2/50μs (8/20μs), voltan impuls 2kV yang dikenakan antara baris kuasa (L-N) tidak seharusnya menyebabkan operasi palsu. Voltan impuls 1.2/50μs, 4kV yang dikenakan antara baris kuasa (L-N) tidak seharusnya merosakkan sampel, yang sepatutnya terus berfungsi dengan normal.

Apabila arus petir 8/20μs, 20kA mengalir antara baris kuasa L dan N, dengan peranti pelindung semburan tambahan yang dipasang, sampel tersebut seharusnya berfungsi dengan normal tanpa kerosakan.

4. Kesimpulan dan Cadangan

Peranti pelindung arus sisa auto-reconnection dapat menyelesaikan masalah gangguan kuasa yang disebabkan oleh sambaran petir secara efektif, meningkatkan kekuatan tahanan petir sistem komunikasi, dan selamat serta boleh dipercayai. Ia mewakili cara yang berkesan untuk meningkatkan keupayaan perlindungan petir sistem komunikasi.