Bruk av automatiske omkopplings reststrømsverneverk i lynbeskyttelse for kommunikasjons strømforsyning

1. Strømavbrudd problemer forårsaket av feilaktig utløsning av RCD under lynnedslag

En typisk kommunikasjon strømforsyningssirkel er vist i figur 1. Et reststrømapparat (RCD) er installert ved strømforsyningens inngang. RCD gir hovedsakelig beskyttelse mot lekkasjestrøm fra elektriske utstyr for å sikre personlig sikkerhet, mens overvoltagebeskyttelsesenheter (SPD) er installert på strømforsyningens grener for å beskytte mot lynnedslag. Når det skjer lynnedslag, kan sensor-sirkler inducere ubalanserte støylynimpulstrømmer og differensialmodusstøystrømmer. Når differensialmodusstrømmen overstiger RCD sin utløsningsverdi, forekommer feilaktig utløsning. I tillegg, hvis kommunikasjonsutstyrets lekkasjestrøm er nær utløsningsverdien, kan ubalansert magnetisk flukstid under regntider lett føre til feilaktig utløsning av RCD.

Lynstrøm er en midlertidig strøm som kan generere en enkelt puls eller flere pulser. Strømmer som passerer gjennom overvoltagebeskyttelsesenheter F1 og F2 er henholdsvis I1 og I2. I1 er ofte ikke lik I2, noe som resulterer i differensialmodusstøy. Når differensialmodusstøy overstiger RCD sitt reststrømoperasjonsverdi, utløses beskytteren, koblebryteren skilles, kommunikasjonsutstyret slutter å fungere, og manuell strømgjenoppretting er nødvendig. Kommunikasjonstasjoner er hovedsakelig ubemannet; når det skjer lynnedslag i et område, kan noen kommunikasjonstasjoner miste strømmen og ikke gjenopprette kommunikasjon raskt. Derfor må dette problemet løses.

2. Arbeidsprinsipp for automatisk genopptak av reststrømbeskyttelsesapparat

Automatisk genopptak er en effektiv metode for å løse strømavbrudd problemer forårsaket av feilaktig utløsning av RCD. Automatisk genopptak er vanlig brukt i høyspenningsstrømsystemer og har oppnådd fremragende resultater. Imidlertid, av sikkerhetsmessige grunner, har det ikke blitt videre introdusert i lavspenningsborgerlige strømsystemer. Kinas kommunikasjonssystemer har begynt å bruke det i de siste årene og har etablert standarden: YD/T 2346-2011 "Tekniske betingelser for automatiske genopptak av reststrømbeskyttelsesapparater for telekommunikasjon", med betydelige anvendelseseffekter.

Når lyn forårsaker feilaktig utløsning av RCD og koblingsavbrudd, lukker automatisk genopptak av reststrømbeskyttelsesapparatet automatisk bryteren. Siden lynstrøm er midlertidig, etter at lynnedslaget er passert, I1≈I2, lykkes genopptaket, strømmen blir gjenopprettet, og kommunikasjonen gjenopptas.

Automatisk genopptak er betinget og må ta hensyn til sikkerhet og andre faktorer. Det finnes to metoder for automatisk genopptak: en som sjekker lekkasjestrømtilstandene for å bestemme om det skal genopptas; den andre genopptar automatisk uten sjekking.

Automatisk genopptak apparatet med automatisk L-PE lekkasje feilsjekk (heretter referert til som sjekkgenopptaker) består av en elektrisk driftsmekanisme, kontrollkrets, sjekkkrets og utdatagrensesnitt. Sjekkkretsen fungerer sammen med genopptakeren, og under genopptakers kontrollkrets drift, fullfører det sjekking og bestemmer om det skal genopptas basert på sjekkresultatene. Sjekkkretsen kobles til RCD faseledninger, PE-ledning, jordmotstand Re1 og Re2, og transformatorneutral N-ledning, danner en lus gjennom faseledninger, PE-ledning, jordmotstand Re1 og Re2, transformatorneutral N-ledning, og sjekkkrets.

Sjekkkretsen PE-ledning trenger ikke å kobles til utstyrsinnkapsling, som vist spesifikt i figur 2; alternativt kan en lus dannes gjennom faseledninger, utstyrsinnkapsling, og PE-ledning, krever at genopptakers sjekkkrets PE-ledning kobles til utstyrsinnkapslingen, som vist spesifikt i figur 3. Når RCD utløses, er genopptakers lekkasjesjekkkretser henholdsvis a-PE, b-PE, c-PE. Sjekkkretsens signal kan være enten DC eller AC, med spenning som ikke overstiger 24V.

3. Hovedytelseskrav

Reststrømbeskyttelsesfunksjonen løser sikkerhetsproblemer, mens automatisk genopptak løser strømavbrudd problemer forårsaket av lynnedslag. YD/T 2346-2011 "Tekniske betingelser for automatiske genopptak av reststrømbeskyttelsesapparater for telekommunikasjon" tar hensyn til noen parametre som følger.

Automatisk genopptak funksjon må balansere strømforsyningens kontinuitet og sikkerhetsfaktorer.

(1) Antall genopptaksforsøk Fra brukerperspektivet, jo flere genopptaksforsøk jo bedre; fra et sikkerhetsperspektiv, jo færre forsøk jo bedre. For automatiske genopptak produkter som genopptar automatisk uten å sjekke lekkasjestrøm, tillater standarden opptil tre automatiske genopptaksforsøk.

(2) Genopptakstidsintervall Fra et strømforbrukerperspektiv, ville null tidsintervall være ideelt; fra et sikkerhetsperspektiv, må det være tilstrekkelig langt. Standarden spesifiserer: Hvis beskytteren mangler linjelekkasje sjekkekapasitet etter avkopling, skal reststrømbeskyttelsesapparatet automatisk genopptas én gang 20~60 sekunder etter utløsning; hvis mislykkes, vent 15 minutter før det andre genopptaksforsøket; hvis det andre forsøket mislykkes, vent ytterligere 15 minutter før det tredje genopptaksforsøket; hvis det tredje forsøket mislykkes, er ingen ytterligere genopptak tillatt.

(3) Sjekkspenning Sjekkspenning er også en viktig sikkerhetsparameter som ikke kan være for høy. Standarden spesifiserer: Hvis beskytteren har linjelekkasje sjekkekapasitet etter avkopling, gjelder følgende krav: 

• Hvis tre genopptaksforsøk mislykkes innen 1 minutt, er ingen ytterligere genopptak tillatt. 

• Sjekkspenning ≤24V.

(4) Lynmotstand Evnen beskytter kan inneholde visse elektroniske kretser og må ha tilstrekkelig lynmotstand; ellers kan den ikke brukes. Standarden spesifiserer: Residualstrømssikringen må ha nok motstand for jordstrømmer som strømmer gjennom kapasitive belastninger som passerer gjennom utstyret og jordstrømmer som strømmer på grunn av utstyrsflammeoverganger. Tidsforsinket type residualstrømssikringer må ha nok immunitet mot falsk utløsning fra jordstrømmer som strømmer på grunn av utstyrsflammeoverganger.

En kombinert bølge på 1,2/50μs (8/20μs), 2kV impulsspenning som påføres mellom strømledere (L-N), skal ikke forårsake feiloperasjon. En 1,2/50μs, 4kV impulsspenning som påføres mellom strømledere (L-N), skal ikke skade prøveeksemplet, som skal fortsette å fungere normalt.

Når en 8/20μs, 20kA lynstrøm strømmer mellom strømleder L og N, med ekstra installerte overvoltagebeskyttelsesenheter, skal prøveeksemplet fungere normalt uten skade.

4. Konklusjoner og anbefalinger

Automatisk omkopling av residualstrømssikringer kan effektivt løse problemene med strømavbrudd forårsaket av lynnedslag, forbedre lynmotstanden i kommunikasjonssystemer, og er trygge og pålitelige. De representerer et effektivt middel for å forbedre lynbeskyttelsen i kommunikasjonssystemer.