Uporaba samodejno ponovno zapirajočih naprav za zaščito pred ostanek strmi toka pri zaščiti komunikacijskih napajalnih sistemov pred negativnimi pojavitvami

1. Problemi z prekinitvijo struje zaradi lažnega sprožitve RCD med vjerojnimi udari

Typična napajalna vez komunikacijskega sistema je prikazana na Sliki 1. Na vhodu za napajanje je nameščen ostanki struje (RCD). RCD predvsem zagotavlja zaščito proti utrku električne opreme, da se zagotovi osebna varnost, hkrati pa so na vejicah napajanja nameščeni zaščitni elementi pred vjerojnimi udari (SPD) za zaščito pred vjerojnimi udari. Ko pride do vjerojnega udara, lahko senzorske vezice inducirajo neravnotežne motilne tokove in diferencialne motilne tokove. Ko preseže diferencialni tok prag sprožitve RCD, pride do lažnega delovanja. Poleg tega, če je utrek električne opreme blizu praga sprožitve, lahko v deževno obdobje neravnotežje magnetnega toka enostavno povzroči lažno sprožitev RCD.

Vjerojni tok je prehodni tok, ki lahko ustvari en ali več piki. Toki, ki tečejo skozi zaščitne elemente F1 in F2, so I1 in I2. I1 pogosto ni enak I2, kar povzroča diferencialno motnjo. Ko preseže diferencialna motnja preostali tok operativne vrednosti RCD, zaščitni element sproži, vez se prekine, komunikacijska oprema ustavi z delovanjem in zahteva ročno ponovno vklop. Komunikacijske postaje so predvsem brez nadzora; ko pride do vjerojnega udara v neki regiji, lahko nekatere komunikacijske postaje izgubijo napajanje in ne morejo hitro obnoviti komunikacije. Zato mora biti ta problem rešen.

2. Delovanje avtomatskega ponovnega vklopa ostanki struje (RCD)

Avtomatski ponovni vklop je učinkovit način za reševanje problemov z prekinitvijo struje zaradi lažnega sprožitve RCD. Avtomatski ponovni vklop se pogosto uporablja v visokonapetostnih sistemih in je dosegel odlične rezultate. Vendar zaradi varnostnih razlogov še ni bilo široko razširjenega v nizkonapetostnih civilnih sistemih. Komunikacijski sistemi v Kitajski so ga začeli uporabljati v zadnjih letih in uvedli standard: YD/T 2346-2011 "Tehnične pogoji za avtomatski ponovni vklop ostanki struje (RCD) za telekomunikacije", z znatnimi aplikativnimi učinki.

Ko vjerojni udar povzroči lažno sprožitev RCD in prekine vez, avtomatski ponovni vklop ostanki struje (RCD) samodejno zapre ključ. Ker je vjerojni tok prehoden, po preteku vjerojnega udara I1≈I2, ponovni vklop uspe, ponovno se vzpostavi napajanje in komunikacija se nadaljuje.

Avtomatski ponovni vklop je pogojen in mora upoštevati varnost in druge dejavnike. Obstajata dva načina avtomatskega ponovnega vklopa: eden preverja pogoje utrka struje, da se odloči, ali ponovno vklopi, drugi se samodejno ponovno vklopi brez preverjanja.

Avtomatski ponovni vklop z avtomatskim preverjanjem utrka L-PE (v nadaljevanju se imenuje preverjanje ponovnega vklopa) sestavlja električni mehanizem, vez krmilnega okvira, vez preverjanja in izhodni vmesnik. Vez preverjanja deluje z ponovnim vklopom in pod vedenjem vez krmilnega okvira ponovnega vklopa zaključi preverjanje in glede na rezultate preverjanja odloči, ali ponovno vklopi. Vez preverjanja se poveže z faznimi črtami RCD, PE črto, zemljenimi odporniki Re1 in Re2 ter neutralno N črto transformatorja, tvori zanko preko faznih črt, PE črte, zemljenih odpornikov Re1 in Re2, neutralne N črte transformatorja in veze preverjanja.

PE črta veze preverjanja ne potrebuje povezave s strogami opreme, kot je prikazano na Sliki 2; alternativno, lahko zanka nastane preko faznih črt, strogov opreme in PE črte, zahteva, da se PE črta preverjanja ponovnega vklopa poveže s strogom opreme, kot je prikazano na Sliki 3. Ko RCD sproži, so vezi preverjanja utrka ponovnega vklopa a-PE, b-PE, c-PE. Signal veze preverjanja lahko obstaja kot štirifazni ali enofazni, z napetostjo, ki ne presega 24V.

3. Glavni zahtevi glede zmogljivosti

Funkcija zaščite ostanki struje rešuje varnostne vprašanja, medtem ko avtomatski ponovni vklop rešuje probleme z prekinitvijo struje zaradi vjerojnih udarov. YD/T 2346-2011 "Tehnične pogoji za avtomatski ponovni vklop ostanki struje (RCD) za telekomunikacije" upošteva nekatere parametre, kot sledi.

Funkcija avtomatskega ponovnega vklopa mora ravnotežiti zveznost oskrbe s strujama in varnostne dejavnike.

(1) Število poskusov ponovnega vklopa Iz perspektive uporabnika je boljše, če je več poskusov ponovnega vklopa; iz perspektive varnosti pa manjše število poskusov. Za izdelke avtomatskega ponovnega vklopa, ki se samodejno ponovno vklopijo brez preverjanja utrka struje, standard dovoljuje največ tri poskuse samodejnega ponovnega vklopa.

(2) Časovni interval ponovnega vklopa Iz perspektive uporabe struje bi bil idealen časovni interval 0; iz perspektive varnosti pa mora biti dovolj dolg. Standard določa: Če zaščitni element nimajo sposobnosti za preverjanje utrka struje po prekini, naj se zaščitni element ostanki struje samodejno ponovno vklopi enkrat 20~60 sekund po sprožitvi; če to ne uspe, naj se za drugim poskusom ponovnega vklopa počaka 15 minut; če tudi drugi poskus ne uspe, naj se za tretjim poskusom ponovnega vklopa počaka še 15 minut; če tudi tretji poskus ne uspe, ni dovoljeno dodatnega ponovnega vklopa.

(3) Napetost preverjanja Napetost preverjanja je tudi pomemben varnostni parameter, ki ne sme biti previsoka. Standard določa: Če ima zaščitni element sposobnost za preverjanje utrka struje po prekini, veljajo naslednji zahtevi: 

• Če tri poskuse ponovnega vklopa ne uspejo v 1 minuti, ni dovoljeno dodatnega ponovnega vklopa. 

• Napetost preverjanja ≤24V.

(4) Zmožnost prenašanja pojavov blikalnice Zaščitni napravi lahko vsebujejo določene elektronske obročne povezave in morajo imeti zadostno zmožnost prenašanja pojavov blikalnice; sicer se ne more uporabljati. Standard določa: Naprava za zaščito pred ostankom strme struje mora imeti dovoljšnjo zmožnost prenašanja za pojavne struje, ki tečejo skozi kapacitivne optage preko opreme in zaradi prožiga opreme. Časovno zamaknjene naprave za zaščito pred ostankom strme struje morajo biti dovolj odporne na lažno delovanje zaradi pojavnih struj, ki tečejo zaradi prožiga opreme.

Kombinirani val 1.2/50μs (8/20μs), impulzni napon 2kV, ki je uporabljen med napajalnimi črtami (L-N), ne sme povzročiti lažnega delovanja. Impulzni napon 1.2/50μs, 4kV, ki je uporabljen med napajalnimi črtami (L-N), ne sme poškodovati vzorca, ki naj nadaljuje normalno delovanje.

Ko teče pojavna struja 8/20μs, 20kA med napajalnimi črtama L in N, z dodatno nameščenimi napravami za zaščito pred pojavom, naj vzorec deluje normalno brez poškodb.

4. Zaključki in priporočila

Samodejno ponovno vklopne naprave za zaščito pred ostankom strme struje lahko učinkovito rešijo težave prekinitve napajanja, povzročene blikalnicami, izboljšajo odpornost komunikacijskih sistemov na blikalnice in so varne ter zanesljive. Predstavljajo učinkovito sredstvo za izboljšanje zmogljivosti zaščite komunikacijskih sistemov pred blikalnicami.