การใช้งานอุปกรณ์ป้องกันกระแสไฟฟ้ารั่วโดยมีระบบป้อนใหม่อัตโนมัติในการป้องกันฟ้าผ่าสำหรับระบบพลังงานสื่อสาร

1. ปัญหาการหยุดจ่ายไฟฟ้าเนื่องจาก RCD ทำงานผิดพลาดเมื่อมีฟ้าผ่า

วงจรป้อนกำลังสื่อสารทั่วไปแสดงในรูปที่ 1 มีการติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันกระแสไฟฟ้าตกค้าง (RCD) ที่ปลายเข้าของแหล่งกำลังไฟฟ้า RCD ให้การป้องกันหลักจากการรั่วไหลของอุปกรณ์ไฟฟ้าเพื่อรักษาความปลอดภัยของบุคคล ในขณะเดียวกันมีการติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันแรงดันเกิน (SPD) บนแขนงสายไฟเพื่อป้องกันการแทรกซ้อนจากฟ้าผ่า เมื่อมีฟ้าผ่าเกิดขึ้นวงจรเซ็นเซอร์สามารถสร้างกระแสน้อยไม่สมดุลและกระแสแทรกแบบเชิงผลต่างได้ หากกระแสเชิงผลต่างเกินค่าทริปของ RCD จะทำให้เกิดการทำงานผิดพลาด นอกจากนี้หากกระแสรั่วของอุปกรณ์สื่อสารอยู่ใกล้เคียงกับค่าทริปความรู้สึกไม่สมดุลระหว่างฤดูฝนสามารถทำให้ RCD ทำงานผิดพลาดได้ง่าย

กระแสฟ้าผ่าเป็นกระแสชั่วคราวที่อาจสร้างพัลส์เดียวหรือหลายพัลส์ กระแสที่ผ่านอุปกรณ์ป้องกันแรงดันเกิน F1 และ F2 คือ I1 และ I2 ตามลำดับ โดยที่ I1 ไม่เท่ากับ I2 ส่งผลให้เกิดการแทรกซ้อนแบบเชิงผลต่าง เมื่อการแทรกซ้อนแบบเชิงผลต่างเกินค่าการทำงานของกระแสไฟฟ้าตกค้างของ RCD แล้ว อุปกรณ์ป้องกันจะทริป วงจรจะถูกตัดขาด อุปกรณ์สื่อสารจะหยุดทำงาน และต้องใช้การเรียกคืนกำลังด้วยตนเอง สถานีสื่อสารโดยทั่วไปไม่มีคนเฝ้า ดังนั้นเมื่อมีฟ้าผ่าเกิดขึ้นในพื้นที่บางสถานีสื่อสารอาจสูญเสียกำลังไฟฟ้าและไม่สามารถเรียกคืนการสื่อสารได้ในระยะเวลาสั้น ๆ ดังนั้นปัญหานี้ต้องได้รับการแก้ไข

2. หลักการทำงานของอุปกรณ์ป้องกันกระแสไฟฟ้าตกค้างแบบกลับเองอัตโนมัติ

การกลับเองอัตโนมัติเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการแก้ปัญหาการหยุดจ่ายไฟฟ้าเนื่องจาก RCD ทำงานผิดพลาด การกลับเองอัตโนมัติมักใช้ในระบบไฟฟ้าแรงสูงและได้ผลดีอย่างมาก แต่เนื่องจากเหตุผลด้านความปลอดภัย ยังไม่ได้รับการส่งเสริมอย่างกว้างขวางในระบบไฟฟ้าแรงต่ำสำหรับประชาชน ระบบสื่อสารของจีนได้เริ่มใช้ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาและได้กำหนดมาตรฐาน YD/T 2346-2011 "เงื่อนไขทางเทคนิคสำหรับอุปกรณ์ป้องกันกระแสไฟฟ้าตกค้างแบบกลับเองอัตโนมัติสำหรับโทรคมนาคม" ซึ่งได้รับผลการประยุกต์ใช้ที่สำคัญ

เมื่อมีฟ้าผ่าทำให้ RCD ทำงานผิดพลาดและวงจรถูกตัดขาด อุปกรณ์ป้องกันกระแสไฟฟ้าตกค้างแบบกลับเองอัตโนมัติจะปิดสวิตช์โดยอัตโนมัติ เนื่องจากกระแสฟ้าผ่าเป็นกระแสชั่วคราว หลังจากฟ้าผ่าผ่านไปแล้ว I1≈I2 การกลับเองจะสำเร็จ การจ่ายไฟฟ้าจะกลับมาและสื่อสารจะดำเนินต่อไป

การกลับเองอัตโนมัติมีเงื่อนไขและต้องคำนึงถึงความปลอดภัยและปัจจัยอื่น ๆ มีวิธีการกลับเองอัตโนมัติสองวิธีหนึ่งตรวจสอบสภาพกระแสรั่วเพื่อตัดสินใจว่าจะกลับเองหรือไม่ อีกวิธีหนึ่งคือการกลับเองโดยอัตโนมัติโดยไม่ต้องตรวจสอบ

อุปกรณ์กลับเองอัตโนมัติที่มีการตรวจจับความผิดปกติ L-PE แบบอัตโนมัติ (ต่อไปนี้เรียกว่าเครื่องตรวจจับกลับเอง) ประกอบด้วยกลไกการทำงานด้วยไฟฟ้า วงจรควบคุม วงจรตรวจจับ และอินเตอร์เฟซเอาต์พุต วงจรตรวจจับทำงานร่วมกับเครื่องกลับเองและภายใต้การทำงานของวงจรควบคุมของเครื่องกลับเองจะทำการตรวจจับและตัดสินใจว่าจะกลับเองหรือไม่ตามผลการตรวจจับ วงจรตรวจจับเชื่อมต่อกับสายเฟสของ RCD สาย PE ตัวต้านทานกราวด์ Re1 และ Re2 และสายกลาง N ของหม้อแปลง สร้างวงจรผ่านสายเฟส สาย PE ตัวต้านทานกราวด์ Re1 และ Re2 สายกลาง N ของหม้อแปลง และวงจรตรวจจับ

สาย PE ของวงจรตรวจจับไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อกับโครงสร้างอุปกรณ์ ดังแสดงในรูปที่ 2 หรือสามารถสร้างวงจรผ่านสายเฟส โครงสร้างอุปกรณ์ และสาย PE ซึ่งต้องการให้สาย PE ของวงจรตรวจจับของเครื่องกลับเองเชื่อมต่อกับโครงสร้างอุปกรณ์ ดังแสดงในรูปที่ 3 เมื่อ RCD ทริป วงจรตรวจจับของเครื่องกลับเองคือ a-PE b-PE c-PE ตามลำดับ สัญญาณของวงจรตรวจจับสามารถเป็น DC หรือ AC ด้วยแรงดันไม่เกิน 24V

3. ข้อกำหนดหลักของประสิทธิภาพ

ฟังก์ชันการป้องกันกระแสไฟฟ้าตกค้างช่วยแก้ปัญหาด้านความปลอดภัย ในขณะที่การกลับเองอัตโนมัติแก้ปัญหาการหยุดจ่ายไฟฟ้าเนื่องจากฟ้าผ่า YD/T 2346-2011 "เงื่อนไขทางเทคนิคสำหรับอุปกรณ์ป้องกันกระแสไฟฟ้าตกค้างแบบกลับเองอัตโนมัติสำหรับโทรคมนาคม" พิจารณาพารามิเตอร์บางอย่างดังนี้

ฟังก์ชันการกลับเองอัตโนมัติต้องบาลานซ์ระหว่างความต่อเนื่องของการจ่ายไฟฟ้าและการป้องกันด้านความปลอดภัย

(1) จำนวนการกลับเอง จากมุมมองของผู้ใช้ ยิ่งมีการกลับเองมากเท่าใดก็ยิ่งดี แต่จากมุมมองด้านความปลอดภัย ควรจำกัดจำนวนการกลับเอง สำหรับผลิตภัณฑ์การกลับเองอัตโนมัติที่ไม่ต้องตรวจจับกระแสรั่ว มาตรฐานอนุญาตให้มีการกลับเองอัตโนมัติได้สูงสุดสามครั้ง

(2) ช่วงเวลาการกลับเอง จากมุมมองของการใช้ไฟฟ้า ช่วงเวลาน้อยที่สุดจะดีที่สุด แต่จากมุมมองด้านความปลอดภัย ต้องมีช่วงเวลานานพอสมควร มาตรฐานระบุว่า: หากอุปกรณ์ป้องกันไม่มีความสามารถในการตรวจจับกระแสรั่วหลังจากตัดวงจร อุปกรณ์ป้องกันกระแสไฟฟ้าตกค้างควรกลับเองอัตโนมัติภายใน 20~60 วินาทีหลังจากทริป หากไม่สำเร็จ รอ 15 นาทีสำหรับการกลับเองครั้งที่สอง หากไม่สำเร็จ รออีก 15 นาทีสำหรับการกลับเองครั้งที่สาม หากไม่สำเร็จ ไม่อนุญาตให้มีการกลับเองอีก

(3) แรงดันการตรวจจับ แรงดันการตรวจจับเป็นพารามิเตอร์ความปลอดภัยที่สำคัญและไม่ควรมากเกินไป มาตรฐานระบุว่า: หากอุปกรณ์ป้องกันมีความสามารถในการตรวจจับกระแสรั่วหลังจากตัดวงจร ต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดดังนี้:

• หากการกลับเองสามครั้งล้มเหลวภายใน 1 นาที ไม่อนุญาตให้มีการกลับเองอีก

• แรงดันการตรวจจับ ≤24V

(4) ความสามารถในการทนทานต่อฟ้าผ่า อุปกรณ์ป้องกันอาจมีวงจรไฟฟ้าบางอย่างและต้องมีความสามารถในการทนทานต่อฟ้าผ่าเพียงพอ มิฉะนั้นจะไม่สามารถใช้งานได้ มาตรฐานกำหนดว่า: อุปกรณ์ป้องกันกระแสไฟฟ้ารั่วต้องมีความสามารถในการทนทานต่อกระแสฟ้าผ่าที่ไหลผ่านโหลดแบบความจุผ่านอุปกรณ์และกระแสฟ้าผ่าที่เกิดจากฟ้าผ่าอุปกรณ์เพียงพอ อุปกรณ์ป้องกันกระแสไฟฟ้ารั่วแบบหน่วงเวลาต้องมีภูมิต้านทานต่อการทริปผิดพลาดจากกระแสฟ้าผ่าที่เกิดจากฟ้าผ่าอุปกรณ์เพียงพอ

แรงดันกระชาก 1.2/50μs (8/20μs) คลื่นรวม 2kV ที่นำไปใช้ระหว่างสายไฟ (L-N) ไม่ควรทำให้อุปกรณ์ทำงานผิดพลาด แรงดันกระชาก 1.2/50μs 4kV ที่นำไปใช้ระหว่างสายไฟ (L-N) ไม่ควรทำให้ตัวอย่างเสียหาย และต้องทำงานต่อไปได้อย่างปกติ

เมื่อมีกระแสฟ้าผ่า 8/20μs 20kA ไหลระหว่างสายไฟ L และ N โดยมีอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าที่ติดตั้งเพิ่มเติม ตัวอย่างควรทำงานได้อย่างปกติโดยไม่เสียหาย

4. สรุปและการแนะนำ

อุปกรณ์ป้องกันกระแสไฟฟ้ารั่วที่มีระบบรีเซ็ตอัตโนมัติสามารถแก้ไขปัญหาการขาดแคลนพลังงานจากการฟ้าผ่า เพิ่มความสามารถในการทนทานต่อฟ้าผ่าของระบบสื่อสาร และปลอดภัยเชื่อถือได้ ซึ่งเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงความสามารถในการป้องกันฟ้าผ่าของระบบสื่อสาร