Otomatik Yeniden Kapanış Kalan Akım Koruma Cihazlarının Iletişim Güç Kaynakları için Yıldırım Korumasında Uygulaması

1. Yıldırım Darbeleri Sırasında RCD Yanlış Çalışması Nedeniyle Oluşan Güç Kesinti Sorunları

Tipik bir iletişim güç devresi Şekil 1'de gösterilmiştir. Güç girişi terminalinde bir artan akım cihazı (RCD) bulunmaktadır. RCD, kişisel güvenliği sağlamak için elektrik ekipmanlarının sızıntı akımlarına karşı koruma sağlar, güç şubelerine ise yıldırım girişlerine karşı koruma sağlayan dalga koruyucu cihazlar (SPD'ler) monte edilir. Yıldırım darbeleri sırasında, sensör devreleri dengesiz bir şekilde müdahale eden yıldırım dürtü akımları ve diferansiyel mod müdahale akımları oluşturabilir. Diferansiyel mod akımı RCD'nin çalıştırma eşiğini aşarsa, yanlış işlem gerçekleşir. Ayrıca, iletişim ekipmanının sızıntı akımı çalıştırma eşiğine yakın olduğunda, yağmur mevsimlerindeki dengesiz manyetik akış kolayca RCD'nin yanlış çalışmasına neden olabilir.

Yıldırım akımı, tek veya birden fazla dürtü oluşturabilecek geçici bir akımdır. F1 ve F2 surge koruyucu cihazlarından geçen akımlar sırasıyla I1 ve I2'dir. I1 genellikle I2'ye eşit değildir, bu da diferansiyel mod müdahaleye neden olur. Diferansiyel müdahale RCD'nin artan akım çalışma değerini aşarsa, koruyucu cihaz çalışır, devre kesilir, iletişim ekipmanı çalışmaya durur ve manuel güç geri getirme gereklidir. İletişim istasyonları çoğunlukla insan gücü olmadan işletilir; bir bölgede yıldırım darbesi olduğunda, bazı iletişim istasyonları güç kaybedebilir ve kısa sürede iletişim kuramaz. Bu nedenle, bu sorun çözülmesi gerekmektedir.

2. Otomatik Kapanma Artan Akım Koruma Cihazının Çalışma Prensibi

Otomatik kapanma, RCD yanlış çalışmasından kaynaklanan güç kesinti sorunlarını çözmek için etkili bir yöntemdir. Otomatik kapanma, yüksek gerilimli güç sistemlerinde yaygın olarak kullanılmakta ve çok iyi sonuçlar elde edilmektedir. Ancak güvenlik nedenleriyle, düşük gerilimli sivil güç sistemlerinde henüz yaygınlaşmamıştır. Çin'in iletişim sistemleri son yıllarda bunu kullanmaya başlamış ve YD/T 2346-2011 "Telekomünikasyon için Otomatik Kapanma Artan Akım Koruma Cihazlarının Teknik Koşulları" standardını oluşturmuştur, önemli uygulama etkileri ile birlikte.

Yıldırım, RCD'nin yanlış çalışmasına ve devrenin kesilmesine neden olduğunda, otomatik kapanma artan akım koruma cihazı anahtarı otomatik olarak kapatır. Yıldırım akımı geçicidir, yıldırım darbesi geçtikten sonra, I1≈I2 olur, yeniden kapanma başarılı olur, güç sağlanması devam eder ve iletişim tekrar sağlanır.

Otomatik kapanma, güvenliği ve diğer faktörleri göz önünde bulundurarak koşulludur. İki otomatik kapanma yöntemi vardır: biri sızıntı akım koşullarını tespit ederek kapanıp kapanmayacağına karar verir; diğeri ise tespit yapmadan otomatik olarak kapanır.

Otomatik L-PE sızıntı arızası tespiti ile otomatik kapanma cihazı (burada tespit kapanıcı olarak adlandırılır), elektriksel çalışma mekanizması, kontrol devresi, tespit devresi ve çıkış arayüzünden oluşur. Tespit devresi, kapanıcının kontrol devresi tarafından işletilirken, tespit ve tespit sonuçlarına göre kapanıp kapanmayacağına karar verir. Tespit devresi, RCD faz hatlarına, PE hattına, toprak dirençlerine Re1 ve Re2'ye, dönüştürücünün nötr N hattına bağlanarak, faz hatları, PE hattı, toprak dirençleri Re1 ve Re2, dönüştürücünün nötr N hattı ve tespit devresi üzerinden bir döngü oluşturur.

Tespit devresinin PE hattı, ekipman kaplamalarına bağlanmaya gerek yoktur, Şekil 2'de gösterildiği gibi; alternatif olarak, faz hatları, ekipman kaplaması ve PE hattı üzerinden bir döngü oluşturulabilir, bu durumda kapanıcının tespit devresi PE hattı ekipman kaplamasına bağlanmalıdır, Şekil 3'te gösterildiği gibi. RCD çalıştığında, kapanıcının sızıntı tespit devreleri sırasıyla a-PE, b-PE, c-PE'dir. Tespit devre sinyali DC veya AC olabilir, ancak voltajı 24V'yi aşmamalıdır.

3. Ana Performans Gereksinimleri

Artan akım koruma fonksiyonu, güvenlik sorunlarını ele alırken, otomatik kapanma, yıldırım darbelerinden kaynaklanan güç kesinti sorunlarını çözer. YD/T 2346-2011 "Telekomünikasyon için Otomatik Kapanma Artan Akım Koruma Cihazlarının Teknik Koşulları" standardı, bazı parametreleri aşağıdaki gibi düşünmektedir.

Otomatik kapanma fonksiyonu, güç sağlamanın sürekliliği ve güvenlik faktörleri arasında denge sağlamalıdır.

(1) Kapanma Denemeleri Sayısı Kullanıcı perspektifinden daha fazla kapanma denemesi daha iyidir; güvenlik perspektifinden daha az deneme daha iyidir. Sızıntı akımını tespit etmeden otomatik kapanan otomatik kapanma ürünlerinde, standart en fazla üç otomatik kapanma denemesine izin verir.

(2) Kapanma Zaman Aralığı Güç kullanımı açısından, sıfır zaman aralığı ideal olacaktır; güvenlik açısından, yeterince uzun olmalıdır. Standart belirtir: Koruyucu, devre kesildikten sonra çizgi sızıntı tespit yeteneğine sahip değilse, artan akım koruma cihazı triplendikten 20~60 saniye sonra otomatik olarak bir kez kapanmalıdır; başarısız olursa, ikinci kapanma denemesi için 15 dakika beklenmelidir; ikinci deneme başarısız olursa, üçüncü kapanma denemesi için 15 dakika daha beklenmelidir; üçüncü deneme başarısız olursa, daha fazla kapanma izin verilmez.

(3) Tespit Gerilimi Tespit gerilimi de önemli bir güvenlik parametresidir ve çok yüksek olmamalıdır. Standart belirtir: Koruyucu, devre kesildikten sonra çizgi sızıntı tespit yeteneğine sahip ise, aşağıdaki gereksinimler uygulanır: 

• Eğer bir dakika içinde üç kapanma denemesi başarısız olursa, daha fazla kapanma izin verilmez. 

• Tespit gerilimi ≤24V.

(4) Yıldırım Dayanıklılık Kapasitesi Koruyucu belirli elektronik devreleri içerebilir ve yeterli yıldırım dayanıklılığına sahip olmalıdır; aksi takdirde, kullanılamaz. Standart belirtir ki: Kalan akım koruma cihazı, kapasitif yüklerin ekipman ve toprak üzerinden geçen ani dalgaların yanı sıra ekipmanın flashover'ından kaynaklanan toprak ani dalgalarına karşı yeterli dayanıklılığa sahip olmalıdır. Gecikmeli tür kalan akım koruma cihazları, ekipmanın flashover'ından kaynaklanan toprak ani dalgalarına karşı yanlış tetiklenmeye karşı yeterli direnç göstermelidir.

Güç hatları (L-N) arasında uygulanan 1.2/50μs (8/20μs) kombinasyon dalgası, 2kV ani voltaj, yanlış işlemeye neden olmamalıdır. Güç hatları (L-N) arasında uygulanan 1.2/50μs, 4kV ani voltaj, örneğe zarar vermemelidir ve örnek normal şekilde çalışmaya devam etmelidir.

Güç hattı L ile N arasında 8/20μs, 20kA yıldırım akımı aktarken, ek olarak kurulmuş ani dalga koruma cihazlarıyla birlikte, örnek hasarsız olarak normal şekilde çalışmalıdır.

4. Sonuçlar ve Öneriler

Otomatik yeniden kapatan kalan akım koruma cihazları, yıldırım darbelerinden kaynaklanan enerji kesinti sorunlarını etkili bir şekilde çözebilir, iletişim sistemlerinin yıldırım direncini artırabilir ve güvenli ve güvenilirdir. İletişim sistemlerinin yıldırım koruma kapasitesini artırmak için etkili bir yöntemdir.