🥇Система за защита от дъги с възможност за задействане по токов сигнал

В класическия смисъл дъговата защита в Русия е бързо реагираща защита срещу къси съединения, основана на регистрация на спектъра на светлината от откритата електрическа дъга в КРУ. Най-разпространеният метод за регистрация на спектъра на светлината е чрез влакнести оптични датчици, които се използват предимно в индустриалния сектор. Но с появата на нови продукти в областта на дъговата защита в жилищния сектор, а именно модулните AFDD, които работят по токов сигнал и позволяват установяване на дъгова защита на отходящи линии, включително разпределителни кутии, кабели, свързвания, контакти и др., интересът към тази тема нараства.

Обаче производителите не разпространяват особено подробна и детайлна информация за устройството на модулните изделия (ако някой разполага с такава информация, ще се радвам на линкове към източници), но системите за дъгова защита за индустриалния сектор идват с детайлни ръководства за потребителя, обхващащи 122 страници, където принципът на действие е изложен подробно.

Нека да разгледаме за пример системата за дъгова защита VAMP 321 от Schneider Electric, която включва всички функции за защита от дъги, като токова претоварване и контрол на наличието на дъга.

Функционалност

Контрол на тока в три фази.
Ток на нулева последователност.
Дневници на събития, запис на аварийни режими.
Срабатыване или едновременно по ток и светлина, или само по светлина, или само по ток.
Времето за срабатыване на изхода с механично реле е по-малко от 7 мс, с опционална IGBT карта времето за срабатыване намалява до 1 мс.
Настраиваеми зони за срабатыване.
Непрекъсната система за самоконтрол.
Устройството може да се използва в различни системи за дъгова защита на разпределителни мрежи с ниско и средно напрежение.
Системата за откриване на дъгови изблици и дъгова защита измерва тока на късо съединение и сигнализира чрез каналите на дъговия датчик и в случай на възникване на късо съединение минимизира времето на горене, бързо изключвайки подаването на ток към дъгата.

Принцип на корелация на матрици

При задаване на условията за активиране на конкретната степен на дъгова защита, към изходите на матриците за светлина и ток се прилага логично събиране.

Ако защитната стъпка е избрана само в една матрица, тя работи или по токови условия, или по светлинни, така че системата може да бъде настроена да работи само по токов сигнал.

Сигналите, налични за контрол при програмиране на защитни стъпки:

Токовете в фазите.
Ток на нулева последователност.
Линейни напрежения.
Фазови напрежения.
Напрежение на нулева последователност.
Честота.
Сума на фазовите токове.
Ток на права последователност.
Ток на обратна последователност.
Относителна стойност на тока на обратна последователност.
Съотношение на токовете на обратна и нулева последователност.
Напрежение на права последователност.
Напрежение на обратна последователност.
Относителна стойност на напрежението на обратна последователност.
Средна стойност на тока в фазите (IL1+IL2+IL3) / 3.
Средна стойност на напрежението UL1,UL2,UL3.
Средна стойност на напрежението U12,U23,U32.
Коефициент на нелинейни изкривявания IL1.
Коефициент на нелинейни изкривявания IL2.
Коефициент на нелинейни изкривявания IL3.
Коефициент на нелинейни изкривявания Ua.
Средноквадратична стойност IL1.
Средноквадратична стойност IL2.
Средноквадратична стойност IL3.
Минимална стойност IL1,IL2,IL3.
Максимална стойност IL1,IL2,IL3.
Минимална стойност U12,U23,U32.
Максимална стойност U12,U23,U32.
Минимална стойност UL1,UL2,UL3.
Максимална стойност UL1,UL2,UL3.
Фоново значение Uo.
Средноквадратична стойност Iо.

Запис на аварийни режими

Записът на аварийни режими може да се използва за съхраняване на всички измервателни сигнали (токове, напрежения, информация за състояние на цифрови входове и изходи). Цифровите входове също включват сигнали за защита от дъга.

Стартиране на записа

Записът може да бъде стартиран от стартиране или задействане на всяка защитна стъпка или от всякакъв цифров вход. Сигналът за стартиране се избира в матрицата на изходните сигнали (вертикален сигнал DR). Записът може също да бъде стартиран ръчно.

Самоконтрол

Безенергийната памет на устройството е реализирана с помощта на кондензатор с голям капацитет и оперативна памет с ниска консумация на енергия.

Когато допълнителният захранващ източник е включен, кондензаторът и оперативната памет се захранват от вътрешния източник. Когато захранването е изключено, оперативната памет започва да получава захранване от кондензатора. Тя ще съхранява информация, докато кондензаторът може да поддържа допустимото напрежение. За помещение с температура +25°C времето на работа ще бъде 7 дни (високата влажност намалява този параметър).

Независимата от захранването оперативна памет служи за съхранение на записи за аварийни състояния и журнал на събития.

Функциите на микроконтролера и целостта на свързаните с него проводници, заедно с коректността на софтуера, се контролират от отделна мрежа за самоконтрол. Освен контрола, тази мрежа се опитва да рестартира микроконтролера в случай на неизправност. Ако рестартирането не е успешно, устройството за самоконтрол подава сигнал за индикация за постоянно вътрешно повреждане.

В случай, че устройството за самоконтрол установи постоянно повреждане, то блокира другите изходни релейни устройства (освен реле за функцията на самоконтрол и изходните релейни устройства, използвани от арковата защита).

Също така се контролира вътрешният източник на захранване. В случай на отсъствие на допълнително захранване, автоматично постъпва сигнал за тревога. Това означава, че изходното реле за вътрешно повреждане е под напрежение, ако допълнителният източник на захранване е включен и не са установени вътрешни повреждания.

Извършва се контрол на централния блок, входно/изходни устройства и датчици.

Измерванията, използвани за функцията на арковата защита

Измерванията на тока в трите фази и тока на късо съединение за арковата защита се осъществяват от електрониката. Електрониката сравнява нивата на тока с зададените стойности за задействане и издава бинарни сигнали "I>>" или "Io>>" за функцията на арковата защита в случай на превишаване на границата. Взимат се предвид всички компоненти на токовете.

Сигналите "I>>" и "Io>>" са свързани с чипа FPGA, който осъществява функцията на арковата защита. Точността на измерванията за арковата защита е ± 15% на 50Hz.

Хармоници и обща несинусоидалност (THD)

Устройството изчислява THD като процент от токовете и напреженията на основната честота.

Се отчитат хармоници от 2-а до 15-а за фазни токове и напрежения. (17-а хармоника ще бъде частично отчитана в стойността на 15-а хармоника. Това се дължи на принципите на цифровото измерване.)

Режими на измерване на напрежението

В зависимост от типа на приложението и наличните токови трансформатори, устройството може да бъде свързано или към напрежение на нулева последователност, линейно или фазно напрежение. Настройваемият параметър "Режим на измерване на напрежението" трябва да бъде зададен в съответствие с използваната връзка.

Налични режими:

"U0"

Устройството е свързано към напрежение на нулева последователност. Налична е насочена защита от късо съединение към земя. Измерване на линейно напрежение, измерване на енергия и защити при повишаване и понижаване на напрежението не са налични.

"1LL"

Устройството е свързано към линейно напрежение. Налични са измервания на напрежение в една фаза и защити при понижаване и повишаване на напрежението. Насочената защита от късо съединение към земя не е налична.

"1LN"

Устройството е свързано към едно фазно напрежение. Налични са измервания на напрежение в една фаза. В мрежи с заземена и компенсирана неутрална стъпка са налични защити при повишаване и понижаване на напрежението. Насочената защита от късо съединение към земя не е налична.

Симетрични съставки

В трифазна система напреженията и токовете могат да бъдат разграничени на симетрични съставки, съгласно Фортескю.

Симетричните съставки са:

Пряка последователност.
Обратна последователност.
Нулева последователност.

Контролирани обекти

Това устройство позволява контрол на до шест обекта, като прекъсвач, разделител или заземляващ нож. Контролът може да се осъществява по принципа "избор-стъпка" или "пряк контрол".