En el sentido clásico, la protección contra arcos eléctricos en Rusia es una protección de respuesta rápida contra cortocircuitos, basada en el registro del espectro de luz de un arco eléctrico abierto en equipos de distribución de energía (KRU). El método más común para registrar el espectro de luz es a través de sensores de fibra óptica, utilizado principalmente en el sector industrial. Sin embargo, con la aparición de nuevos productos en el área de protección contra arcos en el sector residencial, específicamente los dispositivos modulares AFDD que funcionan mediante señales de corriente, que permiten establecer protección contra arcos en líneas de salida, incluidas cajas de distribución, cables, conexiones, enchufes, etc., el interés en este tema está creciendo.
Sin embargo, los fabricantes no suelen divulgar información detallada sobre la estructura de los productos modulares (si alguien tiene dicha información, estaré encantado de recibir enlaces a las fuentes). En contraste, existen sistemas de protección contra arcos para el sector industrial, con manuales de usuario que abarcan hasta 122 páginas, donde se explica en detalle el principio de funcionamiento.
Tomemos, por ejemplo, el sistema de protección contra arcos VAMP 321 de Schneider Electric, que incluye todas las funciones necesarias para la protección contra arcos, tales como sobrecarga de corriente y control de detección de arcos.
Funcionalidad
- Control de corriente en tres fases.
- Corriente de secuencia cero.
- Registros de eventos, grabación de modos de falla.
- Activación simultánea por corriente y luz, o solo por luz, o solo por corriente.
- El tiempo de activación de la salida con relé mecánico es inferior a 7 ms; con la opción de una tarjeta IGBT, el tiempo de activación se reduce a 1 ms.
- Zonas de activación configurables.
- Sistema continuo de autocomprobación.
- El dispositivo se puede utilizar en diversos sistemas de protección contra arcos en redes de distribución de baja y media tensión.
- El sistema de detección de arcos y protección contra arcos mide la corriente de cortocircuito y la señal a través de los canales del sensor de arco y, en caso de un cortocircuito, minimiza el tiempo de combustión desconectando rápidamente la corriente que alimenta el arco.
Principio de correlación de matrices
Al establecer las condiciones de activación de un determinado nivel de protección contra arcos, se aplica la suma lógica a las salidas de matrices de luz y corriente.
Si se selecciona un solo nivel de protección en una matriz, funciona ya sea por la condición de corriente o por la de luz, permitiendo así configurar el sistema para operar únicamente con la señal de corriente.
Señales disponibles para el control al programar los niveles de protección:
- Corrientes en las fases.
- Corriente de secuencia cero.
- Tensiones lineales.
- Tensiones de fase.
- Tensión de secuencia cero.
- Frecuencia.
- Suma de corrientes de fase.
- Corriente de secuencia directa.
- Corriente de secuencia inversa.
- Valor relativo de la corriente de secuencia inversa.
- Relación entre las corrientes de secuencia inversa y cero.
- Tensión de secuencia directa.
- Tensión de secuencia inversa.
- Valor relativo de la tensión de secuencia inversa.
- Valor medio de la corriente en las fases (IL1+IL2+IL3)/3.
- Valor medio de la tensión UL1,UL2,UL3.
- Valor medio de la tensión U12,U23,U32.
- Coeficiente de distorsión no lineal IL1.
- Coeficiente de distorsión no lineal IL2.
- Coeficiente de distorsión no lineal IL3.
- Coeficiente de distorsión no lineal Ua.
- Valor cuadrático medio IL1.
- Valor cuadrático medio IL2.
- Valor cuadrático medio IL3.
- Valor mínimo IL1,IL2,IL3.
- Valor máximo IL1,IL2,IL3.
- Valor mínimo U12,U23,U32.
- Valor máximo U12,U23,U32.
- Valor mínimo UL1,UL2,UL3.
- Valor máximo UL1,UL2,UL3.
- Valor de fondo Uo.
- Valor cuadrático medio Iо.
Registro de modos de fallo
El registro de modos de fallo puede ser utilizado para guardar todas las señales de medición (corrientes, tensiones, información sobre los estados de las entradas y salidas digitales). Las entradas digitales también incluyen señales de protección por arco.
Iniciar registro
El registro puede ser iniciado por la activación de cualquier nivel de protección o cualquier entrada digital. La señal de inicio se selecciona en la matriz de señales de salida (señal vertical DR). También se puede iniciar el registro manualmente.
Autocomprobación
La memoria no volátil del dispositivo se implementa utilizando un condensador de gran capacidad y memoria RAM de bajo consumo energético.
Cuando la fuente de alimentación adicional está encendida, el condensador y la memoria RAM se alimentan de la fuente interna. Cuando la fuente de alimentación está desconectada, la memoria RAM comienza a recibir energía del condensador. Mantendrá la información mientras el condensador sea capaz de mantener un voltaje aceptable. Para una habitación a +25°C, el tiempo de funcionamiento será de 7 días (la alta humedad reduce este parámetro).
La memoria RAM no volátil se utiliza para almacenar registros de modos de emergencia y el diario de eventos.
Las funciones del microcontrolador y la integridad de los cables asociados, junto con el correcto funcionamiento del software, son controladas por una red de auto-monitorización separada. Además del monitoreo, esta red intenta reiniciar el microcontrolador en caso de falla. Si el reinicio falla, el dispositivo de auto-monitoreo envía una señal para iniciar la indicación de un daño interno permanente.
En caso de que el dispositivo de auto-monitoreo detecte un daño permanente, bloquea otros relés de salida (excepto el relé de salida de la función de auto-monitoreo y los relés de salida utilizados por la protección contra arco).
También se controla la fuente de alimentación interna. En caso de que no haya alimentación adicional, se envía automáticamente una señal de alarma. Esto significa que el relé de salida de daño interno está bajo tensión, si la fuente de alimentación adicional está encendida y no se detectan daños internos.
Se lleva a cabo el control de la unidad central, los dispositivos de entrada/salida y los sensores.
Mediciones utilizadas por la función de protección contra arco.
Las mediciones de corriente en las tres fases y la corriente de cortocircuito a tierra para la protección contra arco son realizadas por la electrónica. La electrónica compara los niveles de corriente con los valores de ajuste de disparo y emite señales binarias “I>>” o “Io>>” para la función de protección contra arco en caso de exceso del límite. Se toman en cuenta todas las componentes de las corrientes.
Las señales “I>>” y “Io>>” están relacionadas con el chip FPGA, que realiza la función de protección contra arco. La precisión de la medición para la protección contra arco es de ± 15% a 50Hz.
Armónicos y distorsión armónica total (THD).
El dispositivo calcula el THD como un porcentaje de las corrientes y voltajes a la frecuencia fundamental.
Se consideran armónicos del 2.º al 15.º para las corrientes y tensiones de fase. (El 17.º armónico será parcialmente considerado en el valor del 15.º armónico. Esto se debe a los principios de medición digital.)
Modos de medición de tensión
Dependiendo del tipo de aplicación y de los transformadores de corriente disponibles, el dispositivo puede conectarse ya sea a la tensión de secuencia cero, a la tensión lineal o a la tensión de fase. El parámetro ajustable “Modo de medición de tensión” debe establecerse de acuerdo con la conexión utilizada.
Modos disponibles:
“U0”
El dispositivo está conectado a la tensión de secuencia cero. Está disponible la protección direccional contra cortocircuitos a tierra. La medición de tensión lineal, la medición de energía y la protección contra sobre tensión y bajo tensión no están disponibles.
“1LL”
El dispositivo está conectado a la tensión lineal. Está disponible la medición de tensión en una fase y la protección contra bajo tensión y sobre tensión. La protección direccional contra cortocircuitos a tierra no está disponible.
“1LN”
El dispositivo está conectado a una tensión de fase. Está disponible la medición de tensión en una fase. En redes con neutro a tierra y con compensación, están disponibles las protecciones contra bajo tensión y sobre tensión. La protección direccional contra cortocircuitos a tierra no está disponible.
Componentes simétricos
En un sistema trifásico, las tensiones y corrientes pueden descomponerse en componentes simétricos, de acuerdo con Fortescue.
Los componentes simétricos son:
- Secuencia directa.
- Secuencia inversa.
- Secuencia cero.
Objetos controlados
Este dispositivo permite controlar hasta seis objetos, como interruptores, seccionadores o cuchillas de tierra. El control puede realizarse bajo el principio de “selección-acción” o “control directo”.
Funciones lógicas
El dispositivo admite lógica de usuario programable para expresiones lógicas de señales.
Las funciones disponibles son:
- Y.
- O.
- O exclusivo.
- No.
- Contadores.
- Flips-flops RS & D.
Fuente: habr.com
