Dans sa compréhension classique, la protection contre les arcs en Russie consiste en une protection rapide contre les courts-circuits, fondée sur l'enregistrement du spectre lumineux d'un arc électrique ouvert dans un tableau de distribution, la méthode d'enregistrement la plus répandue étant celle utilisant des capteurs à fibres optiques, principalement utilisée dans le secteur industriel. Cependant, avec l'émergence de nouveaux produits dans le domaine de la protection contre les arcs dans le secteur résidentiel, notamment les dispositifs modulaires AFDD fonctionnant par signal de courant, permettant d'installer une protection contre les arcs sur les lignes de dérivation, y compris les boîtes de distribution, les câbles, les connexions, les prises, etc., l'intérêt pour ce sujet croît.
Cependant, les fabricants ne sont pas très enclins à diffuser des informations détaillées sur la conception des produits modulaires (si quelqu'un possède de telles informations, je serais ravi d'obtenir des liens vers les sources de ces informations). En revanche, pour les systèmes de protection contre les arcs destinés au secteur industriel, il existe un manuel utilitaire détaillé de 122 pages présentant en détail le principe de fonctionnement.
Prenons comme exemple le système de protection contre les arcs VAMP 321 de Schneider Electric, qui inclut toutes les fonctions de protection contre les arcs, telles que la surcharge de courant et le contrôle de la présence de l'arc.
Fonctionnalités
- Surveillance du courant sur trois phases.
- Courant de zéro séquence.
- Journaux d'événements, enregistrement des modes d'urgence.
- Déclenchement soit simultanément par courant et lumière, soit uniquement par lumière, soit uniquement par courant.
- Le temps de déclenchement de la sortie avec relais mécanique est inférieur à 7 ms, avec une carte IGBT optionnelle, le temps de déclenchement est réduit à 1 ms.
- Zones de déclenchement configurables.
- Système de contrôle continu.
- L'appareil peut être utilisé dans divers systèmes de protection contre les arcs des réseaux de distribution basse et moyenne tension.
- Le système de détection des arcs et de protection contre les arcs mesure le courant de court-circuit et le signal à travers les canaux du capteur d'arc et, en cas de court-circuit, minimise le temps de combustion en coupant rapidement l'alimentation du courant alimentant l'arc.
Principe de corrélation des matrices
Lors de la définition des conditions d'activation d'un certain niveau de protection contre les arcs, une somme logique est appliquée aux sorties des matrices de lumière et de courant.
Si un niveau de protection est choisi uniquement dans une matrice, il fonctionne soit selon une condition de courant, soit selon une condition de lumière, permettant ainsi de configurer le système pour fonctionner uniquement selon un signal de courant.
Signaux disponibles pour le contrôle lors de la programmation des niveaux de protection :
- Courants dans les phases.
- Courant de zéro séquence.
- Tensions linéaires.
- Tensions de phase.
- Tension de séquence nulle.
- Fréquence.
- Somme des courants de phase.
- Courant de séquence directe.
- Courant de séquence inverse.
- Valeur relative du courant de séquence inverse.
- Ratio des courants de séquence inverse et nulle.
- Tension de séquence directe.
- Tension de séquence inverse.
- Valeur relative de la tension de séquence inverse.
- Valeur moyenne du courant dans les phases (IL1+IL2+IL3)/3.
- Valeur moyenne de la tension UL1, UL2, UL3.
- Valeur moyenne de la tension U12, U23, U32.
- Coefficient de distorsion non linéaire IL1.
- Coefficient de distorsion non linéaire IL2.
- Coefficient de distorsion non linéaire IL3.
- Coefficient de distorsion non linéaire Ua.
- Valeur efficace IL1.
- Valeur efficace IL2.
- Valeur efficace IL3.
- Valeur minimale IL1, IL2, IL3.
- Valeur maximale IL1, IL2, IL3.
- Valeur minimale U12, U23, U32.
- Valeur maximale U12, U23, U32.
- Valeur minimale UL1, UL2, UL3.
- Valeur maximale UL1, UL2, UL3.
- Valeur de fond Uo.
- Valeur efficace Io.
Enregistrement des modes d'urgence
L'enregistrement des modes d'urgence peut être utilisé pour sauvegarder tous les signaux de mesure (courants, tensions, information sur l'état des entrées et sorties numériques). Les entrées numériques comprennent également les signaux de protection par arc.
Démarrage de l'enregistrement
L'enregistrement peut être démarré par le déclenchement de n'importe quel niveau de protection ou par n'importe quelle entrée numérique. Le signal de démarrage est sélectionné dans la matrice des signaux de sortie (signal vertical DR). L'enregistrement peut également être démarré manuellement.
Autosurveillance
La mémoire non volatile de l'appareil est réalisée à l'aide d'un condensateur de grande capacité et de mémoire vive à faible consommation.
Lorsque la source d'alimentation supplémentaire est activée, le condensateur et la mémoire vive sont alimentés par la source interne. Lorsque l'alimentation est désactivée, la mémoire vive commence à être alimentée par le condensateur. Elle conserve les informations tant que le condensateur peut maintenir une tension acceptable. Pour une pièce à +25°C, le temps de fonctionnement sera de 7 jours (une humidité élevée réduit cette durée).
La mémoire vive non volatile est utilisée pour stocker des enregistrements sur les modes de défaillance et le journal des événements.
Les fonctions du microcontrôleur et l'intégrité des fils qui lui sont associés, ainsi que l'intégrité du logiciel, sont contrôlées par un réseau de auto-surveillance. En plus de la surveillance, ce réseau tente de redémarrer le microcontrôleur en cas de défaillance. Si le redémarrage échoue, l'appareil de auto-surveillance émet un signal pour indiquer un dommage interne permanent.
Si l'appareil de auto-surveillance détecte un dommage permanent, il bloque les autres relais de sortie (à l'exception du relais de sortie de la fonction de auto-surveillance et des relais de sortie utilisés pour la protection contre les arcs électriques).
La source d'alimentation interne est également surveillée. En cas d'absence de source d'alimentation supplémentaire, un signal d'alarme est automatiquement émis. Cela signifie que le relais de sortie de dommage interne est sous tension, si la source d'alimentation supplémentaire est activée et que aucun dommage interne n'est détecté.
La centralité de l'unité centrale, des dispositifs d'entrée/sortie et des capteurs est contrôlée.
Mesures utilisées pour la fonction de protection contre les arcs électriques.
Les mesures de courant dans trois phases et le courant de court-circuit à la terre pour la protection contre les arcs électriques sont effectuées par l'électronique. L'électronique compare les niveaux de courant avec les valeurs de seuil d'activation et émet des signaux binaires “I>>” ou “Io>>” pour la fonction de protection contre les arcs électriques en cas de dépassement des limites. Tous les composants de courant sont pris en compte.
Les signaux “I>>” et “Io>>” sont liés à la puce FPGA, qui réalise la fonction de protection contre les arcs électriques. La précision de mesure pour la protection contre les arcs électriques est de ± 15% à 50Hz.
Harmoniques et distorsion totale de tension (THD).
L'appareil calcule le THD en pourcentage des courants et des tensions à la fréquence fondamentale.
Les harmoniques de la 2ème à la 15ème sont prises en compte pour les courants et tensions de phase. (La 17ème harmonique sera partiellement incluse dans la valeur de la 15ème harmonique. Cela est dû aux principes de mesure numérique.)
Modes de mesure de la tension
Selon le type d'application et les transformateurs de courant disponibles, l'appareil peut être connecté soit à la tension de séquence nulle, à la tension linéaire ou à la tension de phase. Le paramètre réglable "Mode de mesure de la tension" doit être configuré conformément à la connexion utilisée.
Modes disponibles :
"U0"
L'appareil est connecté à la tension de séquence nulle. La protection directionnelle contre les courts-circuits à la terre est disponible. La mesure de la tension linéaire, la mesure de l'énergie et les protections par élévation et abaissement de tension ne sont pas disponibles.
"1LL"
L'appareil est connecté à la tension linéaire. La mesure de la tension dans une phase et les protections par abaissement et élévation de tension sont disponibles. La protection directionnelle contre les courts-circuits à la terre n'est pas disponible.
"1LN"
L'appareil est connecté à une tension de phase unique. La mesure de la tension dans une phase est disponible. Dans les réseaux avec une neutre à mise à la terre solide et compensée, les protections par abaissement et élévation de tension sont disponibles. La protection directionnelle contre les courts-circuits à la terre n'est pas disponible.
Composantes symétriques
Dans un système triphasé, les tensions et courants peuvent être décomposés en composantes symétriques, selon Fortescue.
Les composantes symétriques sont :
- Séquence directe.
- Séquence inverse.
- Séquence nulle.
Objets contrôlés
Cet appareil permet de contrôler jusqu'à six objets, tels qu'un disjoncteur, un sectionneur ou une lame de mise à la terre. Le contrôle peut s'effectuer selon le principe "sélection-action" ou "contrôle direct".
Fonctions logiques
L'appareil prend en charge la logique utilisateur programmée pour les expressions logiques des signaux.
Les fonctions disponibles sont :
- ET.
- OU.
- OU exclusif.
- NON.
- COMPTEURS.
- Bascules RS & D.
Source : habr.com
