Nel senso classico, la protezione ad arco in Russia è una protezione ad alta velocità contro i cortocircuiti, basata sulla registrazione dello spettro luminoso di un arco elettrico aperto nella cabina di media tensione (KRU). Il metodo più diffuso per la registrazione dello spettro luminoso avviene tramite sensori ottici in fibra, utilizzati principalmente nel settore industriale. Con l'arrivo di nuovi prodotti nel campo della protezione ad arco nel settore residenziale, come i dispositivi AFDD modulari che funzionano su segnale di corrente, è crescente l'interesse verso questa tematica, poiché consentono di installare protezioni ad arco su linee secondarie, incluse scatole di distribuzione, cavi, giunzioni, prese, ecc.
Tuttavia, i produttori non forniscono molte informazioni dettagliate sui moduli (se qualcuno è in possesso di tali informazioni, sarei felice di ricevere link a fonti di tali informazioni). Invece, per quanto riguarda i sistemi di protezione ad arco per il settore industriale, esiste un manuale utente di 122 pagine che illustra dettagliatamente il principio di funzionamento.
Consideriamo, ad esempio, il sistema di protezione ad arco VAMP 321 di Schneider Electric, che include tutte le funzioni di protezione contro l'arco, come il sovraccarico di corrente e il controllo della presenza dell'arco.
Funzionalità
- Monitoraggio della corrente in tre fasi.
- Corrente di sequenza zero.
- Registri degli eventi, registrazione delle modalità di emergenza.
- Attivazione simultanea per corrente e luce, oppure solo per luce, oppure solo per corrente.
- Il tempo di attivazione dell'uscita con relè meccanico è inferiore a 7 ms; con una scheda IGBT opzionale, il tempo di attivazione si riduce a 1 ms.
- Zone di attivazione configurabili.
- Sistema continuo di autodiagnostica.
- Il dispositivo può essere utilizzato in vari sistemi di protezione ad arco per reti di distribuzione a bassa e media tensione.
- Il sistema di rilevamento degli archi e di protezione ad arco misura la corrente di cortocircuito e il segnale attraverso i canali del sensore di arco e, in caso di cortocircuito, minimizza il tempo di combustione scollegando rapidamente la corrente che alimenta l'arco.
Principio di correlazione delle matrici
Quando si impostano le condizioni di attivazione di un particolare stadio della protezione ad arco, viene applicata una somma logica alle uscite delle matrici di luce e corrente.
Se la soglia di protezione è selezionata solo in un'unica matrice, funziona sia in base alla condizione di corrente che a quella di luminosità, in questo modo è possibile configurare il sistema per funzionare solo con il segnale di corrente.
Segnali disponibili per il monitoraggio durante la programmazione delle soglie di protezione:
- Correnti nelle fasi.
- Corrente di sequenza zero.
- Tensioni lineari.
- Tensioni di fase.
- Tensione della sequenza zero.
- Frequenza.
- Somma delle correnti di fase.
- Corrente della sequenza diretta.
- Corrente della sequenza inversa.
- Valore relativo della corrente della sequenza inversa.
- Rapporto tra le correnti delle sequenze inversa e zero.
- Tensione della sequenza diretta.
- Tensione della sequenza inversa.
- Valore relativo della tensione della sequenza inversa.
- Valore medio della corrente nelle fasi (IL1+IL2+IL3)/3.
- Valore medio della tensione UL1, UL2, UL3.
- Valore medio della tensione U12, U23, U32.
- Coefficiente di distorsione non lineare IL1.
- Coefficiente di distorsione non lineare IL2.
- Coefficiente di distorsione non lineare IL3.
- Coefficiente di distorsione non lineare Ua.
- Valore quadratico medio IL1.
- Valore quadratico medio IL2.
- Valore quadratico medio IL3.
- Valore minimo IL1, IL2, IL3.
- Valore massimo IL1, IL2, IL3.
- Valore minimo U12, U23, U32.
- Valore massimo U12, U23, U32.
- Valore minimo UL1, UL2, UL3.
- Valore massimo UL1, UL2, UL3.
- Valore di fondo Uo.
- Valore quadratico medio Iо.
Registrazione dei modi di emergenza
La registrazione dei modi di emergenza può essere utilizzata per salvare tutti i segnali di misurazione (correnti, tensioni, informazioni sui stati degli ingressi e uscite digitali). Gli ingressi digitali includono anche i segnali di protezione ad arco.
Avvio registrazione
La registrazione può essere avviata tramite l'attivazione di qualsiasi soglia di protezione o tramite qualsiasi ingresso digitale. Il segnale di avvio è selezionato nella matrice dei segnali di uscita (segnale verticale DR). È possibile avviare la registrazione anche manualmente.
Autocontrollo
La memoria non volatile del dispositivo è realizzata utilizzando un condensatore di grande capacità e una memoria operativa a basso consumo energetico.
Quando la fonte di alimentazione aggiuntiva è attivata, il condensatore e la memoria volatile vengono alimentati dalla fonte interna. Quando la fonte di alimentazione è disattivata, la memoria volatile inizia a essere alimentata dal condensatore. Essa manterrà le informazioni fino a quando il condensatore sarà in grado di sostenere la tensione consentita. Per un ambiente con temperatura di +25°C, il tempo di funzionamento sarà di 7 giorni (l'alta umidità riduce questo parametro).
La memoria volatile non volatile è utilizzata per memorizzare le registrazioni sulle modalità di emergenza e il registro eventi.
Le funzioni del microcontrollore e l'integrità dei cavi ad esso collegati, insieme al corretto funzionamento del software, sono monitorati da una rete di autodiagnosi separata. Oltre al monitoraggio, questa rete tenta di riavviare il microcontrollore in caso di guasto. Se il riavvio non riesce, il dispositivo di autodiagnosi invia un segnale per iniziare l'indicatore di un danno interno permanente.
Se il dispositivo di autodiagnosi rileva un danno permanente, esso blocca altri relè di uscita (a parte il relè di uscita della funzione di autodiagnosi e i relè di uscita utilizzati dalla protezione contro le aree di arco).
Viene monitorata anche la fonte di alimentazione interna. In caso di mancanza di alimentazione aggiuntiva, viene automaticamente inviato un segnale di allerta. Ciò significa che il relè di uscita del danno interno è sotto tensione, se la fonte di alimentazione aggiuntiva è attivata e non sono stati rilevati danni interni.
Viene effettuato il controllo dell'unità centrale, dei dispositivi di input/output e dei sensori.
Misurazioni utilizzate dalla funzione di protezione contro le aree di arco
Le misurazioni della corrente nelle tre fasi e la corrente di guasto a terra per la protezione contro le aree di arco vengono effettuate dall'elettronica. L'elettronica confronta i livelli di corrente con i valori delle impostazioni di attivazione e fornisce segnali binari “I>>” o “Io>>” per la funzione di protezione contro le aree di arco in caso di superamento del limite. Vengono considerati tutti i componenti delle correnti.
I segnali “I>>” e “Io>>” sono collegati al chip FPGA, che svolge la funzione di protezione contro le aree di arco. La precisione di misurazione per la protezione contro le aree di arco è ± 15% a 50Hz.
Armoniche e distorsione armonica totale (THD)
Il dispositivo calcola la THD come percentuale delle correnti e delle tensioni alla frequenza fondamentale.
Si considerano le armoniche dalla seconda alla quindicesima per le correnti e le tensioni di fase. (La diciassettesima armonica sarà parzialmente considerata nel valore della quindicesima armonica. Questo avviene a causa dei principi di misurazione digitale.)
Modalità di misurazione della tensione
A seconda del tipo di applicazione e dei trasformatori di corrente disponibili, il dispositivo può essere collegato o alla tensione di sequenza zero, alla tensione lineare o alla tensione di fase. Il parametro configurabile "Modalità di misurazione della tensione" deve essere impostato in base al tipo di connessione utilizzata.
Modalità disponibili:
"U0"
Il dispositivo è collegato alla tensione di sequenza zero. È disponibile la protezione direzionale contro i cortocircuiti a terra. La misurazione della tensione lineare, la misurazione dell'energia e le protezioni per l'innalzamento e l'abbassamento della tensione non sono disponibili.
"1LL"
Il dispositivo è collegato alla tensione lineare. È disponibile la misurazione della tensione in una fase e le protezioni per l'abbassamento e l'innalzamento della tensione. La protezione direzionale contro i cortocircuiti a terra non è disponibile.
"1LN"
Il dispositivo è collegato a una tensione di fase. È disponibile la misurazione della tensione in una fase. Nelle reti con neutro a terra e compensato sono disponibili le protezioni per l'abbassamento e l'innalzamento della tensione. La protezione direzionale contro i cortocircuiti a terra non è disponibile.
Componenti simmetriche
In un sistema trifase, le tensioni e le correnti possono essere scomposte in componenti simmetriche secondo Fortescue.
Le componenti simmetriche sono:
- Sequenza diretta.
- Sequenza inversa.
- Sequenza zero.
Oggetti controllati
Questo dispositivo consente di controllare fino a sei oggetti, come interruttori, sezionatori o coltelli di messa a terra. Il controllo può avvenire secondo il principio "selezione-azione" o "controllo diretto".
Funzioni logiche
Il dispositivo supporta la logica programmabile dell'utente per espressioni logiche sui segnali.
Le funzioni disponibili sono:
- E.
- O.
- O esclusivo.
- NON.
- COUNTERs.
- Flip-flop RS & D.
Fonte: habr.com
