🥇Boogbeschermingssysteem met activering op basis van stroomsignaal

In de klassieke zin is boogbescherming in Rusland een snelle bescherming tegen kortsluitingen, gebaseerd op de registratie van het lichtspectrum van een open elektrische boog in een schakelstation. De meest voorkomende methode van registratie van het lichtspectrum is via vezeloptische sensoren, die voornamelijk in de industrie worden toegepast. Met de opkomst van nieuwe producten op het gebied van boogbescherming in de residentiële sector, met name modulair AFDD's die werken op stroomsignalen, is de interesse in dit onderwerp toegenomen. Deze stellen in staat om boogbescherming in te stellen op aftakkingen, waaronder verdeeldozen, kabels, verbindingen, stopcontacten, enzovoort.

Echter, fabrikanten zijn niet erg spraakzaam over de gedetailleerde constructie van modulaire producten (als iemand dergelijke informatie heeft, ben ik blij met links naar de bronnen van die informatie). Anderzijds zijn er boogbeschermingssystemen voor de industrie, met een gedetailleerde gebruikershandleiding van 122 pagina's, waarin het principe van werking uitgebreid wordt uitgelegd.

Laten we als voorbeeld het boogbeschermingssysteem VAMP 321 van Schneider Electric bekijken, dat alle functies van boogbescherming omvat, zoals overbelasting en controle van de aanwezigheid van een boog.

Functionaliteit

Stroomcontrole in drie fasen.
Stroom van de nulvolgorde.
Gebeurtenislogboeken, registratie van noodmodi.
Activering kan ofwel tegelijkertijd op stroom en licht zijn, of alleen op licht, of alleen op stroom.
De responstijd van de uitgang met een mechanisch relais is minder dan 7 ms, met een optionele IGBT-kaart wordt de responstijd teruggebracht tot 1 ms.
Instelbare activeringszones.
Continue zelfcontrole systeem.
Het apparaat kan worden gebruikt in verschillende boogbeschermingssystemen voor laag- en middelspanningsnetten.
Het systeem voor het detecteren van boogflitsen en boogbescherming meet de kortsluitstroom en signalen via de kanalen van de boogsensor en minimaliseert, in geval van een kortsluiting, de brandduur door snel de stroom die de boog voedt, uit te schakelen.

Correlation principle of matrices

Bij het instellen van de activeringsvoorwaarden voor een specifieke fase van boogbescherming wordt logische somatie toegepast op de uitgangen van de licht- en stroommatrices.

Als de beschermingsstap slechts in één matrix is geselecteerd, werkt deze ofwel op basis van stroomcondities of op basis van lichtsignalen, zodat het systeem kan worden ingesteld om alleen op stroomsignalen te werken.

Signalering beschikbaar voor controle bij het programmeren van beschermingsstappen:

Stromen in de fasen.
Stroom van de nulvolgorde.
Lijnspanningen.
Fasenspanningen.
Spanning van de nulvolgorde.
Frequentie.
Som van de fasestromen.
Stroom van de rechtstreekse volgorde.
Stroom van de omgekeerde volgorde.
Relatieve waarde van de omgekeerde volgorde stroom.
Verhouding van de omgekeerde en nulvolgorde stromen.
Spanning van de rechtstreekse volgorde.
Spanning van de omgekeerde volgorde.
Relatieve waarde van de omgekeerde volgorde spanning.
Gemiddelde waarde van de stromen in de fasen (IL1+IL2+IL3)/3.
Gemiddelde waarde van de spanningen UL1, UL2, UL3.
Gemiddelde waarde van de spanningen U12, U23, U32.
Coefficient van niet-lineaire vervormingen IL1.
Coefficient van niet-lineaire vervormingen IL2.
Coefficient van niet-lineaire vervormingen IL3.
Coefficient van niet-lineaire vervormingen Ua.
Gemiddelde kwadratische waarde IL1.
Gemiddelde kwadratische waarde IL2.
Gemiddelde kwadratische waarde IL3.
Minimale waarde IL1, IL2, IL3.
Maximale waarde IL1, IL2, IL3.
Minimale waarde U12, U23, U32.
Maximale waarde U12, U23, U32.
Minimale waarde UL1, UL2, UL3.
Maximale waarde UL1, UL2, UL3.
Achtergrondwaarde Uo.
Gemiddelde kwadratische waarde Iо.

Registratie van noodmodi

De registratie van noodmodi kan worden gebruikt om alle meetsignalen (stromen, spanningen, informatie over de toestanden van digitale ingangen en uitgangen) op te slaan. Digitale ingangen omvatten ook signalen van boogbescherming.

Start registratie

De registratie kan worden gestart door het in werking stellen of activeren van een beschermingsstap of door een digitale ingang. Het startsignaal wordt geselecteerd in de matrix van uitgangssignalen (verticaal signaal DR). Ook kan registratie handmatig worden gestart.

Zelfcontrole

De energieonafhankelijke geheugen van het apparaat is gerealiseerd met behulp van een grote capaciteit condensator en energiezuinige RAM.

Wanneer de extra voeding is ingeschakeld, worden de condensator en het RAM-geheugen gevoed vanuit de interne bron. Wanneer de voeding is uitgeschakeld, begint het RAM-geheugen stroom te ontvangen van de condensator. Het zal informatie behouden zolang de condensator in staat is om de toegestane spanning te handhaven. Voor een omgeving met een temperatuur van +25°C bedraagt de operationele tijd 7 dagen (een hoge luchtvochtigheid verlaagt dit aantal).

Non-volatiel RAM-geheugen wordt gebruikt voor het opslaan van gegevens over noodsituaties en het logboek van gebeurtenissen.

De functies van de microcontroller en de integriteit van de daaraan gekoppelde draden, samen met de correctheid van de software, worden gecontroleerd door een apart zelfcontrole-netwerk. Naast controle probeert dit netwerk de microcontroller opnieuw op te starten in het geval van een storing. Als de herstart mislukt, geeft het zelfcontrolesysteem een signaal af om te beginnen met de indicatie van een blijvende interne schade.

Indien het zelfcontrolesysteem blijvende schade detecteert, vergrendelt het andere uitgangsrelais (behalve het uitgangsrelais van de zelfcontrolefunctie en de uitgangsrelais die door de boogbeveiliging worden gebruikt).

Ook de interne voeding wordt gecontroleerd. Bij het ontbreken van extra voeding wordt automatisch een alarmsignaal afgegeven. Dit betekent dat het uitgangsrelais voor interne schade onder spanning staat, zolang de extra voeding is ingeschakeld en er geen interne schade is gedetecteerd.

De centrale eenheid, invoer- en uitvoerapparaten en sensoren worden gecontroleerd.

Metingen die worden gebruikt voor de boogbeveiligingsfunctie

De stroommetingen in de drie fasen en de aardingsstroom voor boogbeveiliging worden uitgevoerd door de elektronica. De elektronica vergelijkt de stroomniveaus met de instelpuntwaarden en geeft binaire signalen “I>>” of “Io>>” voor de boogbeveiligingsfunctie in geval van overschrijding van de grenswaarden. Alle componenten van de stromen worden in aanmerking genomen.

De signalen “I>>” en “Io>>” zijn verbonden met de FPGA-chip die de boogbeveiligingsfunctie uitvoert. De meetnauwkeurigheid voor de boogbeveiliging bedraagt ± 15% bij 50Hz.

Harmonischen en totale verstoring (THD)

Het apparaat berekent THD als een percentage van de stromen en spanningen op de basisfrequentie.

Harmonischen van de 2e tot de 15e worden meegenomen voor fase en spanning. (De 17e harmonische wordt gedeeltelijk meegenomen in de waarde van de 15e harmonische. Dit gebeurt door de principes van digitale metingen.)

Meetmodi voor spanning

Afhankelijk van het type toepassing en de aanwezige stroomtransformatoren kan het apparaat worden aangesloten op de nulvolgorde spanning, lijn- of fase spanning. De instelbare parameter “Meetmodus spanning” moet worden ingesteld volgens de gebruikte verbinding.

Beschikbare modi:

“U0”

Het apparaat is aangesloten op de nulvolgorde spanning. Beschikbare gerichte bescherming tegen aardfouten. Meting van lijnspanning, energiemeting en bescherming tegen hoge en lage spanning zijn niet beschikbaar.

“1LL”

Het apparaat is aangesloten op lijnspanning. Fase spanningsmeting en bescherming tegen hoge en lage spanning zijn beschikbaar. Gerichte bescherming tegen aardfouten is niet beschikbaar.

“1LN”

Het apparaat is aangesloten op één fase spanning. Fase spanningsmeting is beschikbaar. In netwerken met een niet-geaarde en gecompenseerde nul zijn bescherming tegen hoge en lage spanning beschikbaar. Gerichte bescherming tegen aardfouten is niet beschikbaar.

Symmetrische componenten

In een driefasig systeem kunnen spanningen en stromen worden ontleed in symmetrische componenten volgens Fortescue.

Symmetrische componenten zijn:

Directe volgorde.
Inverse volgorde.
Nulvolgorde.

Gecapteerde objecten

Dit apparaat stelt in staat om tot zes objecten te controleren, zoals een schakelaar, ontkoppelaar of aardingsmes. Controle kan plaatsvinden op basis van het principe “keuze-actie” of “directe controle”.