🥇System ochrony łukowej z możliwością uruchamiania na podstawie sygnału prądowego

W klasycznym rozumieniu ochrona łukowa w Rosji to szybka ochrona przed zwarciami, oparta na rejestracji widma światła otwartego łuku elektrycznego w KRU. Najbardziej rozpowszechnioną metodą rejestracji widma światła są czujniki światłowodowe, stosowane głównie w sektorze przemysłowym, jednak wraz z pojawieniem się nowych produktów w dziedzinie ochrony łukowej w sektorze mieszkaniowym, a mianowicie modułowych AFDD działających na sygnale prądowym, które pozwalają na zainstalowanie ochrony łukowej na odgałęziających się liniach, w tym w skrzynkach rozdzielczych, kablach, połączeniach, gniazdkach itd., rośnie zainteresowanie tym tematem.

Jednak producenci nie rozpowszechniają zbytnio szczegółowych informacji na temat budowy modułowych produktów (jeśli ktoś posiada takie informacje, będę tylko wdzięczny za linki do źródeł tych informacji), co innego jednak systemy ochrony łukowej dla sektora przemysłowego, z szczegółową instrukcją obsługi na 122 strony, w której dokładnie opisano zasadę działania.

Rozważmy dla przykładu system ochrony łukowej VAMP 321 od Schneider Electric, który zawiera wszystkie funkcje ochrony przed łukiem, takie jak przeciążenie prądowe i kontrola obecności łuku.

Funkcjonalność

Kontrola prądu w trzech fazach.
Prąd zerowej sekwencji.
Dzienniki zdarzeń, rejestracja trybów awaryjnych.
Wyzwolenie albo jednocześnie po prądzie i świetle, albo tylko po świetle, albo tylko po prądzie.
Czas wyzwolenia wyjścia z mechanicznym przekaźnikiem poniżej 7 ms, z opcjonalną kartą IGBT czas wyzwolenia skraca się do 1 ms.
Konfigurowalne strefy wyzwolenia.
Ciągły system samo-monitorowania.
Urządzenie może być stosowane w różnych systemach ochrony łukowej rozdzielnic niskiego i średniego napięcia.
System wykrywania wybuchów łuku i ochrony łukowej mierzy prąd zwarcia i sygnał przez kanały czujnika łuku i w przypadku wystąpienia zwarcia minimalizuje czas zapłonu, szybko odłączając zasilanie prądu zasilającego łuk.

Zasada korelacji macierzy

Przy ustalaniu warunków aktywacji konkretnego etapu ochrony łukowej stosuje się logiczne sumowanie do wyjść macierzy światła i prądu.

Jeśli stopień ochrony jest wybrany tylko w jednej matrycy, działa albo według warunku prądowego, albo świetlnego, co pozwala ustawić system na pracę tylko na sygnale prądowym.

Sygnały dostępne do kontroli podczas programowania stopni ochrony:

Prądy w fazach.
Prąd zerowej sekwencji.
Napięcia liniowe.
Napięcia fazowe.
Napięcie zerowej sekwencji.
Częstotliwość.
Suma prądów fazowych.
Prąd w prostej sekwencji.
Prąd w odwrotnej sekwencji.
Wartość względna prądu w odwrotnej sekwencji.
Stosunek prądów w odwrotnej i zerowej sekwencji.
Napięcie w prostej sekwencji.
Napięcie w odwrotnej sekwencji.
Wartość względna napięcia w odwrotnej sekwencji.
Średnia wartość prądu w fazach (IL1+IL2+IL3)/3.
Średnia wartość napięcia UL1, UL2, UL3.
Średnia wartość napięcia U12, U23, U32.
Współczynnik nieliniowych zniekształceń IL1.
Współczynnik nieliniowych zniekształceń IL2.
Współczynnik nieliniowych zniekształceń IL3.
Współczynnik nieliniowych zniekształceń Ua.
Wartość skuteczna IL1.
Wartość skuteczna IL2.
Wartość skuteczna IL3.
Minimalna wartość IL1, IL2, IL3.
Maksymalna wartość IL1, IL2, IL3.
Minimalna wartość U12, U23, U32.
Maksymalna wartość U12, U23, U32.
Minimalna wartość UL1, UL2, UL3.
Maksymalna wartość UL1, UL2, UL3.
Wartość tła Uo.
Wartość skuteczna Io.

Rejestracja trybów awaryjnych.

Rejestracja trybów awaryjnych może być użyta do zapisania wszystkich sygnałów pomiarowych (prądy, napięcia, informacje o stanach cyfrowych wejść i wyjść). Cyfrowe wejścia obejmują również sygnały ochrony łukowej.

Uruchomienie rejestracji.

Rejestracja może być uruchomiona przez aktywację dowolnego stopnia ochrony lub przez jakiekolwiek cyfrowe wejście. Sygnał uruchamiający jest wybierany w matrycy sygnałów wyjściowych (wertykalny sygnał DR). Rejestracja może być również uruchomiona ręcznie.

Autokontrola.

Pamięć nieulotna urządzenia została zrealizowana przy użyciu dużej pojemności kondensatora oraz pamięci operacyjnej o niskim zużyciu energii.

Gdy dodatkowe zasilanie jest włączone, kondensator i pamięć RAM zasilane są z wewnętrznego źródła. Gdy zasilanie jest wyłączone, pamięć RAM zaczyna pobierać energię z kondensatora. Będzie przechowywać informacje tak długo, jak kondensator będzie w stanie utrzymać dopuszczalne napięcie. W przypadku pomieszczenia o temperaturze +25°C czas pracy wynosi 7 dni (wysoka wilgotność obniża ten parametr).

Pamięć operacyjna bez zasilania służy do przechowywania zapisów o stanach awaryjnych oraz dziennika zdarzeń.

Funkcje mikrokontrolera oraz integralność związanych z nim przewodów, obok poprawności oprogramowania, są kontrolowane przez oddzielną sieć samokontroli. Oprócz kontroli, sieć ta próbuje zresetować mikrokontroler w przypadku awarii. Jeśli reset się nie powiedzie, urządzenie samokontroli wysyła sygnał o rozpoczęciu wskazania o stałym uszkodzeniu wewnętrznym.

W przypadku, gdy urządzenie samokontroli wykryje stałe uszkodzenie, blokuje inne wyjściowe przekaźniki (poza przekaźnikiem funkcji samokontroli oraz przekaźnikami wyjściowymi zastosowanymi w zabezpieczeniu łukowym).

Również kontrolowane jest wewnętrzne źródło zasilania. W przypadku braku dodatkowego zasilania automatycznie zostaje wysłany sygnał alarmowy. Oznacza to, że wyjściowe przekaźniki uszkodzenia wewnętrznego są pod napięciem, jeśli dodatkowe źródło zasilania jest włączone i nie wykryto uszkodzeń wewnętrznych.

Kontrolowany jest centralny blok, urządzenia wejścia/wyjścia oraz czujniki.

Pomiarami wykorzystywanymi w funkcji ochrony łukowej

Pomiar prądu w trzech fazach oraz prądu upływu dla ochrony łukowej jest realizowany przez elektronikę. Elektronika porównuje poziomy prądu z wartościami ustawień zadziałania i wydaje sygnały binarne „I>>” lub „Io>>” dla funkcji ochrony łukowej w przypadku przekroczenia limitu. Uwzględniane są wszystkie składniki prądów.

Sygnały „I>>” i „Io>>” są powiązane z układem FPGA, który realizuje funkcję ochrony łukowej. Dokładność pomiaru dla ochrony łukowej wynosi ± 15% przy 50 Hz.

Harmoniczne i całkowita nieliniowość (THD)

Urządzenie oblicza THD jako procent prądów i napięć na podstawowej częstotliwości.

Harmoniki od 2 do 15 są brane pod uwagę dla prądów i napięć fazowych. (17. harmoniczna będzie częściowo uwzględniona w wartości 15. harmonicznej. Dzieje się tak z powodu zasad pomiarów cyfrowych.)

Tryby pomiaru napięcia

W zależności od rodzaju zastosowania i dostępnych transformatorów prądowych, urządzenie może być podłączone do napięcia zerowej sekwencji, napięcia liniowego lub fazowego. Ustawiana opcja "Tryb pomiaru napięcia" powinna być dostosowana zgodnie z używanym połączeniem.

Dostępne tryby:

"U0"

Urządzenie jest podłączone do napięcia zerowej sekwencji. Dostępna jest kierunkowa ochrona przed zwarciem doziemnym. Pomiar napięcia liniowego, pomiar energii oraz ochrona przed wzrostem i spadkiem napięcia nie są dostępne.

"1LL"

Urządzenie jest podłączone do napięcia liniowego. Dostępny jest pomiar napięcia w jednej fazie oraz ochrona przed spadkiem i wzrostem napięcia. Kierunkowa ochrona przed zwarciem doziemnym nie jest dostępna.

"1LN"

Urządzenie jest podłączone do jednego napięcia fazowego. Możliwy jest pomiar napięcia w jednej fazie. W sieciach z uziemioną i skompensowaną neutralą dostępna jest ochrona przed spadkiem i wzrostem napięcia. Kierunkowa ochrona przed zwarciem doziemnym nie jest dostępna.

Symetryczne składowe

W systemie trójfazowym napięcia i prądy mogą być rozłożone na symetryczne składowe zgodnie z Forteskiem.

Symetryczne składowe to:

Sekwencja prosta.
Sekwencja odwrotna.
Sekwencja zerowa.

Obiekty kontrolowane

To urządzenie pozwala na kontrolowanie do sześciu obiektów, takich jak wyłącznik, odłącznik lub nóż uziemiający. Kontrola może być realizowana w trybie "wybór-działanie" lub "bezpośrednia kontrola".