W klasycznym rozumieniu ochrona łukowa w Rosji jest szybko działającą ochroną zwarciową, polegającą na rejestracji widma światła otwartego łuku elektrycznego w rozdzielnicy; najpowszechniejszą metodą rejestracji widma światła za pomocą czujników światłowodowych stosuje się głównie w sektorze przemysłowym, ale wraz z pojawieniem się nowych produktów w zakresie zabezpieczeń łukoochronnych w sektorze mieszkaniowym, a mianowicie modułowe AFDD działające na sygnał prądowy, umożliwiające montaż zabezpieczeń łukoochronnych na liniach odpływowych, w tym skrzynki rozdzielcze, kable, złącza, gniazdka itp. zainteresowanie tym tematem rośnie.
Producenci jednak niewiele mówią na temat szczegółowego projektowania wyrobów modułowych (jeśli ktoś posiada takie informacje, chętnie jedynie podam linki do źródeł takich informacji), inną sprawą są systemy zabezpieczeń łukoochronnych dla sektora przemysłowego, ze szczegółowym instrukcja obsługi licząca 122 strony, gdzie szczegółowo opisano zasadę działania.
Rozważmy na przykład system ochrony przed łukiem elektrycznym VAMP 321 firmy Schneider Electric, który obejmuje wszystkie funkcje ochrony przed łukiem, takie jak przetężenie i wykrywanie łuku.
Funkcjonalne
- Sterowanie prądem w trzech fazach.
- Prąd składowej zerowej.
- Dzienniki zdarzeń, rejestracja stanów awaryjnych.
- Wyzwalanie jednocześnie prądem i światłem, albo tylko światłem, albo tylko prądem.
- Czas odpowiedzi wyjścia z przekaźnikiem mechanicznym jest krótszy niż 7 ms, w przypadku opcjonalnej karty IGBT czas reakcji jest skrócony do 1 ms.
- Konfigurowalne strefy wyzwalania.
- System ciągłego samokontroli.
- Urządzenie może być stosowane w różnych systemach ochrony łukoochronnej sieci dystrybucyjnych niskiego i średniego napięcia.
- System wykrywania łuku elektrycznego i ochrony przed łukiem mierzy prąd zwarcia i sygnał przez kanały czujnika łuku, a jeśli wystąpi usterka, minimalizuje czas spalania poprzez szybkie odcięcie prądu zasilającego łuk.
Zasada korelacji macierzy
Podczas ustawiania warunków aktywacji dla konkretnego stopnia ochrony łukoochronnej, na wyjściach matryc świetlnych i prądowych stosowane jest sumowanie logiczne.
Jeśli stopień ochrony zostanie wybrany tylko w jednej matrycy, będzie on działał albo w warunkach prądu, albo w warunkach oświetlenia, zatem system można skonfigurować tak, aby działał tylko w oparciu o sygnał prądowy.
Sygnały dostępne do monitorowania podczas programowania stopni zabezpieczeń:
- Prądy w fazach.
- Prąd składowej zerowej.
- Napięcia liniowe.
- Napięcia fazowe.
- Napięcie składowej zerowej.
- Częstotliwość.
- Suma prądów fazowych.
- Prąd składowej zgodnej.
- Prąd składowej przeciwnej.
- Względna wartość prądu składowej przeciwnej.
- Stosunek prądów o kolejności przeciwnej i zerowej.
- Napięcie składowej zgodnej.
- Napięcie składowej przeciwnej.
- Względna wartość składowej przeciwnej napięcia.
- Średnia wartość prądu w fazach (IL1+IL2+IL3)/3.
- Średnia wartość napięcia UL1, UL2, UL3.
- Średnia wartość napięcia U12,U23,U32.
- Nieliniowy współczynnik zniekształceń IL1.
- Nieliniowy współczynnik zniekształceń IL2.
- Nieliniowy współczynnik zniekształceń IL3.
- Nieliniowy współczynnik zniekształceń Ua.
- Wartość skuteczna IL1.
- Wartość skuteczna IL2.
- Wartość skuteczna IL3.
- Wartość minimalna IL1,IL2,IL3.
- Maksymalna wartość IL1,IL2,IL3.
- Wartość minimalna U12, U23, U32.
- Wartość maksymalna U12,U23,U32.
- Wartość minimalna UL1, UL2, UL3.
- Maksymalna wartość UL1, UL2, UL3.
- Wartość tła Uo.
- Wartość skuteczna I®.
Nagrywanie trybów awaryjnych
Rejestracja awaryjna może służyć do zapisywania wszystkich sygnałów pomiarowych (prądów, napięć, informacji o stanach wejść i wyjść cyfrowych). Wejścia cyfrowe obejmują również sygnały ochrony przed łukiem elektrycznym.
Rozpocznij nagrywanie
Nagrywanie można rozpocząć poprzez wyzwolenie lub wyzwolenie dowolnego stopnia zabezpieczeniowego lub dowolnego wejścia cyfrowego. Sygnał wyzwalający wybierany jest w matrycy sygnałów wyjściowych (sygnał pionowy DR). Nagrywanie można także rozpocząć ręcznie.
Samokontrola
Pamięć nieulotna urządzenia została zrealizowana przy użyciu kondensatora o dużej pojemności i pamięci RAM o niskim poborze mocy.
Kiedy zasilanie pomocnicze jest włączone, kondensator i pamięć RAM są zasilane wewnętrznie. Po wyłączeniu zasilania pamięć RAM zaczyna pobierać energię z kondensatora. Zachowuje informacje tak długo, jak kondensator jest w stanie utrzymać dopuszczalne napięcie. Dla pomieszczenia o temperaturze +25C czas pracy wyniesie 7 dni (wysoka wilgotność obniża ten parametr).
Nieulotna pamięć RAM służy do przechowywania zapisów stanów awaryjnych i dziennika zdarzeń.
Funkcje mikrokontrolera i integralność powiązanych z nim przewodów, a także użyteczność oprogramowania są monitorowane przez oddzielną sieć samokontroli. Oprócz monitorowania sieć ta próbuje ponownie uruchomić mikrokontroler w przypadku awarii. Jeżeli ponowne uruchomienie nie powiedzie się, urządzenie samokontrolujące zasygnalizuje rozpoczęcie sygnalizowania trwałego błędu wewnętrznego.
Jeśli urządzenie samokontrolujące wykryje trwałą usterkę, wyłączy pozostałe przekaźniki wyjściowe (z wyjątkiem przekaźnika wyjściowego z funkcją samokontroli i przekaźników wyjściowych używanych przez zabezpieczenie łukowe).
Monitorowane jest również wewnętrzne zasilanie. W przypadku braku dodatkowego zasilania automatycznie wysyłany jest sygnał alarmowy. Oznacza to, że przekaźnik wyjściowy błędu wewnętrznego jest zasilany, jeśli zasilanie pomocnicze jest włączone i nie wykryto żadnego błędu wewnętrznego.
Monitorowana jest jednostka centralna, urządzenia wejścia/wyjścia i czujniki.
Pomiary wykorzystywane przez funkcję ochrony przed łukiem elektrycznym
Pomiary prądu w trzech fazach i prądu zwarcia doziemnego dla ochrony łukowej przeprowadzane są elektronicznie. Elektronika porównuje poziomy prądu z ustawieniami wyłączenia i generuje sygnały binarne „I>>” lub „Io>>” dla funkcji ochrony przed łukiem elektrycznym, jeśli limit zostanie przekroczony. Uwzględniane są wszystkie obecne komponenty.
Sygnały „I>>” i „Io>>” podłączone są do układu FPGA, który pełni funkcję zabezpieczenia łukoochronnego. Dokładność pomiaru ochrony przed łukiem elektrycznym wynosi ±15% przy 50 Hz.
Harmoniczne i całkowita niesinusoidalność (THD)
Urządzenie oblicza THD jako procent prądów i napięć przy częstotliwości podstawowej.
Uwzględniane są harmoniczne od 2. do 15. dla prądów i napięć fazowych. (17. harmoniczna zostanie częściowo uwzględniona w wartości 15. harmonicznej. Wynika to z zasad pomiaru cyfrowego.)
Tryby pomiaru napięcia
W zależności od rodzaju zastosowania i dostępnych przekładników prądowych, urządzenie można podłączyć do napięcia szczątkowego, napięcia międzyfazowego lub międzyfazowego. Regulowany parametr „Tryb pomiaru napięcia” należy ustawić zgodnie z używanym połączeniem.
Dostępne tryby:
„U0”
Urządzenie jest podłączone do napięcia składowej zerowej. Dostępne jest kierunkowe zabezpieczenie przed zwarciem doziemnym. Pomiar napięcia sieciowego, pomiar energii oraz ochrona przed przepięciami i podnapięciami nie są dostępne.
„1LL”
Urządzenie jest podłączone do napięcia sieciowego. Dostępny jest pomiar napięcia jednofazowego oraz zabezpieczenie podnapięciowe i nadnapięciowe. Kierunkowe zabezpieczenie przed zwarciem doziemnym nie jest dostępne.
„1LN”
Urządzenie jest podłączone do napięcia jednofazowego. Dostępne są pomiary napięcia jednofazowego. W sieciach z solidnie uziemionym i skompensowanym przewodem neutralnym dostępne są zabezpieczenia podnapięciowe i nadnapięciowe. Kierunkowe zabezpieczenie przed zwarciem doziemnym nie jest dostępne.
Elementy symetryczne
Według Fortescue w systemie trójfazowym napięcia i prądy można rozłożyć na składowe symetryczne.
Składniki symetryczne to:
- Bezpośrednia sekwencja.
- Odwrotna sekwencja.
- Sekwencja zerowa.
Kontrolowane obiekty
Urządzenie to umożliwia sterowanie aż sześcioma obiektami, takimi jak wyłącznik, rozłącznik czy nóż uziemiający. Kontrola może odbywać się na zasadzie „wyboru-akcji” lub „kontroli bezpośredniej”.
Funkcje logiczne
Urządzenie obsługuje logikę programu użytkownika dla wyrażeń logicznych.
Dostępne funkcje to:
- I.
- LUB.
- Ekskluzywne LUB.
- NIE.
- LICZNIKI.
- Klapki RS&D.
Źródło: www.habr.com