У класичному розумінні дуговий захист в Росії - це швидкодіючий захист від коротких замикань, заснований на реєстрації спектра світла відкритої електричної дуги в КРУ, найбільш поширений метод реєстрації спектра світла за допомогою волоконно-оптичних датчиків, застосовується в основному в промисловому секторі, але з появою нових продуктів в області дугового захисту в житловому секторі, а саме модульних AFDD, що працюють за струмовим сигналом, що дозволяють встановити дуговий захист на лініях, що відходять, включаючи розподільні коробки, кабелі, з'єднання, розетки і т.д., інтерес до цієї теми зростає.
Однак про докладний і детальний пристрій модульних виробів виробники не дуже поширюються (якщо ж хтось має таку інформацію, буду тільки радий посиланням на джерела такої інформації), інша справа системи дугового захисту для промислового сектора, з детальним посібником користувача на 122 сторінки , де докладно викладається принцип дії.
Розглянемо для прикладу систему дугового захисту VAMP 321 від Schneider Electric, яка включає всі функції захисту від дуги, такі як струмове перевантаження і контроль наявності дуги.
Функціонал
- Контроль струму у трьох фазах.
- Струм нульової послідовності.
- Журнали подій запис аварійних режимів.
- Спрацьовування або одночасно струмом і світла, або тільки світлом, або тільки струмом.
- Час спрацьовування виходу з механічним реле менше 7 мс, з опціональною картою IGBT час спрацьовування скорочується до 1 мс.
- Зони спрацьовування, що настроюються.
- Безперервна система самоконтролю.
- Пристрій може бути використаний у різних системах дугового захисту розподільчих мереж низької та середньої напруги.
- Система виявлення спалахів дуги та дугового захисту вимірює струм короткого замикання та сигнал через канали датчика дуги та у разі виникнення замикання мінімізує час горіння, швидко відключаючи подачу струму, що живить дугу.
Принцип кореляції матриць
При заданні умов активації конкретного ступеня дугового захисту до виходів матриць світла і струму застосовується логічне підсумовування.
Якщо ступінь захисту вибрано лише в одній матриці, він працює або за умовою струму, або за світловим, таким чином можна налаштувати систему на роботу тільки за струмовим сигналом.
Сигнали, доступні для контролю під час програмування ступенів захисту:
- Струми у фазах.
- Струм нульової послідовності.
- Лінійна напруга.
- Фазна напруга.
- Напруга нульової послідовності.
- Частота.
- Сума фазних струмів
- Струм прямої послідовності.
- Струм зворотної послідовності.
- Відносне значення струму зворотної послідовності.
- Відношення струмів зворотної та нульової послідовностей.
- Напруга прямої послідовності.
- Напруга зворотної послідовності.
- Відносне значення напруги зворотної послідовності.
- Середнє значення струму у фазах (IL1+IL2+IL3)/3.
- Середнє значення напруги UL1, UL2, UL3.
- Середнє значення напруги U12, U23, U32.
- Коефіцієнт нелінійних спотворень IL1.
- Коефіцієнт нелінійних спотворень IL2.
- Коефіцієнт нелінійних спотворень IL3.
- Коефіцієнт нелінійних спотворень Ua.
- Середньоквадратичне значення IL1.
- Середньоквадратичне значення IL2.
- Середньоквадратичне значення IL3.
- Мінімальне значення IL1, IL2, IL3.
- Максимальне значення IL1, IL2, IL3.
- Мінімальне значення U12, U23, U32.
- Максимальне значення U12, U23, U32.
- Мінімальне значення UL1, UL2, UL3.
- Максимальне значення UL1, UL2, UL3.
- Фонове значення Uo.
- Середньоквадратичне значення Iо.
Запис аварійних режимів
Запис аварійних режимів може бути використаний для збереження всіх сигналів вимірювання (струми, напруги, інформація про стани цифрових входів та виходів). Цифрові входи також включають сигнали дугового захисту.
Запуск запису
Запис може бути запущений запуском або спрацюванням будь-якого ступеня захисту або цифровим входом. Сигнал запуску вибирається у матриці вихідних сигналів (вертикальний сигнал DR). Також запис може бути запущений вручну.
самоконтроль
Енергонезалежна пам'ять пристрою реалізована з використанням конденсатора великої ємності та оперативної пам'яті з низьким енергоспоживанням.
Коли додаткове джерело живлення увімкнено, конденсатор та оперативна пам'ять живляться від внутрішнього джерела. Коли джерело живлення вимкнено, оперативна пам'ять починає отримувати живлення від конденсатора. Вона зберігатиме інформацію доти, доки конденсатор здатний підтримувати допустиму напругу. Для приміщення з температурою +25С час роботи становитиме 7 днів (висока вологість знижує цей параметр).
Енергонезалежна оперативна пам'ять служить для зберігання записів про аварійні режими та журнал подій.
Функції мікроконтролера і цілісність пов'язаних із ним проводів поруч із справністю програмного забезпечення, контролюються окремою мережею самоконтролю. Крім контролю, ця мережа намагається перезавантажити мікроконтролер у разі несправності. Якщо перезавантаження не вдалося, пристрій самоконтролю подає сигнал на початок індикації про постійне внутрішнє пошкодження.
Якщо пристрій самоконтролю виявляє постійне пошкодження, він блокує інші вихідні реле (крім вихідного реле функції самоконтролю та вихідних реле, що використовуються дуговим захистом).
Також контролюється внутрішнє джерело живлення. У разі відсутності додаткового живлення автоматично надходить сигнал про тривогу. Це означає, що вихідне реле внутрішнього пошкодження знаходиться під напругою, якщо додаткове джерело живлення увімкнено та не виявлено внутрішніх пошкоджень.
Здійснюється контроль центрального блоку, пристроїв введення/виводу та датчиків.
Вимірювання, що використовуються функцією дугового захисту
Вимірювання струму в трьох фазах та струму замикання на землю для дугового захисту здійснюється електронікою. Електроніка порівнює рівні струму зі значеннями уставок спрацьовування та видає двійкові сигнали “I>>” або “Io>>” для функції дугового захисту у разі перевищення межі. У розрахунок приймаються всі складові струмів.
Сигнали "I>>" та "Io>>" пов'язані з чіпом FPGA, який здійснює функцію дугового захисту. Точність виміру для дугового захисту становить ± 15% на 50Гц.
Гармоніки та загальна несинусоїдність (THD)
Пристрій обчислює THD як відсоток струмів і напруг на основний частоті.
Враховуються гармоніки від 2 до 15 для фазних струмів і напруг. (17-я гармоніка буде частково врахована у значенні 15-ої гармоніки. Це відбувається через принципи цифрового вимірювання.)
Режими вимірювання напруги
Залежно від типу застосування та наявних трансформаторів струму, пристрій може бути підключений або до напруги нульової послідовності, лінійної або фазної напруги. Настроюваний параметр “Режим вимірювання напруги” повинен бути встановлений відповідно до використовуваного з'єднання.
Доступні режими:
"U0"
Пристрій підключено до напруги нульової послідовності. Доступний спрямований захист від замикання на землю. Вимірювання лінійної напруги, вимірювання енергії та захисту щодо підвищення та зниження напруги не доступні.
"1LL"
Пристрій підключено до лінійної напруги. Доступний вимір напруги в одній фазі та захисту по зниженню та підвищенню напруги. Спрямований захист від замикання на землю недоступний.
"1LN"
Пристрій підключений до однієї фазної напруги. Доступні вимірювання напруги в одній фазі. У мережах з глухозаземленою та компенсованою нейтраллю доступні захисту щодо зниження та підвищення напруги. Спрямований захист від замикання на землю недоступний.
Симетричні складові
У трифазній системі, напруги і струми можуть бути розкладені на симетричні складові, згідно Фортеск'ю.
Симетричними складовими є:
- Пряма послідовність.
- Обернена послідовність.
- Нульова послідовність.
Контрольовані об'єкти
Цей пристрій дозволяє контролювати до шести об'єктів, таких як вимикач, роз'єднувач або заземлюючий ніж. Контроль може здійснюватись за принципом "вибір-дія" або "прямий контроль".
Логічні функції
Пристрій підтримує програмну логіку для логічних виразів сигналів.
Доступними функціями є:
- І.
- АБО.
- Виключає АБО.
- НЕ.
- COUNTERs.
- RS & D flip-flops.
Джерело: habr.com