В классическом понимании дуговая защита в России – это быстродействующая защита от коротких замыканий, основанная на регистрации спектра света открытой электрической дуги в КРУ, наиболее распространён метод регистрации спектра света посредством волоконно-оптических датчиков, применяется в основном в промышленном секторе, но с появлением новых продуктов в области дуговой защиты в жилом секторе, а именно модульных AFDD, работающих по токовому сигналу, позволяющих установить дуговую защиту на отходящих линиях, включая распределительные коробки, кабели, соединения, розетки и т.д., интерес к этой теме возрастает.
Однако про подробное и детальное устройство модульных изделий производители не очень-то распространяются (ес��и же кто-то обладает такой информацией, буду только рад ссылкам на источники такой информации), другое дело системы дуговой защиты для промышленного сектора, с детальным руководством пользователя на 122 страницы, где подробнейшим образом излагается принцип действия.
Рассмотрим для примера систему дуговой защиты VAMP 321 от Schneider Electric, которая включает в себя все функции защиты от дуги, такие как токовая перегрузка и контроль наличия дуги.
Функционал
- Контроль тока в трёх фазах.
- Ток нулевой последовательности.
- Журналы событий, запись аварийных режимов.
- Срабатывание либо одновременно по току и свету, либо только по свету, либо только по току.
- Время срабатывания выхода с механическим реле менее 7 мс, с опциональной IGBT картой время срабатывания сокращается до 1 мс.
- Настраиваемые зоны срабатывания.
- Непрерывная система самоконтроля.
- Устройство может быть использовано в различных системах дуговой защиты распределительных сетей низкого и среднего напряжения.
- Система обнаружения вспышек дуги и дуговой защиты измеряет ток короткого замыкания и сигнал через каналы датчика дуги и в случае возникновения замыкания минимизирует время горения, быстро отключая подачу тока, питающего дугу.
Принцип корреляции матриц
При задании условий активации конкретной ступени дуговой защиты, к выходам матриц света и тока применяется логическое суммирование.
Если ступень защиты выбрана только в одной матрице, она работает либо по токовому условию, либо по световому, таким образом можно настроить систему на работу только по токовому сигналу.
Сигналы, доступные для контроля при программировании ступеней защиты:
- Токи в фазах.
- Ток нулевой последовательности.
- Линейные напряжения.
- Фазные напряжения.
- Напряжение нулевой последовательности.
- Частота.
- Сумма фазных токов.
- Ток прямой последовательности.
- Ток обратной последовательности.
- Относительное значение тока обратной последовательности.
- Отношение токов обратной и нулевой последовательностей.
- Напряжение прямой последовательности.
- Напряжение обратной последовательности.
- Относительное значение напряжения обратной последовательности.
- Среднее значение тока в фазах (IL1+IL2+IL3)/3.
- Среднее значение напряжения UL1,UL2,UL3.
- Среднее значение напряжения U12,U23,U32.
- Коэффициент нелинейных искажений IL1.
- Коэффициент нелинейных искажений IL2.
- Коэффициент нелинейных искажений IL3.
- Коэффициент нелинейных искажений Ua.
- Среднеквадратичное значение IL1.
- Среднеквадратичное значение IL2.
- Среднеквадратичное значение IL3.
- Минимальное значение IL1,IL2,IL3.
- Максимальное значение IL1,IL2,IL3.
- Минимальное значение U12,U23,U32.
- Максимальное значение U12,U23,U32.
- Минимальное значение UL1,UL2,UL3.
- Максимальное значение UL1,UL2,UL3.
- Фоновое значение Uo.
- Среднеквадратичное значение Iо.
Запись аварийных режимов
Запись аварийных режимов может быть ис��ользована для сохранения всех сигналов измерения (токи, напряжения, информация о состояниях цифровых входов и выходов). Цифровые входы также включают в себя сигналы дуговой защиты.
Запуск записи
Запись может быть запущена запуском или срабатыванием любой ступени защиты или любым цифровым входом. Сигнал запуска выбирается в матрице выходных сигналов (вертикальный сигнал DR). Также запись может быть запущена вручную.
Самоконтроль
Энергонезависимая память устройства реализована с использованием конденсатора большой ёмкости и оперативной памяти с низким энергопотреблением.
Когда дополнительный источник питания включён, конденсатор и оперативная память питаются от внутреннего источника. Когда источник питания отключен, оперативная па��ять начинает получать питание от конденсатора. Она будет сохранять информацию до тех пор, пока конденсатор способен поддерживать допустимое напряжение. Для помещения с температурой +25С время работы составит 7 дней (высокая влажность снижает этот параметр).
Энергонезависимая оперативная память служит для хранения записей об аварийных режимах и журнала событий.
Функции микроконтроллера и целостность связанных с ним проводов на ряду с исправностью программного обеспечения, контролируются отдельной сетью самоконтроля. Кроме контроля, данная сеть пробует перезагрузить микроконтроллер в случае неисправности. Если перезагрузка не удалась, устройство самоконтроля подаёт сигнал на начало индикации о постоянном внутреннем повреждении.
В случае, если устройство самоконтроля обнаруживает постоянное повреждение, оно блокирует другие выходные реле (кроме выходного реле функции самоконтроля и выходных реле, используемых дуговой защитой).
Также контролируется внутренний источник питания. В случае отсутствия дополнительного питания, автоматически поступает сигнал о тревоге. Это означает, что выходное реле внутреннего повреждения находится под напряжением, если дополнительный источник питания включен и не обнаружено внутренних повреждений.
Осуществляется контроль центрального блока, устройств ввода/вывода и датчиков.
Измерения, используемые функцией дуговой защиты
Измерения тока в трёх фазах и тока замыкания на землю для дуговой защиты осуществляется электроникой. Электроника сравнивает уровни тока со значениями уставок срабатывания и выдаёт двоичные сигналы “I>>” или “Io>>” для функции дуговой защиты в случае превышения предела. В расчёт принимаются все составляющие токов.
Сигналы “I>>” и “Io>>” связаны с чипом FPGA, который осуществляет функцию дуговой защиты. Точность измерения для дуговой защиты составляет ± 15% на 50Гц.
Гармоники и общая несинусоидальность (THD)
Устройство вычисляет THD как процент от токов и напряжений на основной частоте.
Учитываются гармоники от 2ой до 15ой для фазных токов и напряжений. (17я гармоника будет частично учтена в значении 15ой гармоники. Это происходит из-за принципов цифрового измерения.)
Режимы измерения напряжения
В зависимости от типа применения и имеющихся трансформаторов тока, устройство может быть подключено либо к напряжению нулевой последовательности, линейному или фазному напряжению. Настраиваемый параметр “Режим измерения напряжения” должен быть установлен в соответствии с используемым соединением.
Доступные режимы:
“U0”
Устройство подключено к напряжению нулевой последовательности. Доступна направленная защита от замыкания на землю. Измерение линейного напряжения, измерение энергии и защиты по повышению и понижению напряжения не доступны.
“1LL”
Устройство подключено к линейному напряжению. Доступно измерение напряжения в одной фазе и защиты по понижению и повышению напряжения. Направленная защита от замыкания на землю не доступна.
“1LN”
Устройство подключено к одному фазному напряжению. Доступно измерения напряжения в одной фазе. В сетях с глухозаземлённой и компенсированной нейтралью доступны защиты по понижению и повышению напряжения. Направленная защита от замыкания на землю не доступна.
Симметричные составляющие
В трёхфазной системе, напряжения и токи могут быть разложены на симметричные состовляющие, согласно Фортескью.
Симметричными составляющими являются:
- Прямая последовательность.
- Обратная последовательность.
- Нулевая последовательность.
Контролируемые объекты
Данное устройство позволяет контролировать до шести объектов, таких как выключатель, разъединитель или заземляющий нож. Контроль может осуществляться по принципу “выбор-действие” или “прямой контроль”.
Логические функции
Устройство поддерживает программную логику пользователя для логических выражений сигналов.
Доступными функциями являются:
- И.
- ИЛИ.
- Исключающее ИЛИ.
- НЕ.
- COUNTERs.
- RS & D flip-flops.
