کاربرد رله جریان باقیمانده سری ASJ در سکوی فراساحل

خلاصه:این مقاله از طریق تجزیه و تحلیل گسل زمینی سکوی اقیانوسی، لزوم نصب محافظ نشتی بر روی تجهیزات الکتریکی دستی و متحرک سکوی اقیانوسی را مورد بحث قرار می دهد و به طور خلاصه اصول کار محافظ نشتی را شرح می دهد.

کلمات کلیدی: سکوی اقیانوس; سیستم فناوری اطلاعات؛ محافظ نشتی

0. نمای کلی

در فرآیند بهره برداری از نفت و گاز طبیعی اقیانوس، سکوی اقیانوس به عنوان مکان های مهم برای جمع آوری نفت و گاز، ذخیره سازی موقت و پردازش ساده بسیار خطرناک است. در عین حال، تحت تأثیر عوامل زیادی مانند خورشید و باران، فرسایش اسپری نمک، تجهیزات الکتریکی فشرده و فضای باریک عملیات، همیشه خطرات پنهانی در ایمنی الکتریکی سکوی اقیانوس وجود دارد. به منظور جلوگیری از حوادث ایمنی الکتریکی سکوی اقیانوسی، لازم است شکل زمینی سیستم تامین و توزیع برق را با توجه به ویژگی های محیطی سکوی اقیانوس انتخاب کنید و روش حفاظت از زمین مربوطه را انتخاب کنید.

1. ویژگی های سیستم توزیع برق سکوی اقیانوس

سیستم توزیع برق کم ولتاژ به سه شکل تقسیم می شود: سیستم TN، سیستم TT و سیستم IT. هر نوع سیستم توزیع برق ولتاژ پایین زمین دارای مزایا، معایب و دامنه کاربرد خاص خود است. طراحان باید بر اساس عواملی مانند شرایط محیطی محل کار، ویژگی های تجهیزات الکتریکی و الزامات الکتریکی، انتخاب های خاصی داشته باشند. در حال حاضر، پلت فرم های اقیانوسی معمولاً از سیستم های فناوری اطلاعات برای تامین برق استفاده می کنند که با ویژگی های خاص آنها مشخص می شود: 1) سکوهای اقیانوسی دور از خشکی هستند و به منبع تغذیه بدون وقفه بالایی نیاز دارند. به عنوان مثال، اقدامات حفاظت از آتش سکو و امکانات فرار اضطراری مجاز به خاموش شدن نیستند. 2) سکوی دریایی دارای محیط خشن است، پاشش نمک و رطوبت مستعد آسیب به عایق تجهیزات الکتریکی و خطوط منبع تغذیه است و خطاهای زمینی رخ می دهد.

2. حفاظت از نشت تجهیزات الکتریکی دستی و سیار در سکوهای اقیانوس

1) خطاهای زمینی تجهیزات الکتریکی دستی و سیار در سکوهای اقیانوسی معمولاً به دلایل زیر است. الف) تجهیزات الکتریکی دستی و متحرک باید مرتب جابجا شوند، بنابراین اتصالات کابل و تجهیزات الکتریکی به راحتی شل می شوند و باعث می شوند خطوط فاز با هم تماس داشته باشند. خطای زمین در پوسته تجهیزات رخ می دهد. ب) کابل در حین استفاده از تجهیزات برقی دستی و متحرک به طور مکرر خم می شود و باعث شکسته شدن سیم هسته، سوراخ شدن عایق کابل و تماس با قسمت رسانای خارجی برای ایجاد خطای زمین می شود.

2) تجزیه و تحلیل خطای زمین تجهیزات الکتریکی دستی و سیار در سکوهای اقیانوس

الف) خطای زمین تک فاز. استاندارد کمیسیون بین المللی الکتروتکنیکی IEC4.79 (اثر جریان عبوری از بدن انسان) تعیین می کند که وقتی جریان AC 50 هرتز از بدن انسان بیشتر از 30 میلی آمپر نباشد، بدن انسان به دلیل فیبریلاسیون بطنی نمی میرد. هیچ ارتباط مستقیمی با رطوبت بدن انسان و سطح ولتاژ تماس ندارد. اکثر سیستم های توزیع برق فشار ضعیف سکوهای اقیانوسی همیشه از سیستم های فناوری اطلاعات با نقاط خنثی زمین نشده استفاده می کنند، به طوری که در صورت تماس مستقیم با تک فاز هادی های زنده، اتصال زمین تک فاز یا شکست تماس غیرمستقیم رخ می دهد، جریان خطای زمین تک فاز دو نسبی دیگر است. مجموع بردار جریان خازن زمین معمولاً بسیار کوچک است، یعنی جریان خطا بسیار کوچک است. در این صورت خطر برق گرفتگی وجود ندارد. بنابراین ممکن است منبع تغذیه قطع نشود. با این حال، با افزایش تعداد تجهیزات الکتریکی مورد استفاده در سکوهای اقیانوسی، خطوط کابل برق متناسب با آن افزایش می‌یابد و جریان خازنی نیز بر همین اساس افزایش می‌یابد و جریان زمین تک فاز نیز هنگام بروز خطا افزایش می‌یابد. اگر پوسته تجهیزات الکتریکی به طور قابل اطمینان به زمین متصل نباشد یا سیم اتصال به زمین قطع شده باشد، جریان خطای زمین تک فاز تنها می تواند یک حلقه در بدن انسان ایجاد کند. وقتی جریان AC 50 هرتز از بدن انسان از 30 میلی آمپر تجاوز کند، بدن انسان ممکن است به دلیل فیبریلاسیون بطنی ایجاد شود. بمیر در سیستم توزیع برق فشار ضعیف، خرابی عایق یک فاز تجهیزات الکتریکی باعث می شود پوسته تجهیزات زنده شود. هنگامی که جریان خطای زمین تک فاز Id=Ia+Ib≥30mA، از آستانه ایمنی جریان AC که بدن انسان می تواند تحمل کند فراتر می رود و برای اطمینان از ایمنی باید فورا منبع تغذیه قطع شود. در این زمان نصب محافظ نشتی در تجهیزات الکتریکی تنها راه حل است.

ب) خطای زمین خارج از فاز. هنگامی که یک خطای زمین تک فاز رخ می دهد، دو ولتاژ دیگر فاز به زمین افزایش می یابد و عایق تجهیزات الکتریکی برای مقاومت در برابر ولتاژ بالاتر مورد نیاز است که ممکن است باعث آسیب عایق و بزرگتر شدن بیشتر خطا شود که منجر به خطای زمین خارج از فاز طبق ماده 4.4.14 "آیین نامه طراحی توزیع برق کم ولتاژ" GB50054-1995: قسمت های رسانا در معرض سیستم IT را می توان با یک الکترود زمین مشترک یا به صورت جداگانه یا گروهی با الکترودهای زمین جداگانه به زمین متصل کرد. هنگامی که قطعات رسانای در معرض به یکدیگر متصل می شوند، هنگامی که دومین خطای زمین خارج از فاز رخ می دهد، قطع مدار خطا باید الزامات حفاظت از خطای زمین سیستم TN را برآورده کند. سکوی دریایی یک سازه فولادی است که خود یک رسانا است که معادل الکترود زمین مشترک قطعات رسانای در معرض تجهیزات الکتریکی است. هنگامی که یک خطای زمین خارج از فاز رخ می دهد، قطع شدن مدار خطا باید الزامات حفاظت از خطای زمین سیستم TN را برآورده کند. با توجه به مشخصات، در سیستم TN تجهیزات الکتریکی دستی و سیار باید مجهز به محافظ نشتی باشند.

3. توضیحات محصول

رله جریان باقیمانده یک ترانسفورماتور جریان باقیمانده برای تشخیص جریان باقیمانده است و در شرایط مشخص، زمانی که جریان باقیمانده به مقدار معینی برسد یا از آن فراتر رود، یک یا چند کنتاکت مدار خروجی الکتریکی در دستگاه الکتریکی باز و بسته می شود. وسایل برقی را تغییر دهید.

در اینجا سه ​​وضعیت نشتی رایج وجود دارد.

1. RCD با حساسیت بالا با I△n≤30mA باید برای جلوگیری از تماس مستقیم و شوک الکتریکی استفاده شود.

2. RCD با حساسیت متوسط ​​با I△n بیشتر از 30 میلی آمپر می تواند برای جلوگیری از تماس غیر مستقیم و شوک الکتریکی استفاده شود.

3. RCD 4 یا 2 قطبی باید برای RCD نسوز استفاده شود.

برای سیستم های IT، رله های جریان باقیمانده در صورت نیاز استفاده می شود. به منظور جلوگیری از تخریب عایق سیستم و به عنوان یک حفاظت ثانویه پشتیبان خطا، با توجه به نوع سیم کشی، اقدام حفاظتی مشابه سیستم TT یا TN اتخاذ می شود. ابتدا باید از دستگاه نظارت بر عایق برای پیش بینی خرابی استفاده شود.

برای سیستم TT، یک رله جریان باقیمانده توصیه می شود. زیرا هنگامی که یک خطای زمین تک فاز رخ می دهد، جریان خطا بسیار کم است و تخمین آن دشوار است. در صورت عدم رسیدن به جریان عملکرد کلید، یک ولتاژ خطرناک روی محفظه ظاهر می شود. در این زمان، سیم N باید از ترانسفورماتور جریان باقیمانده عبور کند.

برای سیستم TN-S می توان از رله جریان باقیمانده استفاده کرد. برای بهبود ایمنی و قابلیت اطمینان، عیب را با سرعت و حساسیت بیشتری قطع کنید. در این زمان سیم پلی اتیلن نباید از ترانسفورماتور عبور کند و سیم N باید از ترانسفورماتور عبور کند و نباید مکرراً به زمین متصل شود.

برای سیستم های TN-C نمی توان از رله های جریان باقیمانده استفاده کرد. از آنجایی که سیم PE و سیم N یکپارچه هستند، اگر سیم PEN مکرراً به زمین متصل نشود، هنگامی که پوسته برق می‌شود، جریان ورودی و خروجی ترانسفورماتور برابر است و ASJ از حرکت خودداری می‌کند. اگر سیم PEN مکرراً به زمین متصل شود، بخشی از جریان تک فاز به زمین مکرر جریان می یابد. پس از رسیدن به یک مقدار مشخص، ASJ دچار مشکل شد. باید سیستم TN-C را به یک سیستم TN-CS که همان سیستم TN-S است تبدیل کرد و سپس ترانسفورماتور جریان باقیمانده را به سیستم TN-S متصل کرد.

4. معرفی محصول

رله جریان باقیمانده سری ASJ Acrel Electric می تواند حفاظت از شرایط نشتی ذکر شده در بالا را برآورده کند و می توان از آن به همراه سوئیچ تریپ از راه دور استفاده کرد تا منبع تغذیه را به موقع قطع کند تا از تماس غیرمستقیم جلوگیری کرده و جریان نشتی را محدود کند. همچنین می تواند به طور مستقیم به عنوان رله سیگنال برای نظارت بر تجهیزات برق مورد استفاده قرار گیرد. این به ویژه برای حفاظت ایمنی مصرف برق در مدارس، ساختمان های تجاری، کارگاه های کارخانه، بازارها، شرکت های صنعتی و معدنی، واحدهای حفاظت از حریق کلید ملی، ساختمان ها و جوامع هوشمند، مترو، پتروشیمی، مخابرات و ادارات دفاع ملی مناسب است.

محصولات سری ASJ عمدتاً دارای دو روش نصب هستند. سری ASJ10 تاسیساتی روی ریل هستند. ظاهر و عملکردها در جدول زیر نشان داده شده است:

سری ASJ20 روی پنل نصب شده اند، ظاهر و عملکردها در جدول زیر نشان داده شده است:

در میان آنها، تفاوت بین رله جریان باقیمانده نوع AC و نوع A این است: رله جریان باقیمانده نوع AC یک رله جریان باقیمانده است که می تواند از خاموش شدن جریان متناوب سینوسی باقیمانده که به طور ناگهانی اعمال می شود یا به آرامی بالا می رود اطمینان حاصل کند و عمدتاً سینوسی را نظارت می کند. سیگنال های جریان متناوب رله جریان باقیمانده نوع A یک رله جریان باقیمانده است که می تواند از خاموش شدن جریان متناوب سینوسی باقیمانده و جریان مستقیم ضربانی باقیمانده که به طور ناگهانی یا آهسته اعمال می شود اطمینان حاصل کند و عمدتاً سیگنال های جریان متناوب سینوسی و سیگنال های جریان مستقیم پالسی را نظارت می کند.

پایانه های سیم کشی خاص و سیم کشی معمولی ابزار به شرح زیر است:

5. نتیجه گیری

5. نتیجه گیری

در طراحی الکتریکی قبلی سکوهای اقیانوسی، اساساً هیچ محافظ نشت یا به ندرت برای حفاظت توزیع برق تجهیزات الکتریکی دستی و سیار نصب شده بود. بیشتر طراحان بر این باورند که در سیستم منبع تغذیه فناوری اطلاعات سکوهای اقیانوسی، دستی و نیازی به نصب محافظ نشتی برای تجهیزات الکتریکی سیار نیست. از دیدگاه فوق، این اندیشه تنها یک جنبه از آن را در نظر می گیرد و یک سویه است. محصولات رله جریان باقیمانده سری ASJ می توانند جریان نشتی را در خط نظارت کنند. هنگامی که جریان نشتی به مقدار تنظیم شده رسید یا از آن فراتر رفت، رله داخلی برای صدور هشدار عمل می کند و می تواند با کلید قطع کننده مدار متصل شود تا به سرعت خط را قطع کند تا ایمنی خط تضمین شود.

منابع

[1] شوجیائو سو، لانگ ژانگ. کاربرد محافظ های نشت در سکوهای دریایی [J]. ارتباطات علم و فناوری، 2010، 000(011):70،75.

[2] کتابچه راهنمای طراحی و کاربرد ریزشبکه سازمانی. 2020.6

[3] وی ونگ، جیانکوی XU، چانگوی لی. حفاظت زمینی سیستم کنترل ترموالکتریک برای اجزای سکوی نفت دریایی [J]. شرکت فناوری پیشرفته چین، 2008 (20): 93-93.

[4] پینگ یوان. صحبت در مورد کاربرد حفاظت از نشت در ایمنی الکتریکی [J]. منطقه فناوری پیشرفته چین، 2017 (23): 130-131.

درباره نویسنده:Jianguo Wu، مرد، کارشناسی، Acrel Co., Ltd..، جهت تحقیق اصلی نظارت بر عایق و نظارت بر جریان باقیمانده است، ایمیل: zimmer.wu@qq.com، تلفن همراه: 13524474635