تطبيق مرحل التيار المتبقي من سلسلة ASJ في المنصات البحرية

خلاصة:من خلال تحليل خطأ الأرض لمنصة المحيط، تناقش هذه الورقة ضرورة تركيب واقي التسرب على المعدات الكهربائية المحمولة والمتحركة لمنصة المحيط، وتصف بإيجاز مبدأ عمل واقي التسرب.

الكلمات المفتاحية: منصة المحيط؛ نظام تكنولوجيا المعلومات؛ حماية التسرب

0.نظرة عامة

في عملية استخراج النفط والغاز الطبيعي من المحيطات، تُعدّ منصات المحيطات شديدة الخطورة، كونها أماكن مهمة لجمع النفط والغاز، والتخزين المؤقت، والمعالجة البسيطة. وفي الوقت نفسه، تتأثر السلامة الكهربائية لمنصات المحيطات بعوامل عديدة، مثل الشمس والأمطار، وتآكل رذاذ الملح، وصغر حجم المعدات الكهربائية، وضيق مساحة التشغيل. لتجنب حوادث السلامة الكهربائية، من الضروري اختيار نوع التأريض لنظام إمداد وتوزيع الطاقة بما يتناسب مع خصائص بيئة المنصة، واختيار طريقة الحماية المناسبة.

1. خصائص نظام توزيع الطاقة لمنصة المحيط

ينقسم نظام توزيع الطاقة منخفض الجهد إلى ثلاثة أنواع: نظام TN، ونظام TT، ونظام IT. لكل نوع من أنظمة توزيع الطاقة منخفضة الجهد المؤرضة مزاياه وعيوبه ونطاق تطبيقه. ينبغي على المصممين اتخاذ خيارات محددة بناءً على عوامل مثل الظروف البيئية لمكان العمل، وخصائص المعدات الكهربائية، والمتطلبات الكهربائية. في الوقت الحاضر، تستخدم منصات المحيطات عمومًا أنظمة تكنولوجيا المعلومات لتزويد الطاقة، والتي تحددها خصائصها الخاصة: 1) منصات المحيطات بعيدة عن اليابسة وتتطلب مصدر طاقة عاليًا ومتواصلًا. على سبيل المثال، لا يُسمح بإيقاف تشغيل تدابير الحماية من الحرائق ومرافق الهروب في حالات الطوارئ الخاصة بالمنصة؛ 2) تتمتع المنصة البحرية ببيئة قاسية، حيث يكون رذاذ الملح والرطوبة عرضة لإتلاف عزل المعدات الكهربائية وخطوط إمداد الطاقة، وتحدث أعطال أرضية.

2. حماية المعدات الكهربائية المحمولة والمتحركة من التسرب على منصات المحيطات

١) تحدث أعطال تأريض المعدات الكهربائية المحمولة والمتنقلة على منصات النقل البحري عادةً للأسباب التالية: أ) تحتاج المعدات الكهربائية المحمولة والمتنقلة إلى النقل المتكرر، مما يؤدي إلى ارتخاء مفاصل الكابل والمعدات الكهربائية بسهولة، مما يؤدي إلى تلامس خطوط الطور. يحدث عطل تأريض في غلاف المعدات؛ ب) ينثني الكابل بشكل متكرر أثناء استخدام المعدات الكهربائية المحمولة والمتنقلة، مما يؤدي إلى كسر السلك الأساسي، وثقب عازل الكابل، وملامسته للجزء الموصل الخارجي، مما يؤدي إلى عطل تأريض.

2) تحليل الأعطال الأرضية للمعدات الكهربائية المحمولة والمتحركة على منصات المحيطات

أ) عطل تأريض أحادي الطور. ينص معيار اللجنة الكهروتقنية الدولية IEC4.79 (تأثير التيار المار عبر جسم الإنسان) على أنه عندما لا يتجاوز تيار التيار المتردد بتردد 50 هرتز عبر جسم الإنسان 30 مللي أمبير، فإن جسم الإنسان لن يموت بسبب الرجفان البطيني. لا علاقة مباشرة بينه وبين رطوبة جسم الإنسان ومستوى جهد التلامس. لطالما استخدمت معظم أنظمة توزيع الطاقة منخفضة الجهد في منصات المحيطات أنظمة تكنولوجيا المعلومات ذات نقاط محايدة غير مؤرضة، بحيث في حالة حدوث تلامس مباشر مع موصلات حية أحادية الطور، أو تأريض أحادي الطور، أو فشل تلامس غير مباشر، يكون تيار عطل التأريض أحادي الطور هو التيار النسبي الآخر. عادةً ما يكون مجموع متجهات تيار السعة الأرضية صغيرًا جدًا، أي أن تيار العطل صغير جدًا. في هذه الحالة، لا يوجد خطر التعرض لصدمة كهربائية. لذلك، قد لا ينقطع مصدر الطاقة. ومع ذلك، مع زيادة عدد المعدات الكهربائية المستخدمة على منصات المحيطات، تزداد خطوط كابلات الطاقة تبعًا لذلك، ويزداد التيار السعوي تبعًا لذلك، ويزداد أيضًا تيار التأريض أحادي الطور عند حدوث عطل. إذا لم يتم تأريض غلاف المعدات الكهربائية بشكل موثوق أو تم فصل سلك التأريض، فإن تيار خطأ التأريض أحادي الطور يمكن أن يشكل حلقة عبر جسم الإنسان فقط. عندما يتجاوز تيار التيار المتردد 50 هرتز عبر جسم الإنسان 30 مللي أمبير، فقد يكون جسم الإنسان ناتجًا عن الرجفان البطيني. يموت. في نظام توزيع الطاقة منخفض الجهد، يؤدي انهيار العزل أحادي الطور للمعدات الكهربائية إلى أن يصبح غلاف المعدات حيًا. عندما يتجاوز تيار خطأ التأريض أحادي الطور Id = Ia + Ib ≥ 30 مللي أمبير، فإنه يتجاوز عتبة الأمان لتيار التيار المتردد الذي يمكن لجسم الإنسان تحمله، ويجب قطع مصدر الطاقة على الفور لضمان السلامة. في هذا الوقت، فإن تركيب واقي تسرب في المعدات الكهربائية هو الحل الوحيد.

ب) عطل تأريض خارج الطور. عند حدوث عطل تأريض أحادي الطور، يرتفع جهدا الطور والأرض الآخرين، ويتطلب الأمر أن يتحمل عزل المعدات الكهربائية جهدًا أعلى، مما قد يتسبب في تلف العزل وتفاقم العطل، مما يؤدي إلى عطل تأريض خارج الطور. وفقًا للمادة 4.4.14 من "قانون تصميم توزيع الطاقة منخفضة الجهد" GB50054-1995: يمكن تأريض الأجزاء الموصلة المكشوفة لنظام تكنولوجيا المعلومات باستخدام قطب تأريض مشترك، أو بشكل فردي أو جماعي باستخدام أقطاب تأريض منفصلة. عند تأريض الأجزاء الموصلة المكشوفة معًا، وعند حدوث عطل تأريض خارج الطور الثاني، يجب أن يتوافق فصل دائرة العطل مع متطلبات حماية الأعطال الأرضية لنظام TN. المنصة البحرية عبارة عن هيكل فولاذي، وهو موصل في حد ذاته، وهو ما يعادل قطب التأريض المشترك للأجزاء الموصلة المكشوفة من المعدات الكهربائية. في حال حدوث عطل تأريض خارج الطور، يجب أن يتوافق فصل دائرة العطل مع متطلبات نظام الحماية من الأعطال الأرضية TN. ووفقًا للمواصفات، يجب تزويد المعدات الكهربائية المحمولة والمتنقلة في نظام TN بواقيات تسرب.

3.وصف المنتج

مُرحِّل التيار المتبقي هو مُحوِّل تيار متبقٍّ يُستخدم لكشف التيار المتبقي. وفي ظل ظروف مُحددة، عندما يصل التيار المتبقي إلى قيمة مُحددة أو يتجاوزها، تُفتح وتُغلق جهة اتصال واحدة أو أكثر من جهات اتصال دائرة الخرج الكهربائية في الجهاز الكهربائي. مفتاح تشغيل الأجهزة الكهربائية.

فيما يلي ثلاث حالات تسرب شائعة.

1. يجب استخدام RCD عالي الحساسية مع I△n≤30mA لمنع التلامس المباشر والصدمات الكهربائية.

2. يمكن استخدام RCD متوسط ​​الحساسية مع I△n أكبر من 30mA لمنع الاتصال غير المباشر والصدمات الكهربائية.

3. يجب استخدام قاطع تيار متبقي رباعي أو ثنائي الأقطاب لقاطع التيار المتبقي المقاوم للحريق.

بالنسبة لأنظمة تكنولوجيا المعلومات، تُستخدم مُرحِّلات التيار المتبقي حسب الحاجة. ولمنع تدهور عزل النظام، وكحماية احتياطية ثانوية من الأعطال، يُعتمد إجراء وقائي مشابه لنظام TT أو TN، وذلك حسب نوع الأسلاك. أولًا، يجب استخدام جهاز مراقبة العزل للتنبؤ بأي عطل.

بالنسبة لنظام TT، يُنصح باستخدام مُرحّل تيار مُتبقي. فعند حدوث عطل أرضي أحادي الطور، يكون تيار العطل صغيرًا جدًا ويصعب تقديره. إذا لم يصل تيار تشغيل المفتاح إلى الحد الأقصى، فسيظهر جهد خطير على الغلاف. في هذه الحالة، يجب أن يمر السلك N عبر مُحوّل التيار المُتبقي.

بالنسبة لنظام TN-S، يُمكن استخدام مُرحّل التيار المتبقي. يُفضّل فصل العطل بسرعة ودقة أكبر لتحسين السلامة والموثوقية. في هذه الحالة، يجب ألا يمر سلك PE عبر المُحوّل، ويجب ألا يمر سلك N عبر المُحوّل، ويجب عدم تأريضهما بشكل متكرر.

في أنظمة TN-C، لا يمكن استخدام مرحلات التيار المتبقي. نظرًا لتكامل سلكي PE وN، فإذا لم يُؤرَّض سلك PEN بشكل متكرر، عند تنشيط الغلاف، يكون التيار الداخل والخارج من المحول متساويًا، ويرفض موصل ASJ الحركة. أما إذا أُؤرَّض سلك PEN بشكل متكرر، فسيتدفق جزء من التيار أحادي الطور إلى الموصل الأرضي المتكرر. بعد الوصول إلى قيمة معينة، يتعطل موصل ASJ. من الضروري تحويل نظام TN-C إلى نظام TN-CS، وهو نفس نظام TN-S، ثم توصيل محول التيار المتبقي بنظام TN-S.

4.مقدمة المنتج

يُلبي مُرحّل التيار المتبقي من سلسلة ASJ من Acrel Electric متطلبات الحماية من حالات التسرب المذكورة أعلاه، ويمكن استخدامه مع مفتاح فصل عن بُعد لقطع التيار الكهربائي في الوقت المناسب لمنع التلامس غير المباشر والحد من تيار التسرب. كما يُمكن استخدامه مباشرةً كمُرحّل إشارة لمراقبة معدات الطاقة. وهو مناسب بشكل خاص لحماية سلامة استهلاك الكهرباء في المدارس، والمباني التجارية، وورش المصانع، والأسواق، والمؤسسات الصناعية والتعدينية، ووحدات مكافحة الحرائق الرئيسية الوطنية، والمباني الذكية، ومترو الأنفاق، والبتروكيماويات، والاتصالات، وهيئات الدفاع الوطني.

تتميز منتجات سلسلة ASJ بطريقتين رئيسيتين للتركيب. سلسلة ASJ10 تُركّب على سكة. يوضح الجدول التالي المظهر والوظائف:

يتم تركيب سلسلة ASJ20 على اللوحة، ويتم عرض المظهر والوظائف في الجدول التالي:

من بينها، يكمن الفرق بين مرحل التيار المتبقي من النوع A ومرحل التيار المتردد في الآتي: مرحل التيار المتبقي من النوع A هو مرحل تيار متبقٍ يضمن فصل التيار المتردد الجيبي المتبقي الذي يُطبق فجأةً أو يرتفع ببطء، ويراقب بشكل رئيسي إشارات التيار المتردد الجيبي. أما مرحل التيار المتبقي من النوع A فهو مرحل تيار متبقٍ يضمن فصل التيار المتردد الجيبي المتبقي والتيار المستمر النابض المتبقي الذي يُطبق فجأةً أو ببطء، ويراقب بشكل رئيسي إشارات التيار المتردد الجيبية وإشارات التيار المستمر النبضية.

المحطات الطرفية الخاصة بالأسلاك والأسلاك النموذجية للجهاز هي كما يلي:

5.الخاتمة

5.الخاتمة

في التصميم الكهربائي السابق لمنصات النقل البحري، كانت أجهزة حماية التسرب المستخدمة لحماية توزيع الطاقة للمعدات الكهربائية المحمولة والمتنقلة غائبة تمامًا، أو كانت نادرة الاستخدام. يعتقد الكثير من المصممين أنه في أنظمة إمداد الطاقة لتكنولوجيا المعلومات للمنصات البحرية، ليس من الضروري تركيب جهاز حماية التسرب للمعدات الكهربائية المتنقلة. بناءً على ما سبق، فإن هذه الفكرة لا تأخذ في الاعتبار سوى جانب واحد، وهي أحادية الجانب. يمكن لمرحلات التيار المتبقي من سلسلة ASJ مراقبة تيار التسرب في الخط. عندما يصل تيار التسرب إلى القيمة المحددة أو يتجاوزها، يُصدر المرحل الداخلي إنذارًا، ويمكن ربطه بمفتاح قاطع الدائرة لقطع التيار الكهربائي بسرعة لضمان سلامته.

مراجع

[1] شوجياو سو، لونغ تشانغ. تطبيق واقيات التسرب في المنصات البحرية [مجلة]. مجلة العلوم والتكنولوجيا، 2010، 000(011):70،75.

[2] دليل تصميم وتطبيق شبكات الطاقة الصغيرة للمؤسسات. 2020.6

[3] وي وونغ، جيانكوي شو، تشانغوي لي. حماية التأريض لنظام التحكم الكهروحراري لمكونات منصات النفط البحرية [م]. مجلة المشاريع التكنولوجية المتقدمة الصينية، 2008 (20): 93-93.

[4] بينغ يوان. مناقشة تطبيق حماية التسرب في السلامة الكهربائية [مجلة]. منطقة التكنولوجيا الفائقة الصينية، 2017 (23): 130-131.

عن المؤلف:جيانجو وو، ذكر، طالب جامعي، شركة أكريلي المحدودة، الاتجاه البحثي الرئيسي هو مراقبة العزل ومراقبة التيار المتبقي، البريد الإلكتروني: zimmer.wu@qq.com، الهاتف المحمول: 13524474635