Anwendung des Fehlerstromrelais der ASJ-Serie auf Offshore-Plattformen

Abstrakt:Durch die Analyse des Erdschlusses der Meeresplattform erörtert dieses Dokument die Notwendigkeit der Installation eines Leckageschutzes an den tragbaren und mobilen elektrischen Geräten der Meeresplattform und beschreibt kurz das Funktionsprinzip des Leckageschutzes.

Schlüsselwörter: Ozeanplattform; IT-System; Leckageschutz

0.Übersicht

Bei der Förderung von Öl und Erdgas im Meer sind Meeresplattformen als wichtige Orte für die Gewinnung, Zwischenlagerung und Weiterverarbeitung von Öl und Gas extrem gefährlich. Gleichzeitig bergen viele Faktoren wie Sonne und Regen, Salznebelerosion, kompakte elektrische Anlagen und beengte Platzverhältnisse immer wieder Gefahren für die elektrische Sicherheit von Meeresplattformen. Um elektrische Sicherheitsunfälle auf Meeresplattformen zu vermeiden, muss die Erdungsform des Stromversorgungs- und -verteilungssystems entsprechend den Umgebungsbedingungen der Meeresplattform ausgewählt und die entsprechende Erdungsschutzmethode gewählt werden.

1.Die Eigenschaften des Stromverteilungssystems der Ozeanplattform

Niederspannungs-Stromverteilungssysteme werden in drei Typen unterteilt: TN-Systeme, TT-Systeme und IT-Systeme. Jede Art von geerdeten Niederspannungs-Stromverteilungssystemen hat ihre eigenen Vor- und Nachteile sowie einen eigenen Anwendungsbereich. Konstrukteure sollten ihre Entscheidungen auf der Grundlage von Faktoren wie den Umgebungsbedingungen am Arbeitsplatz, den Eigenschaften der elektrischen Geräte und den elektrischen Anforderungen treffen. Meeresplattformen nutzen derzeit in der Regel IT-Systeme zur Stromversorgung, die durch ihre jeweiligen Eigenschaften bestimmt werden: 1) Meeresplattformen sind weit vom Festland entfernt und benötigen eine hohe, unterbrechungsfreie Stromversorgung. Beispielsweise dürfen die Brandschutzmaßnahmen und Notausgänge der Plattform nicht abgeschaltet werden. 2) Meeresplattformen sind rauen Umgebungen ausgesetzt. Salznebel und Feuchtigkeit können die Isolierung elektrischer Geräte und Stromleitungen beschädigen, was zu Erdschlüssen führen kann.

2. Leckageschutz für tragbare und mobile elektrische Geräte auf Meeresplattformen

1) Erdschlüsse an tragbaren und mobilen elektrischen Geräten auf Meeresplattformen haben im Allgemeinen folgende Ursachen: a) Tragbare und mobile elektrische Geräte müssen häufig bewegt werden, sodass sich die Verbindungen zwischen Kabel und elektrischen Geräten leicht lösen und die Phasenleitungen berühren können. Der Erdschluss tritt am Gerätegehäuse auf; b) Das Kabel wird während des Betriebs tragbarer und mobiler elektrischer Geräte wiederholt geknickt, wodurch der Kerndraht bricht, die Kabelisolierung durchdringt und mit dem äußeren leitfähigen Teil in Kontakt kommt, was einen Erdschluss verursacht.

2) Erdschlussanalyse von tragbaren und mobilen elektrischen Geräten auf Meeresplattformen

a) Einphasiger Erdschluss. Die Norm IEC 4.79 (Auswirkung von Stromfluss durch den menschlichen Körper) der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC 4.79) besagt, dass bei einem 50-Hz-Wechselstrom von unter 30 mA kein Herzflimmern auftritt. Es besteht kein direkter Zusammenhang mit der Körperfeuchtigkeit und der Kontaktspannung. Die meisten Niederspannungs-Stromverteilungssysteme auf Hochseeplattformen verwenden seit jeher IT-Systeme mit ungeerdeten Sternpunkten. Bei direktem Kontakt mit einphasigen stromführenden Leitern, einphasiger Erdung oder indirektem Kontaktfehler ist der einphasige Erdschlussstrom relativ zu den beiden anderen Faktoren. Die Vektorsumme der Erdkapazitätsströme ist in der Regel sehr gering, d. h. der Fehlerstrom ist sehr gering. In diesem Fall besteht keine Stromschlaggefahr. Daher kann die Stromversorgung nicht unterbrochen werden. Mit der zunehmenden Anzahl elektrischer Geräte auf Meeresplattformen nimmt jedoch auch die Anzahl der Stromkabel zu, wodurch der kapazitive Strom steigt und im Fehlerfall auch der einphasige Erdschlussstrom steigt. Ist das Gehäuse des elektrischen Geräts nicht zuverlässig geerdet oder wird das Erdungskabel getrennt, kann der einphasige Erdschlussstrom nur eine Schleife durch den menschlichen Körper bilden. Wenn der durch den menschlichen Körper fließende Wechselstrom (50 Hz) 30 mA überschreitet, kann dies zu Herzflimmern führen. In Niederspannungs-Stromverteilungssystemen kann ein Durchschlag der einphasigen Isolierung eines elektrischen Geräts dazu führen, dass das Gerätegehäuse unter Spannung steht. Wenn der einphasige Erdschlussstrom Id = Ia + Ib ≥ 30 mA ist, überschreitet er die Sicherheitsschwelle für Wechselstrom, die der menschliche Körper aushalten kann, und die Stromversorgung muss aus Sicherheitsgründen sofort unterbrochen werden. In diesem Fall ist die Installation eines Fehlerstromschutzschalters an dem elektrischen Gerät die einzige Lösung.

b) Phasenverschobener Erdschluss. Bei einem einphasigen Erdschluss steigen die beiden anderen Phase-Erde-Spannungen an. Die Isolierung elektrischer Geräte muss einer höheren Spannung standhalten. Dies kann zu Isolationsschäden führen und den Fehler weiter vergrößern, was wiederum zu einem phasenverschobenen Erdschluss führt. Gemäß Artikel 4.4.14 des „Code for Low-Voltage Power Distribution Design“ GB50054-1995: Die freiliegenden leitfähigen Teile des IT-Systems können mit einem gemeinsamen Erdungsdraht oder einzeln oder in Gruppen mit separaten Erdungsdrähten geerdet werden. Sind die freiliegenden leitfähigen Teile gemeinsam geerdet, muss beim Auftreten eines zweiten phasenverschobenen Erdschlusses die Abschaltung des Fehlerstromkreises den Anforderungen des TN-System-Erdschlussschutzes entsprechen. Die Offshore-Plattform ist eine Stahlkonstruktion, die selbst ein Leiter ist und dem gemeinsamen Erdungsdraht der freiliegenden leitfähigen Teile der elektrischen Geräte entspricht. Bei einem phasenverschobenen Erdschluss muss die Abschaltung des Fehlerstromkreises den Anforderungen des TN-System-Erdschlussschutzes entsprechen. Gemäß den Spezifikationen sollten tragbare und mobile elektrische Geräte im TN-System mit Fehlerstromschutzschaltern ausgestattet sein.

3.Produktbeschreibung

Das Fehlerstromrelais ist ein Fehlerstromtransformator zur Erkennung des Fehlerstroms. Unter bestimmten Bedingungen, wenn der Fehlerstrom einen bestimmten Wert erreicht oder überschreitet, öffnen und schließen sich ein oder mehrere elektrische Ausgangskreiskontakte im Elektrogerät. Schalten Sie Elektrogeräte.

Hier sind drei häufige Leckagesituationen.

1. Um direkten Kontakt und Stromschlag zu verhindern, muss ein hochempfindlicher RCD mit I△n≤30 mA verwendet werden.

2. Der RCD mittlerer Empfindlichkeit mit I△n größer als 30 mA kann verwendet werden, um indirekten Kontakt und Stromschlag zu verhindern.

3. Als feuerfester RCD muss ein 4-poliger oder 2-poliger RCD verwendet werden.

In IT-Systemen werden je nach Bedarf Fehlerstromschutzschalter eingesetzt. Um eine Verschlechterung der Systemisolierung zu verhindern und als sekundärer Fehlerschutz zu dienen, wird je nach Verdrahtungstyp eine Schutzmaßnahme ähnlich dem TT- oder TN-System eingesetzt. Zur Fehlervorhersage sollte zunächst ein Isolationsüberwachungsgerät eingesetzt werden.

Für das TT-System wird ein Fehlerstromrelais empfohlen. Denn bei einem einphasigen Erdschluss ist der Fehlerstrom sehr gering und schwer abzuschätzen. Wird der Ansprechstrom des Schalters nicht erreicht, tritt am Gehäuse eine gefährliche Spannung auf. Zu diesem Zeitpunkt muss der N-Leiter durch den Fehlerstromwandler geführt werden.

Für das TN-S-System kann ein Fehlerstromrelais verwendet werden. Schalten Sie den Fehler schneller und feinfühliger ab, um Sicherheit und Zuverlässigkeit zu verbessern. Zu diesem Zeitpunkt darf der PE-Leiter nicht durch den Transformator verlaufen, und der N-Leiter muss durch den Transformator verlaufen und darf nicht wiederholt geerdet werden.

Bei TN-C-Systemen können Fehlerstromrelais nicht verwendet werden. Da PE-Leitung und N-Leitung integriert sind, ist der Stromfluss zum und vom Transformator gleich, wenn die PEN-Leitung nicht wiederholt geerdet wird und das Gehäuse unter Spannung steht. Der ASJ bewegt sich nicht. Bei wiederholter Erdung der PEN-Leitung fließt ein Teil des einphasigen Stroms in die wiederholte Erdung. Ab einem bestimmten Wert funktioniert der ASJ nicht mehr. Das TN-C-System muss in ein TN-CS-System umgewandelt werden, das dem TN-S-System entspricht. Anschließend muss der Fehlerstromtransformator an das TN-S-System angeschlossen werden.

4.Produkteinführung

Das Fehlerstromrelais der ASJ-Serie von Acrel Electric erfüllt die oben genannten Leckagebedingungen und kann in Verbindung mit einem Fernauslöseschalter verwendet werden, um die Stromversorgung rechtzeitig zu unterbrechen, indirekten Kontakt zu verhindern und den Leckstrom zu begrenzen. Es kann auch direkt als Signalrelais zur Überwachung von Stromversorgungsanlagen eingesetzt werden. Es eignet sich insbesondere für den sicheren Stromverbrauch in Schulen, Geschäftsgebäuden, Fabrikhallen, Basaren, Industrie- und Bergbauunternehmen, wichtigen nationalen Brandschutzeinheiten, intelligenten Gebäuden und Gemeinden, U-Bahnen, Petrochemie-, Telekommunikations- und Verteidigungsministerien.

Die Produkte der ASJ-Serie verfügen hauptsächlich über zwei Installationsmethoden. Die ASJ10-Serie ist für die Schienenmontage vorgesehen. Aussehen und Funktionen sind in der folgenden Tabelle dargestellt:

Die ASJ20-Serie ist für die Panelmontage vorgesehen. Aussehen und Funktionen sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:

Der Unterschied zwischen Fehlerstromrelais vom Typ AC und Typ A besteht darin, dass ein Fehlerstromrelais vom Typ AC die Auslösung von plötzlich auftretendem oder langsam ansteigendem sinusförmigem Restwechselstrom gewährleisten kann und hauptsächlich sinusförmige Wechselstromsignale überwacht. Ein Fehlerstromrelais vom Typ A ist ein Fehlerstromrelais, das die Auslösung von plötzlich auftretendem oder langsam ansteigendem sinusförmigem Restwechselstrom und pulsierendem Restgleichstrom gewährleisten kann und hauptsächlich sinusförmige Wechselstromsignale und pulsierende Gleichstromsignale überwacht.

Die spezifischen Anschlussklemmen und die typische Verdrahtung des Instruments sind wie folgt:

5. Schlussfolgerung

5. Schlussfolgerung

In der bisherigen Elektrokonstruktion von Hochseeplattformen waren zum Schutz der Stromverteilung von tragbaren und mobilen elektrischen Geräten meist keine oder nur selten Leckageschutzvorrichtungen installiert. Immer mehr Entwickler sind der Ansicht, dass die Installation eines Leckageschutzes im IT-Stromversorgungssystem von Hochseeplattformen, tragbaren und mobilen elektrischen Geräten nicht erforderlich ist. Aus dieser Sicht betrachtet, ist diese Idee nur einseitig. Fehlerstromrelais der ASJ-Serie überwachen den Leckstrom in der Leitung. Erreicht oder überschreitet der Leckstrom den eingestellten Wert, löst das interne Relais einen Alarm aus und kann mit dem Leistungsschalter verbunden werden, um die Leitung schnell zu unterbrechen und so die Leitungssicherheit zu gewährleisten.

Verweise

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[2] Handbuch zur Gestaltung und Anwendung von Enterprise Microgrids. 2020.6

[3] Wei Wong, Jiankui XU,Changwei Li. Erdungsschutz des thermoelektrischen Steuerungssystems für Offshore-Ölplattformkomponenten[J]. China High-Tech Enterprise, 2008(20):93-93.

[4] Ping Yuan. Über die Anwendung von Leckageschutz in der elektrischen Sicherheit [J]. China High-tech Zone, 2017(23):130-131.

Über den Autor:Jianguo Wu, männlich, Student, Acrel Co., Ltd., die Hauptforschungsrichtung ist Isolationsüberwachung und Fehlerstromüberwachung, E-Mail: zimmer.wu@qq.com, Mobiltelefon: 13524474635