Aplicación del relé de corriente residual de la serie ASJ en plataformas marinas

Abstracto:A través del análisis de la falla a tierra de la plataforma oceánica, este artículo analiza la necesidad de instalar el protector contra fugas en los equipos eléctricos portátiles y móviles de la plataforma oceánica y describe brevemente el principio de funcionamiento del protector contra fugas.

Palabras clave: Plataforma oceánica; sistema informático; protector contra fugas

0. Descripción general

En la explotación de petróleo y gas natural en el océano, las plataformas oceánicas son extremadamente peligrosas, ya que son lugares importantes para la recolección, el almacenamiento temporal y el procesamiento de petróleo y gas. Al mismo tiempo, debido a factores como el sol y la lluvia, la erosión por niebla salina, los equipos eléctricos compactos y el espacio de operación reducido, siempre existen riesgos ocultos para la seguridad eléctrica de las plataformas oceánicas. Para evitar accidentes eléctricos en plataformas oceánicas, es necesario seleccionar la conexión a tierra del sistema de suministro y distribución de energía según las características ambientales de la plataforma y elegir el método de protección a tierra adecuado.

1. Características del sistema de distribución de energía de la plataforma oceánica.

El sistema de distribución de energía de baja tensión se divide en tres tipos: sistema TN, sistema TT y sistema IT. Cada tipo de sistema de distribución de energía de baja tensión con conexión a tierra presenta sus propias ventajas, desventajas y ámbito de aplicación. Los diseñadores deben tomar decisiones específicas en función de factores como las condiciones ambientales del lugar de trabajo, las características de los equipos eléctricos y los requisitos eléctricos. Actualmente, las plataformas oceánicas suelen utilizar sistemas IT para el suministro de energía, lo cual se determina por sus propias características: 1) Las plataformas oceánicas se encuentran alejadas de la tierra y requieren un alto nivel de suministro de energía ininterrumpido. Por ejemplo, no se permite desconectar las medidas de protección contra incendios ni las instalaciones de escape de emergencia de la plataforma; 2) La plataforma marina se encuentra en un entorno hostil, donde la niebla salina y la humedad son propensas a dañar el aislamiento de los equipos eléctricos y las líneas de suministro de energía, y a producirse fallas a tierra.

2. Protección contra fugas de equipos eléctricos portátiles y móviles en plataformas oceánicas

1) Las fallas a tierra de equipos eléctricos portátiles y móviles en plataformas oceánicas generalmente se deben a las siguientes razones: a) Los equipos eléctricos portátiles y móviles deben moverse con frecuencia, por lo que las uniones de los cables y los equipos eléctricos se aflojan con facilidad, provocando que las líneas de fase entren en contacto. La falla a tierra se produce en la carcasa del equipo; b) El cable se dobla repetidamente durante el uso de los equipos eléctricos portátiles y móviles, lo que provoca la rotura del núcleo del cable, perforando el aislamiento del cable y entrando en contacto con la parte conductora externa, lo que provoca una falla a tierra.

2）Análisis de fallas a tierra de equipos eléctricos portátiles y móviles en plataformas oceánicas

a) Falla a tierra monofásica. La norma IEC 4.79 de la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI) (Efecto de la corriente que atraviesa el cuerpo humano) establece que, cuando la corriente CA de 50 Hz que atraviesa el cuerpo humano no supera los 30 mA, no se produce la muerte por fibrilación ventricular. Esto no tiene relación directa con la humedad del cuerpo ni con el nivel de tensión de contacto. La mayoría de los sistemas de distribución de energía de baja tensión de las plataformas oceánicas siempre han utilizado sistemas IT con neutros sin conexión a tierra. De esta manera, si se produce contacto directo con conductores activos monofásicos, fallo de la conexión a tierra monofásica o fallo de contacto indirecto, la corriente de falla de la conexión a tierra monofásica es relativa a las otras dos. La suma vectorial de la corriente de capacitancia de tierra suele ser muy pequeña, es decir, la corriente de falla es muy pequeña. En este caso, no hay peligro de descarga eléctrica. Por lo tanto, no se puede cortar el suministro eléctrico. Sin embargo, a medida que aumenta el número de equipos eléctricos utilizados en las plataformas oceánicas, las líneas de cables de alimentación aumentan en consecuencia, y la corriente capacitiva aumenta en consecuencia, y la corriente de tierra monofásica también aumenta cuando ocurre una falla. Si la carcasa del equipo eléctrico no está conectada a tierra de forma fiable o el cable de tierra está desconectado, la corriente de falla a tierra monofásica solo puede formar un bucle a través del cuerpo humano. Cuando la corriente CA de 50 Hz a través del cuerpo humano supera los 30 mA, el cuerpo humano puede sufrir una fibrilación ventricular. morir. En el sistema de distribución de energía de bajo voltaje, la ruptura del aislamiento monofásico de los equipos eléctricos hace que la carcasa del equipo se active. Cuando la corriente de falla a tierra monofásica Id = Ia + Ib ≥ 30 mA, supera el umbral de seguridad de la corriente CA que el cuerpo humano puede soportar, y el suministro de energía debe cortarse inmediatamente para garantizar la seguridad. En este momento, instalar un protector de fugas en el equipo eléctrico es la única solución.

b) Falla de puesta a tierra desfasada. Cuando se produce una falla de puesta a tierra monofásica, las otras dos tensiones fase-tierra aumentan, y el aislamiento del equipo eléctrico debe soportar una tensión mayor, lo que puede dañar el aislamiento y agravar la falla, lo que resultará en una falla de puesta a tierra desfasada. Según el artículo 4.4.14 del "Código para el Diseño de Distribución de Energía de Baja Tensión" GB50054-1995: Las partes conductoras expuestas del sistema IT pueden conectarse a tierra con un electrodo de puesta a tierra común, individualmente o en grupos con electrodos de puesta a tierra separados. Cuando las partes conductoras expuestas se conectan a tierra juntas, al producirse la segunda falla a tierra desfasada, el corte del circuito de falla debe cumplir con los requisitos de la protección contra fallas a tierra del sistema TN. La plataforma marina es una estructura de acero, que a su vez es un conductor, equivalente al electrodo de puesta a tierra común de las partes conductoras expuestas del equipo eléctrico. Cuando se produce una falla a tierra desfasada, la desconexión del circuito de falla debe cumplir con los requisitos de protección contra fallas a tierra del sistema TN. Según las especificaciones, en el sistema TN, los equipos eléctricos portátiles y móviles deben estar equipados con protectores contra fugas.

3. Descripción del producto

El relé de corriente residual es un transformador de corriente residual que detecta la corriente residual. Bajo ciertas condiciones, cuando esta alcanza o supera un valor determinado, uno o más contactos del circuito de salida del aparato eléctrico se abren y cierran. Conmuta aparatos eléctricos.

A continuación se presentan tres situaciones de fugas comunes:

1. Se debe utilizar un RCD de alta sensibilidad con I△n≤30 mA para evitar el contacto directo y las descargas eléctricas.

2. El RCD de sensibilidad media con I△n mayor a 30 mA se puede utilizar para evitar el contacto indirecto y las descargas eléctricas.

3. Para los RCD ignífugos se utilizará un RCD de 4 o 2 polos.

En los sistemas IT, se utilizan relés de corriente residual según sea necesario. Para evitar la degradación del aislamiento del sistema y como protección secundaria contra fallos, según el tipo de cableado, se adopta una medida de protección similar a la del sistema TT o TN. En primer lugar, se debe utilizar un dispositivo de monitorización del aislamiento para predecir un fallo.

Para el sistema TT, se recomienda un relé de corriente residual. Esto se debe a que, cuando se produce una falla a tierra monofásica, la corriente de falla es muy pequeña y difícil de estimar. Si no se alcanza la corriente de operación del interruptor, se generará una tensión peligrosa en la carcasa. En ese caso, el cable N debe pasar por el transformador de corriente residual.

En el sistema TN-S, se puede utilizar un relé de corriente residual. Este dispositivo elimina la falla con mayor rapidez y precisión, mejorando así la seguridad y la fiabilidad. En este caso, el cable de protección (PE) no debe pasar por el transformador, y el cable de neutro (N) sí debe pasar por él, y no debe conectarse a tierra repetidamente.

En los sistemas TN-C, no se pueden utilizar relés de corriente residual. Dado que los cables PE y N están integrados, si el cable PEN no se conecta a tierra repetidamente, al energizar la carcasa, la corriente de entrada y salida del transformador es igual y el ASJ no se mueve. Si el cable PEN se conecta a tierra repetidamente, parte de la corriente monofásica fluirá a través de la puesta a tierra repetida. Al alcanzar cierto valor, el ASJ deja de funcionar. Es necesario transformar el sistema TN-C en un sistema TN-CS, que es similar al sistema TN-S, y luego conectar el transformador de corriente residual a este último.

4. Introducción del producto

El relé de corriente residual serie ASJ de Acrel Electric protege contra las condiciones de fuga mencionadas anteriormente. Se puede utilizar junto con un interruptor de disparo remoto para cortar el suministro eléctrico a tiempo, evitar el contacto indirecto y limitar la corriente de fuga. También se puede utilizar directamente como relé de señal para supervisar equipos eléctricos. Es especialmente adecuado para la protección del consumo eléctrico en escuelas, edificios comerciales, talleres de fábricas, bazares, empresas industriales y mineras, unidades nacionales clave de protección contra incendios, edificios y comunidades inteligentes, trenes subterráneos, industrias petroquímicas, telecomunicaciones y departamentos de defensa nacional.

Los productos de la serie ASJ se instalan principalmente en dos métodos. La serie ASJ10 se instala sobre riel. Su apariencia y funciones se muestran en la siguiente tabla:

La serie ASJ20 se monta en panel, la apariencia y las funciones se muestran en la siguiente tabla:

Entre ellos, la diferencia entre el relé de corriente residual de tipo CA y el de tipo A es: el relé de corriente residual de tipo CA garantiza la activación de la corriente alterna sinusoidal residual aplicada de forma repentina o con un aumento lento, y monitoriza principalmente las señales de corriente alterna sinusoidal. El relé de corriente residual de tipo A garantiza la activación de la corriente alterna sinusoidal residual y la corriente continua pulsante residual aplicada de forma repentina o lenta, y monitoriza principalmente las señales de corriente alterna sinusoidal y las señales de corriente continua pulsante.

Los terminales de cableado específicos y el cableado típico del instrumento son los siguientes:

5. Conclusión

5. Conclusión

En el diseño eléctrico anterior de las plataformas oceánicas, prácticamente no se instalaban protectores contra fugas para la distribución de energía de equipos eléctricos portátiles y móviles. Muchos diseñadores consideran que, en el sistema de suministro de energía de TI de las plataformas oceánicas, no es necesario instalar protectores contra fugas para equipos eléctricos portátiles. Desde la perspectiva anterior, esta idea solo considera un aspecto y es unilateral. Los relés de corriente residual de la serie ASJ pueden monitorear la corriente de fuga en la línea. Cuando la corriente de fuga alcanza o supera el valor establecido, el relé interno emite una alarma y puede conectarse al disyuntor para cortar rápidamente la línea y garantizar su seguridad.

Referencias

[1] Shujiao Su, Long Zhang. Aplicación de protectores contra fugas en plataformas marinas [J]. Comunicación de Ciencia y Tecnología, 2010, 000(011):70,75.

[2] Manual de diseño y aplicación de microrredes empresariales. 2020.6

[3] Wei Wong, Jiankui XU, Changwei Li. Protección de puesta a tierra del sistema de control termoeléctrico para componentes de plataformas petrolíferas marinas [J]. China High-Tech Enterprise, 2008(20):93-93.

[4] Ping Yuan. Análisis de la aplicación de la protección contra fugas en la seguridad eléctrica [J]. Zona de Alta Tecnología de China, 2017(23):130-131.

Acerca del autor:Jianguo Wu, estudiante de pregrado, Acrel Co., Ltd., su principal línea de investigación es el monitoreo de aislamiento y corriente residual. Correo electrónico: zimmer.wu@qq.com, teléfono móvil: 13524474635