Application du relais de courant résiduel de la série ASJ sur les plateformes offshore

Abstrait:À travers l'analyse du défaut à la terre de la plate-forme océanique, cet article discute de la nécessité d'installer le protecteur de fuite sur les équipements électriques portables et mobiles de la plate-forme océanique, et décrit brièvement le principe de fonctionnement du protecteur de fuite.

Mots-clés : Plateforme océanique ; Système informatique ; Protecteur de fuite

0.Aperçu

Lors de l'exploitation pétrolière et gazière en mer, les plateformes océaniques représentent un environnement extrêmement dangereux, car elles constituent des lieux importants pour la collecte, le stockage temporaire et le traitement simple du pétrole et du gaz. De plus, soumises à de nombreux facteurs tels que le soleil, la pluie, l'érosion par embruns salins, la compacité des équipements électriques et l'espace d'exploitation restreint, elles présentent toujours des risques cachés pour la sécurité électrique. Afin d'éviter tout accident électrique, il est nécessaire de sélectionner le type de mise à la terre du système d'alimentation et de distribution électrique en fonction des caractéristiques environnementales de la plateforme, et de choisir la méthode de protection adéquate.

1. Les caractéristiques du système de distribution d'énergie de la plate-forme océanique

Le système de distribution d'énergie basse tension se divise en trois types : le système TN, le système TT et le système IT. Chaque type de système de distribution d'énergie basse tension avec mise à la terre présente ses propres avantages, inconvénients et domaines d'application. Les concepteurs doivent faire des choix précis en fonction de facteurs tels que les conditions environnementales du lieu de travail, les caractéristiques des équipements électriques et les exigences électriques. Actuellement, les plateformes océaniques utilisent généralement des systèmes IT pour l'alimentation électrique, ce qui dépend de leurs propres caractéristiques : 1) les plateformes océaniques sont éloignées de la terre et nécessitent une alimentation électrique ininterrompue de haute qualité. Par exemple, les dispositifs de protection incendie et les issues de secours de la plateforme ne peuvent pas être mis hors tension ; 2) la plateforme marine est soumise à un environnement hostile : les embruns salins et l'humidité sont susceptibles d'endommager l'isolation des équipements électriques et des lignes d'alimentation, et des défauts de terre peuvent survenir.

2. Protection contre les fuites des équipements électriques portables et mobiles sur les plates-formes océaniques

1) Les défauts à la terre des équipements électriques portables et mobiles sur les plateformes océaniques sont généralement dus aux raisons suivantes : a) Les équipements électriques portables et mobiles doivent être déplacés fréquemment, ce qui facilite le desserrage des jonctions des câbles et des équipements électriques, entraînant le contact des lignes de phase. Un défaut à la terre se produit sur la coque de l'équipement ; b) Lors de l'utilisation d'un équipement électrique portable et mobile, le câble se plie à plusieurs reprises, ce qui provoque la rupture du fil conducteur, perce l'isolant du câble et entre en contact avec la partie conductrice externe, provoquant ainsi un défaut à la terre.

2) Analyse des défauts à la terre des équipements électriques portables et mobiles sur les plates-formes océaniques

a) Défaut de terre monophasé. La norme CEI 4.79 (Effet du courant traversant le corps humain) de la Commission électrotechnique internationale stipule que lorsque le courant alternatif de 50 Hz traversant le corps humain ne dépasse pas 30 mA, le corps humain ne risque pas de mourir d'une fibrillation ventriculaire. Ce phénomène n'a aucun lien direct avec l'humidité du corps humain ni avec le niveau de tension de contact. La plupart des systèmes de distribution d'énergie basse tension des plateformes océaniques ont toujours utilisé des systèmes informatiques avec des points neutres non mis à la terre. Ainsi, en cas de contact direct avec des conducteurs monophasés sous tension, de mise à la terre monophasée ou de défaillance de contact indirect, le courant de défaut de terre monophasé est relatif aux deux autres. La somme vectorielle du courant de capacité de terre est généralement très faible, c'est-à-dire que le courant de défaut est très faible. Dans ce cas, il n'y a aucun risque de choc électrique. Par conséquent, l'alimentation électrique ne peut pas être coupée. Cependant, avec l'augmentation du nombre d'équipements électriques utilisés sur les plateformes océaniques, les lignes de câbles électriques augmentent en conséquence, tout comme le courant capacitif et le courant de terre monophasé en cas de défaut. Si la coque de l'équipement électrique n'est pas correctement mise à la terre ou si le fil de terre est débranché, le courant de défaut à la terre monophasé ne peut former qu'une boucle à travers le corps humain. Lorsque le courant alternatif de 50 Hz traversant le corps humain dépasse 30 mA, une fibrillation ventriculaire peut survenir. Dans le réseau de distribution d'énergie basse tension, la rupture de l'isolation monophasée d'un équipement électrique met sous tension la coque de l'équipement. Lorsque le courant de défaut à la terre monophasé Id = Ia + Ib ≥ 30 mA dépasse le seuil de sécurité du courant alternatif supporté par le corps humain, l'alimentation électrique doit être immédiatement coupée pour garantir la sécurité. Dans ce cas, l'installation d'un dispositif de protection contre les fuites sur l'équipement électrique est la seule solution.

b) Défaut de terre hors phase. Lorsqu'un défaut de terre monophasé se produit, les deux autres tensions phase-terre augmentent, ce qui nécessite que l'isolation des équipements électriques résiste à une tension plus élevée, ce qui peut endommager l'isolation et amplifier le défaut, entraînant un défaut de terre hors phase. Conformément à l'article 4.4.14 du « Code pour la conception de la distribution d'énergie basse tension » GB50054-1995 : les masses du réseau informatique peuvent être mises à la terre par une électrode de terre commune, ou individuellement ou par groupes avec des électrodes de terre distinctes. Lorsque les masses sont mises à la terre ensemble, en cas de deuxième défaut de terre hors phase, la coupure du circuit de défaut doit respecter les exigences de protection contre les défauts de terre du réseau TN. La plateforme offshore est une structure en acier, elle-même conductrice, équivalente à l'électrode de terre commune des masses des équipements électriques. En cas de défaut à la terre déphasé, la déconnexion du circuit de défaut doit être conforme aux exigences de protection contre les défauts à la terre du système TN. Conformément aux spécifications, dans le système TN, les équipements électriques portables et mobiles doivent être équipés de dispositifs de protection contre les fuites.

3. description du produit

Le relais différentiel est un transformateur de courant résiduel qui détecte le courant résiduel et, dans des conditions spécifiques, lorsque le courant résiduel atteint ou dépasse une valeur donnée, un ou plusieurs contacts du circuit de sortie électrique de l'appareil électrique s'ouvrent et se ferment. Il permet de commuter les appareils électriques.

Voici trois situations de fuite courantes.

1. Un disjoncteur différentiel haute sensibilité avec I△n≤30mA doit être utilisé pour éviter tout contact direct et tout choc électrique.

2. Le disjoncteur différentiel à sensibilité moyenne avec I△n supérieur à 30 mA peut être utilisé pour éviter les contacts indirects et les chocs électriques.

3. Un DDR à 4 ou 2 pôles doit être utilisé pour le DDR ignifuge.

Pour les systèmes informatiques, des relais différentiels sont utilisés selon les besoins. Afin de prévenir la dégradation de l'isolation du système et de servir de protection de secours en cas de défaut secondaire, selon le type de câblage, une mesure de protection similaire au schéma TT ou TN est adoptée. Un dispositif de surveillance d'isolement doit d'abord être utilisé pour prédire une défaillance.

Pour le système TT, un relais différentiel est recommandé. En effet, en cas de défaut à la terre monophasé, le courant de défaut est très faible et difficile à estimer. Si le courant de fonctionnement du commutateur n'est pas atteint, une tension dangereuse apparaîtra sur le boîtier. Dans ce cas, le fil N doit traverser le transformateur différentiel.

Pour le système TN-S, un relais différentiel peut être utilisé. Il permet de couper le défaut plus rapidement et plus précisément, améliorant ainsi la sécurité et la fiabilité. À ce stade, le fil PE et le fil N ne doivent pas traverser le transformateur, et il ne doit pas être mis à la terre de manière répétée.

Pour les systèmes TN-C, les relais différentiels ne peuvent pas être utilisés. Du fait de l'intégration des fils PE et N, si le fil PEN n'est pas mis à la terre de manière répétée, les courants entrant et sortant du transformateur sont égaux lorsque la coque est alimentée, et le disjoncteur différentiel reste bloqué. Si le fil PEN est mis à la terre de manière répétée, une partie du courant monophasé circule dans la terre. Au-delà d'une certaine valeur, le disjoncteur différentiel cesse de fonctionner. Il est alors nécessaire de transformer le système TN-C en système TN-CS, identique au système TN-S, puis de connecter le transformateur différentiel à ce dernier.

4. Présentation du produit

Le relais différentiel série ASJ d'Acrel Electric assure la protection contre les fuites mentionnées ci-dessus. Il peut être utilisé en conjonction avec un disjoncteur à distance pour couper l'alimentation électrique à temps, éviter les contacts indirects et limiter le courant de fuite. Il peut également servir de relais de signalisation pour la surveillance des équipements électriques. Il est particulièrement adapté à la protection de la consommation électrique dans les écoles, les bâtiments commerciaux, les ateliers, les bazars, les entreprises industrielles et minières, les unités nationales de protection incendie, les bâtiments et communautés intelligents, les métros, les industries pétrochimiques, les télécommunications et la défense nationale.

Les produits de la série ASJ se déclinent principalement en deux modes d'installation. La série ASJ10 est montée sur rail. Leur apparence et leurs fonctions sont présentées dans le tableau suivant :

Les séries ASJ20 sont montées sur panneau, l'apparence et les fonctions sont présentées dans le tableau suivant :

Français Parmi eux, la différence entre le relais de courant résiduel de type CA et de type A est la suivante : Le relais de courant résiduel de type CA est un relais de courant résiduel qui peut assurer le déclenchement du courant alternatif sinusoïdal résiduel qui est appliqué soudainement ou lentement augmentant, et il surveille principalement les signaux de courant alternatif sinusoïdal. Le relais de courant résiduel de type A est un relais de courant résiduel qui peut assurer le déclenchement du courant alternatif sinusoïdal résiduel et du courant continu pulsé résiduel qui est appliqué soudainement ou lentement, et surveille principalement les signaux de courant alternatif sinusoïdal et les signaux de courant continu pulsé.

Les bornes de câblage spécifiques et le câblage typique de l'instrument sont les suivants :

5.Conclusion

5.Conclusion

Dans la conception électrique des plateformes océaniques, les dispositifs de protection contre les fuites étaient pratiquement inexistants, voire rarement, pour la distribution d'énergie des équipements électriques portables et mobiles. De plus en plus de concepteurs estiment que l'installation d'un dispositif de protection contre les fuites n'est pas nécessaire pour les systèmes d'alimentation informatique des plateformes océaniques, des équipements électriques portables et mobiles. De ce point de vue, cette idée ne prend en compte qu'un seul aspect et est unilatérale. Les relais différentiels de la série ASJ peuvent surveiller le courant de fuite sur la ligne. Lorsque le courant de fuite atteint ou dépasse la valeur définie, le relais interne déclenche une alarme et peut être relié au disjoncteur pour couper rapidement la ligne et garantir sa sécurité.

Références

[1] Shujiao Su, Long Zhang. L'application des dispositifs de protection contre les fuites dans les plateformes offshore [J]. Science and Technology Communication, 2010, 000(011):70,75.

[2] Manuel de conception et d'application des microréseaux d'entreprise. 2020.6

[3] Wei Wong, Jiankui XU, Changwei Li. Protection de mise à la terre du système de contrôle thermoélectrique pour les composants de la plate-forme pétrolière offshore[J]. China High-Tech Enterprise, 2008(20):93-93.

[4] Ping Yuan. Discussion sur l'application de la protection contre les fuites en sécurité électrique [J]. China High-tech Zone, 2017(23):130-131.

À propos de l'auteur :Jianguo Wu, homme, étudiant de premier cycle, Acrel Co., Ltd., la principale direction de recherche est la surveillance de l'isolation et la surveillance du courant résiduel, Email : zimmer.wu@qq.com, téléphone portable : 13524474635