Applicazione del relè di corrente residua serie ASJ nella piattaforma offshore

Astratto:Attraverso l'analisi del guasto a terra della piattaforma oceanica, questo documento discute la necessità di installare un dispositivo di protezione dalle perdite sulle apparecchiature elettriche portatili e mobili della piattaforma oceanica e descrive brevemente il principio di funzionamento del dispositivo di protezione dalle perdite.

Parole chiave: piattaforma oceanica; sistema IT; protezione dalle perdite

0.Panoramica

Nel processo di estrazione di petrolio e gas naturale dall'oceano, le piattaforme oceaniche sono estremamente pericolose, in quanto importanti luoghi per la raccolta, lo stoccaggio temporaneo e la semplice lavorazione di petrolio e gas. Allo stesso tempo, influenzate da numerosi fattori come sole e pioggia, erosione da nebbia salina, apparecchiature elettriche compatte e spazi operativi ristretti, la sicurezza elettrica delle piattaforme oceaniche è sempre esposta a pericoli nascosti. Per evitare incidenti elettrici sulle piattaforme oceaniche, è necessario selezionare il tipo di messa a terra del sistema di alimentazione e distribuzione in base alle caratteristiche ambientali della piattaforma e scegliere il metodo di protezione di messa a terra appropriato.

1. Le caratteristiche del sistema di distribuzione di energia della piattaforma oceanica

Il sistema di distribuzione dell'energia a bassa tensione si divide in tre tipologie: sistema TN, sistema TT e sistema IT. Ogni tipologia di sistema di distribuzione dell'energia a bassa tensione con messa a terra presenta vantaggi, svantaggi e ambiti di applicazione specifici. I progettisti devono effettuare scelte specifiche in base a fattori quali le condizioni ambientali del luogo di lavoro, le caratteristiche delle apparecchiature elettriche e i requisiti elettrici. Attualmente, le piattaforme oceaniche utilizzano generalmente sistemi IT per l'alimentazione, il che è determinato dalle loro caratteristiche specifiche: 1) le piattaforme oceaniche sono lontane dalla terraferma e richiedono un'alimentazione elettrica ininterrotta. Ad esempio, le misure antincendio e i sistemi di emergenza della piattaforma non possono essere disattivati; 2) la piattaforma marina si trova in un ambiente ostile, dove la nebbia salina e l'umidità possono danneggiare l'isolamento delle apparecchiature elettriche e delle linee di alimentazione, con conseguenti guasti a terra.

2. Protezione dalle perdite di apparecchiature elettriche portatili e mobili sulle piattaforme oceaniche

1) I guasti a terra delle apparecchiature elettriche portatili e mobili sulle piattaforme oceaniche sono generalmente dovuti ai seguenti motivi: a) Le apparecchiature elettriche portatili e mobili devono essere spostate frequentemente, quindi i giunti dei cavi e delle apparecchiature elettriche si allentano facilmente, causando il contatto delle linee di fase. Il guasto a terra si verifica sul rivestimento dell'apparecchiatura; b) Il cavo si piega ripetutamente durante l'uso delle apparecchiature elettriche portatili e mobili, causando la rottura del filo centrale, la perforazione dell'isolamento del cavo e il contatto con la parte conduttiva esterna, causando un guasto a terra.

2) Analisi dei guasti a terra di apparecchiature elettriche portatili e mobili su piattaforme oceaniche

a) Guasto a terra monofase. Lo standard IEC4.79 della Commissione Elettrotecnica Internazionale (Effetto della corrente che attraversa il corpo umano) stabilisce che quando la corrente alternata a 50 Hz attraverso il corpo umano non supera i 30 mA, il corpo umano non morirà a causa di fibrillazione ventricolare. Non vi è alcuna relazione diretta con l'umidità del corpo umano e il livello di tensione di contatto. La maggior parte dei sistemi di distribuzione di energia a bassa tensione delle piattaforme oceaniche ha sempre utilizzato sistemi IT con punti neutri non messi a terra, in modo che in caso di contatto diretto con conduttori monofase attivi, messa a terra monofase o guasto da contatto indiretto, la corrente di guasto a terra monofase sia relativa alle altre due. La somma vettoriale della corrente di capacità di terra è solitamente molto piccola, ovvero la corrente di guasto è molto piccola. In questo caso, non vi è alcun pericolo di scossa elettrica. Pertanto, l'alimentazione non può essere interrotta. Tuttavia, con l'aumento del numero di apparecchiature elettriche utilizzate sulle piattaforme oceaniche, le linee dei cavi di alimentazione aumentano di conseguenza e la corrente capacitiva aumenta di conseguenza, così come la corrente di terra monofase aumenta in caso di guasto. Se l'involucro dell'apparecchiatura elettrica non è collegato a terra in modo affidabile o il filo di terra è scollegato, la corrente di guasto a terra monofase può solo formare un anello attraverso il corpo umano. Quando la corrente CA a 50 Hz che attraversa il corpo umano supera i 30 mA, il corpo umano può essere colpito da fibrillazione ventricolare. Nel sistema di distribuzione dell'energia a bassa tensione, la rottura dell'isolamento monofase delle apparecchiature elettriche causa la messa in tensione dell'involucro dell'apparecchiatura. Quando la corrente di guasto a terra monofase Id = Ia + Ib ≥ 30 mA, supera la soglia di sicurezza della corrente CA che il corpo umano può sopportare e l'alimentazione deve essere interrotta immediatamente per garantire la sicurezza. In questo caso, l'installazione di un dispositivo di protezione dalle perdite sull'apparecchiatura elettrica è l'unica soluzione.

b) Guasto a terra fuori fase. Quando si verifica un guasto a terra monofase, le altre due tensioni fase-terra aumentano e l'isolamento delle apparecchiature elettriche deve resistere a una tensione più elevata, che può causare danni all'isolamento e amplificare ulteriormente il guasto, con conseguente guasto a terra fuori fase. Secondo l'articolo 4.4.14 del "Codice per la progettazione della distribuzione di energia a bassa tensione" GB50054-1995: le parti conduttrici esposte del sistema IT possono essere messe a terra con un elettrodo di terra comune, oppure singolarmente o in gruppi con elettrodi di terra separati. Quando le parti conduttrici esposte sono messe a terra insieme, al verificarsi del secondo guasto a terra fuori fase, l'interruzione del circuito di guasto deve soddisfare i requisiti della protezione da guasti a terra del sistema TN. La piattaforma offshore è una struttura in acciaio, che a sua volta è un conduttore, equivalente all'elettrodo di terra comune delle parti conduttrici esposte dell'apparecchiatura elettrica. In caso di guasto a terra fuori fase, la disconnessione del circuito di guasto deve soddisfare i requisiti di protezione da guasto a terra del sistema TN. Secondo le specifiche, nel sistema TN, le apparecchiature elettriche portatili e mobili devono essere dotate di dispositivi di protezione dalle perdite.

3. descrizione del prodotto

Il relè differenziale è un trasformatore di corrente differenziale che rileva la corrente residua e, in determinate condizioni, quando la corrente residua raggiunge o supera un determinato valore, uno o più contatti del circuito di uscita elettrico dell'apparecchio elettrico si aprono e si chiudono. Interruttore per apparecchi elettrici.

Ecco tre situazioni comuni di perdite.

1. Per evitare contatti diretti e scosse elettriche, è necessario utilizzare un RCD ad alta sensibilità con I△n≤30mA.

2. L'RCD a media sensibilità con I△n superiore a 30 mA può essere utilizzato per prevenire contatti indiretti e scosse elettriche.

3. Per un RCD ignifugo deve essere utilizzato un RCD a 4 poli o a 2 poli.

Per i sistemi IT, vengono utilizzati relè differenziali, se necessario. Per prevenire il degrado dell'isolamento del sistema e come protezione secondaria in caso di guasto, a seconda del tipo di cablaggio, viene adottata una misura di protezione simile a quella dei sistemi TT o TN. Innanzitutto, è necessario utilizzare un dispositivo di monitoraggio dell'isolamento per prevedere un guasto.

Per il sistema TT, si raccomanda l'uso di un relè differenziale. Infatti, in caso di guasto a terra monofase, la corrente di guasto è molto bassa e difficile da stimare. Se la corrente di intervento dell'interruttore non viene raggiunta, si genera una tensione pericolosa sull'involucro. In questo caso, il filo N deve passare attraverso il trasformatore differenziale.

Per il sistema TN-S, è possibile utilizzare un relè differenziale. Interrompere il guasto in modo più rapido e sensibile per migliorare la sicurezza e l'affidabilità. In questa fase, il filo PE non deve attraversare il trasformatore, così come il filo N, e non deve essere messo a terra ripetutamente.

Nei sistemi TN-C, non è possibile utilizzare relè differenziali. Poiché il filo PE e il filo N sono integrati, se il filo PEN non viene ripetutamente messo a terra, quando il guscio è alimentato, la corrente in entrata e in uscita dal trasformatore è uguale e l'ASJ si rifiuta di muoversi; se il filo PEN viene ripetutamente messo a terra, parte della corrente monofase fluirà nella messa a terra ripetuta. Dopo aver raggiunto un certo valore, l'ASJ ha subito un malfunzionamento. È necessario trasformare il sistema TN-C in un sistema TN-CS, che è identico al sistema TN-S, e quindi collegare il trasformatore differenziale al sistema TN-S.

4. Introduzione al prodotto

Il relè differenziale serie ASJ di Acrel Electric è in grado di soddisfare i requisiti di protezione per le condizioni di dispersione sopra menzionate e può essere utilizzato in combinazione con un interruttore di sgancio remoto per interrompere l'alimentazione in tempo utile, prevenire il contatto indiretto e limitare la corrente di dispersione. Può anche essere utilizzato direttamente come relè di segnale per il monitoraggio delle apparecchiature elettriche. È particolarmente adatto per la protezione di sicurezza del consumo di energia elettrica in scuole, edifici commerciali, officine, bazar, imprese industriali e minerarie, unità antincendio nazionali chiave, edifici e comunità intelligenti, metropolitane, industrie petrolchimiche, dipartimenti di telecomunicazioni e difesa nazionale.

I prodotti della serie ASJ presentano principalmente due metodi di installazione. La serie ASJ10 prevede installazioni su guida. L'aspetto e le funzioni sono illustrate nella tabella seguente:

La serie ASJ20 è montata su pannello; l'aspetto e le funzioni sono mostrati nella tabella seguente:

Tra questi, la differenza tra relè di corrente residua di tipo CA e di tipo A è: il relè di corrente residua di tipo CA è un relè di corrente residua in grado di garantire l'intervento della corrente alternata sinusoidale residua applicata improvvisamente o in lento aumento e monitora principalmente segnali di corrente alternata sinusoidale. Il relè di corrente residua di tipo A è un relè di corrente residua in grado di garantire l'intervento della corrente alternata sinusoidale residua e della corrente continua pulsante residua applicata improvvisamente o lentamente e monitora principalmente segnali di corrente alternata sinusoidale e segnali di corrente continua pulsata.

I terminali di cablaggio specifici e il cablaggio tipico dello strumento sono i seguenti:

5.Conclusion

5.Conclusion

Nella precedente progettazione elettrica delle piattaforme oceaniche, i dispositivi di protezione dalle perdite per la distribuzione dell'energia elettrica delle apparecchiature elettriche portatili e mobili erano praticamente assenti o raramente installati. Sempre più progettisti ritengono che nel sistema di alimentazione IT delle piattaforme oceaniche, portatili e mobili, non sia necessario installare un dispositivo di protezione dalle perdite. Da questo punto di vista, questa idea considera solo un aspetto ed è unilaterale. I relè differenziali della serie ASJ possono monitorare la corrente di dispersione nella linea. Quando la corrente di dispersione raggiunge o supera il valore impostato, il relè interno emette un allarme e può essere collegato all'interruttore automatico per interrompere rapidamente la linea e garantirne la sicurezza.

Riferimenti

[1] Shujiao Su, Long Zhang. L'applicazione di dispositivi di protezione dalle perdite nelle piattaforme offshore [J]. Science and Technology Communication, 2010, 000(011):70,75.

[2] Manuale di progettazione e applicazione delle microreti aziendali. 2020.6

[3] Wei Wong, Jiankui XU, Changwei Li. Protezione di messa a terra del sistema di controllo termoelettrico per componenti di piattaforme petrolifere offshore [J]. China High-Tech Enterprise, 2008 (20): 93-93.

[4] Ping Yuan. Parlando dell'applicazione della protezione dalle perdite nella sicurezza elettrica [J]. China High-tech Zone, 2017(23):130-131.

Informazioni sull'autore:Jianguo Wu, uomo, studente universitario, Acrel Co., Ltd., la principale direzione di ricerca è il monitoraggio dell'isolamento e il monitoraggio della corrente residua, e-mail: zimmer.wu@qq.com, cellulare: 13524474635