해상 플랫폼에 ASJ 시리즈 잔류 전류 계전기 적용

추상적인:본 논문에서는 해양 플랫폼의 지락사고에 대한 분석을 통해 해양 플랫폼의 휴대용 및 이동형 전기 장비에 누설 보호기를 설치해야 할 필요성을 논의하고 누설 보호기의 작동 원리를 간략하게 설명합니다.

키워드: 해양 플랫폼; IT 시스템; 누출 방지기

0.개요

해양 석유 및 천연가스 채굴 과정에서 해양 플랫폼은 석유 및 가스 채취, 임시 저장, 그리고 간단한 가공을 위한 중요한 장소로서 매우 위험합니다. 또한, 햇빛과 비, 염분에 의한 침식, 소형 전기 장비, 그리고 좁은 작업 공간 등 여러 요인의 영향을 받기 때문에 해양 플랫폼의 전기 안전에는 항상 숨겨진 위험이 존재합니다. 해양 플랫폼의 전기 안전 사고를 예방하기 위해서는 해양 플랫폼의 환경적 특성에 따라 전력 공급 및 배전 시스템의 접지 방식을 선택하고, 그에 맞는 접지 보호 방법을 선택해야 합니다.

1. 해양플랫폼 전력분배시스템의 특성

저전압 배전 시스템은 TN 시스템, TT 시스템, IT 시스템의 세 가지 형태로 구분됩니다. 각 유형의 접지 저전압 배전 시스템은 고유한 장단점과 적용 범위를 가지고 있습니다. 설계자는 작업장의 환경 조건, 전기 장비의 특성, 전기적 요구 사항 등의 요인을 기반으로 구체적인 선택을 해야 합니다. 현재 해양 플랫폼은 일반적으로 전원 공급을 위해 IT 시스템을 사용하는데, 이는 플랫폼의 고유한 특성에 따라 결정됩니다. 1) 해양 플랫폼은 육지와 멀리 떨어져 있어 높은 무정전 전원 공급이 필요합니다. 예를 들어, 플랫폼의 화재 방지 조치 및 비상 대피 시설은 전원 차단이 허용되지 않습니다. 2) 해양 플랫폼은 열악한 환경으로 인해 염분과 습기로 인해 전기 장비 및 전원 공급선의 절연이 손상되기 쉽고 접지 고장이 발생하기 쉽습니다.

2. 해양 플랫폼의 휴대용 및 이동형 전기 장비의 누설 방지

1) 해양 플랫폼에서 휴대용 및 이동식 전기 장비의 지락 사고는 일반적으로 다음과 같은 원인으로 발생합니다. a) 휴대용 및 이동식 전기 장비는 자주 이동해야 하므로 케이블과 전기 장비의 연결 부위가 쉽게 풀려 상선이 접촉하는 경우가 많습니다. 접지 사고는 장비 본체에서 발생합니다. b) 휴대용 및 이동식 전기 장비 사용 중 케이블이 반복적으로 구부러져 심선이 끊어지고, 케이블 절연이 뚫려 외부 도전부와 접촉하여 접지 사고가 발생하는 경우가 있습니다.

2) 해양 플랫폼의 휴대용 및 이동형 전기 장비의 접지 고장 분석

a) 단상 지락. 국제 전기 기술 위원회(IEC) 표준 IEC 4.79(인체를 통과하는 전류의 영향)는 인체를 통과하는 AC 50Hz 전류가 30mA를 초과하지 않을 경우 심실세동으로 인한 사망이 발생하지 않는다고 규정합니다. 이는 인체의 습도 및 접촉 전압 수준과는 직접적인 관련이 없습니다. 대부분의 해양 플랫폼 저전압 배전 시스템은 항상 접지되지 않은 중성점을 가진 IT 시스템을 사용해 왔습니다. 따라서 단상 활선과 직접 접촉하거나 단상 접지 또는 간접 접촉 고장이 발생하면 단상 접지 고장 전류는 다른 두 가지에 비해 상대적으로 작습니다. 접지 용량 전류의 벡터 합은 일반적으로 매우 작습니다. 즉, 고장 전류가 매우 작습니다. 이 경우 감전 위험이 없으므로 전원 공급이 차단되지 않을 수 있습니다. 그러나 해양 플랫폼에서 사용되는 전기 장비의 수가 증가함에 따라 전력 케이블 라인이 그에 따라 증가하고 용량성 전류가 증가하며 고장 발생 시 단상 접지 전류도 증가합니다. 전기 장비의 쉘이 안정적으로 접지되지 않았거나 접지선이 분리된 경우 단상 지락 전류는 인체를 통해 루프를 형성할 수 있습니다. 인체를 통과하는 AC 50Hz 전류가 30mA를 초과하면 인체가 심실 세동으로 인해 사망할 수 있습니다. 저압 배전 시스템에서 전기 장비의 단상 절연 파괴로 인해 장비 쉘이 활선 상태가 됩니다. 단상 지락 전류 Id = Ia + Ib ≥ 30mA이면 인체가 견딜 수 있는 AC 전류의 안전 임계값을 초과하므로 안전을 보장하기 위해 즉시 전원 공급을 차단해야 합니다. 이 경우 전기 장비에 누전 보호 장치를 설치하는 것이 유일한 해결책입니다.

b) 위상차 접지 고장. 단상 접지 고장이 발생하면 다른 두 상간 전압이 상승하고, 전기 장비의 절연은 더 높은 전압을 견뎌야 하므로 절연 손상이 발생하고 고장이 더욱 커져 위상차 접지 고장이 발생할 수 있습니다. "저전압 배전 설계 규정" GB50054-1995 4.4.14조에 따르면, IT 시스템의 노출된 도전부는 공통 접지 전극으로 접지하거나, 개별 또는 별도의 접지 전극을 사용하여 그룹으로 접지할 수 있습니다. 노출된 도전부가 함께 접지될 경우, 두 번째 위상차 접지 고장 발생 시 고장 회로의 차단은 TN 시스템 접지 고장 보호 요건을 충족해야 합니다. 해상 플랫폼은 철 구조물이며, 그 자체가 도체이므로 전기 장비의 노출된 도전부의 공통 접지 전극과 동일합니다. 위상차 지락 사고 발생 시, 고장 회로의 단선은 TN 시스템 지락 보호 요건을 충족해야 합니다. TN 시스템 규격에 따라 휴대용 및 이동형 전기 장비에는 누전 보호기를 장착해야 합니다.

3.제품 설명

잔류 전류 계전기는 잔류 전류를 감지하는 잔류 전류 변압기로, 특정 조건에서 잔류 전류가 일정 값에 도달하거나 초과하면 전기 제품의 하나 이상의 전기 출력 회로 접점이 열리고 닫힙니다. 전기 제품을 전환합니다.

흔히 발생하는 누출 상황은 다음과 같습니다.

1. 직접 접촉 및 감전을 방지하기 위해 I△n≤30mA의 고감도 RCD를 사용해야 합니다.

2. I△n이 30mA 이상인 중감도 RCD를 사용하면 간접 접촉 및 감전을 방지할 수 있습니다.

3. 내화 RCD에는 4극 또는 2극 RCD를 사용해야 합니다.

IT 시스템의 경우, 필요에 따라 잔류 전류 계전기가 사용됩니다. 시스템 절연 저하를 방지하고, 배선 유형에 따라 2차 고장 백업 보호 장치로 TT 또는 TN 시스템과 유사한 보호 조치가 채택됩니다. 먼저, 절연 감시 장치를 사용하여 고장을 예측해야 합니다.

TT 시스템의 경우 잔류 전류 계전기가 권장됩니다. 단상 지락 사고 발생 시 고장 전류는 매우 작아 예측이 어렵기 때문입니다. 스위치의 작동 전류에 도달하지 못하면 케이스에 위험한 전압이 발생합니다. 이때 N선은 잔류 전류 변압기를 통과해야 합니다.

TN-S 시스템의 경우 잔류 전류 계전기를 사용할 수 있습니다. 안전성과 신뢰성을 높이기 위해 고장을 더 빠르고 민감하게 차단합니다. 이 때, PE선은 변압기를 통과해서는 안 되고, N선은 변압기를 통과해야 하며, 반복적으로 접지되어서는 안 됩니다.

TN-C 시스템에서는 잔류 전류 계전기를 사용할 수 없습니다. PE선과 N선이 일체형이기 때문에 PEN선을 반복적으로 접지하지 않으면 쉘에 전원이 공급될 때 변압기의 입출력 전류가 같아져 ASJ가 움직이지 않습니다. PEN선을 반복적으로 접지하면 단상 전류의 일부가 반복 접지로 흘러 특정 값에 도달하면 ASJ가 오작동합니다. TN-C 시스템을 TN-S 시스템과 동일한 TN-CS 시스템으로 변환한 후 잔류 전류 변압기를 TN-S 시스템에 연결해야 합니다.

4.제품 소개

Acrel Electric의 ASJ 시리즈 잔류 전류 계전기는 위에서 언급한 누설 조건의 보호를 충족하며, 원격 트립 스위치와 함께 사용하여 적시에 전원을 차단하여 간접 접촉을 방지하고 누설 전류를 제한할 수 있습니다. 또한 전력 설비 모니터링을 위한 신호 계전기로 직접 사용할 수도 있습니다. 특히 학교, 상업 시설, 공장 작업장, 시장, 산업 및 광산 기업, 국가 중점 소방 시설, 스마트 빌딩 및 커뮤니티, 지하철, 석유화학, 통신 및 국방 부서의 전력 소비 안전 보호에 적합합니다.

ASJ 시리즈 제품은 주로 두 가지 설치 방식을 사용합니다. ASJ10 시리즈는 레일 장착형 설치 방식입니다. 외관과 기능은 다음 표와 같습니다.

ASJ20 시리즈는 패널 장착형이며, 외관과 기능은 다음 표와 같습니다.

그중 AC형과 A형 잔류 전류 계전기의 차이점은 다음과 같습니다. AC형 잔류 전류 계전기는 급격하게 인가되거나 서서히 상승하는 잔류 정현파 교류 전류의 트립을 보장할 수 있는 잔류 전류 계전기로, 주로 정현파 교류 신호를 감시합니다. A형 잔류 전류 계전기는 급격하게 인가되거나 서서히 상승하는 잔류 정현파 교류 전류 및 잔류 맥동 직류 전류의 트립을 보장할 수 있는 잔류 전류 계전기로, 주로 정현파 교류 신호 및 펄스 직류 신호를 감시합니다.

계측기의 구체적인 배선 단자와 일반적인 배선은 다음과 같습니다.

5. 결론

5. 결론

이전 해양 플랫폼 전기 설계에서는 휴대용 및 이동식 전기 장비의 배전 보호를 위한 누전 보호 장치가 거의 설치되지 않았거나 거의 설치되지 않았습니다. 많은 설계자들이 해양 플랫폼의 IT 전원 공급 시스템에서 휴대용 및 이동식 전기 장비에 누전 보호 장치를 설치할 필요가 없다고 생각합니다. 하지만 이러한 생각은 한 가지 측면만을 고려한 일방적인 생각입니다. ASJ 시리즈 잔류 전류 계전기 제품은 선로의 누전 전류를 모니터링할 수 있습니다. 누전 전류가 설정값에 도달하거나 초과하면 내부 계전기가 경보를 발생시키고, 회로 차단기 스위치와 연동하여 선로를 신속하게 차단하여 선로 안전을 보장합니다.

참고문헌

[1] Shujiao Su, Long Zhang. 해양 플랫폼의 누설 방지 장치 적용 [J]. 과학기술커뮤니케이션, 2010, 000(011):70,75.

[2] 기업용 마이크로그리드 설계 및 적용 매뉴얼. 2020.6

[3] Wei Wong, Jiankui XU, Changwei Li. 해상 석유 플랫폼 구성 요소를 위한 열전 제어 시스템의 접지 보호[J]. 중국 첨단기술 기업, 2008(20):93-93.

[4] Ping Yuan. 전기 안전에 대한 누설 보호 적용에 대해 논의합니다 [J]. 중국 하이테크 존, 2017(23):130-131.

저자 소개:우젠궈(Jianguo Wu), 남, 학부생, Acrel Co., Ltd., 주요 연구 방향은 절연 모니터링 및 잔류 전류 모니터링입니다. 이메일: zimmer.wu@qq.com, 휴대전화: 13524474635