Aplicação do Relé de Corrente Residual Série ASJ em Plataforma Offshore

Resumo:Por meio da análise da falha de aterramento da plataforma oceânica, este artigo discute a necessidade de instalar o protetor de vazamento nos equipamentos elétricos portáteis e móveis da plataforma oceânica e descreve brevemente o princípio de funcionamento do protetor de vazamento.

Palavras-chave: Plataforma oceânica; Sistema de TI; protetor contra vazamentos

0.Visão geral

No processo de exploração de petróleo e gás natural oceânico, as plataformas oceânicas são extremamente perigosas, pois são locais importantes para coleta, armazenamento temporário e processamento simples de petróleo e gás. Ao mesmo tempo, afetadas por diversos fatores, como sol e chuva, erosão por névoa salina, equipamentos elétricos compactos e espaço operacional estreito, sempre existem perigos ocultos na segurança elétrica das plataformas oceânicas. Para evitar acidentes de segurança elétrica em plataformas oceânicas, é necessário selecionar o aterramento do sistema de alimentação e distribuição de energia de acordo com as características ambientais da plataforma oceânica e escolher o método de proteção de aterramento correspondente.

1. Características do sistema de distribuição de energia da plataforma oceânica

O sistema de distribuição de energia de baixa tensão é dividido em três tipos: o sistema TN, o sistema TT e o sistema IT. Cada tipo de sistema de distribuição de energia de baixa tensão com aterramento tem suas próprias vantagens, desvantagens e escopo de aplicação. Os projetistas devem fazer escolhas específicas com base em fatores como as condições ambientais do local de trabalho, as características do equipamento elétrico e os requisitos elétricos. Atualmente, as plataformas oceânicas geralmente usam sistemas IT para fornecimento de energia, que são determinados por suas próprias características: 1) as plataformas oceânicas estão longe da terra e exigem um fornecimento de energia ininterrupto de alta potência. Por exemplo, as medidas de proteção contra incêndio e as instalações de escape de emergência da plataforma não podem ser desligadas; 2) A plataforma marítima tem um ambiente hostil, a névoa salina e a umidade são propensas a danos ao isolamento do equipamento elétrico e das linhas de fornecimento de energia, e ocorrem falhas de aterramento.

2. Proteção contra vazamentos de equipamentos elétricos portáteis e móveis em plataformas oceânicas

1) Falhas de aterramento em equipamentos elétricos portáteis e móveis em plataformas oceânicas geralmente ocorrem pelos seguintes motivos: a) Equipamentos elétricos portáteis e móveis precisam ser movimentados com frequência, o que facilita o afrouxamento das juntas dos cabos e equipamentos elétricos, fazendo com que as linhas de fase se toquem. A falha de aterramento ocorre na carcaça do equipamento; b) O cabo se dobra repetidamente durante o uso de equipamentos elétricos portáteis e móveis, causando a ruptura do fio condutor, perfurando o isolamento do cabo e entrando em contato com a parte condutora externa, causando uma falha de aterramento.

2) Análise de falhas de aterramento de equipamentos elétricos portáteis e móveis em plataformas oceânicas

a) Falha de aterramento monofásica. A norma IEC4.79 (Efeito da corrente que passa pelo corpo humano) da Comissão Eletrotécnica Internacional (CEI) determina que, quando a corrente CA de 50 Hz que passa pelo corpo humano não excede 30 mA, o corpo humano não morrerá devido à fibrilação ventricular. Não há relação direta com a umidade do corpo humano e o nível de tensão de contato. A maioria dos sistemas de distribuição de energia de baixa tensão de plataformas oceânicas sempre utilizou sistemas de TI com pontos neutros não aterrados, de modo que, em caso de contato direto com condutores energizados monofásicos, aterramento monofásico ou falha de contato indireto, a corrente de falha de aterramento monofásico é relativa às outras duas. A soma vetorial da corrente de capacitância de aterramento é geralmente muito pequena, ou seja, a corrente de falha é muito pequena. Nesse caso, não há risco de choque elétrico. Portanto, o fornecimento de energia não pode ser interrompido. No entanto, à medida que o número de equipamentos elétricos usados ​​em plataformas oceânicas aumenta, as linhas de cabos de energia aumentam em conformidade, e a corrente capacitiva também aumenta, e a corrente de aterramento monofásica também aumenta quando ocorre uma falha. Se a carcaça do equipamento elétrico não estiver aterrada de forma confiável ou o fio terra estiver desconectado, a corrente de falha de aterramento monofásica só pode formar um loop através do corpo humano. Quando a corrente CA de 50 Hz através do corpo humano excede 30 mA, o corpo humano pode ser causado por fibrilação ventricular. morrer. No sistema de distribuição de energia de baixa tensão, a quebra do isolamento monofásico do equipamento elétrico faz com que a carcaça do equipamento fique energizada. Quando a corrente de falha de aterramento monofásica Id = Ia + Ib ≥ 30 mA, ela excede o limite de segurança da corrente CA que o corpo humano pode suportar, e o fornecimento de energia deve ser cortado imediatamente para garantir a segurança. Neste momento, instalar um protetor de vazamento no equipamento elétrico é a única solução.

b) Falha de aterramento fora de fase. Quando ocorre uma falha de aterramento monofásica, as outras duas tensões fase-terra aumentam, e o isolamento do equipamento elétrico precisa suportar uma tensão mais alta, o que pode causar danos ao isolamento e aumentar ainda mais a falha, resultando em uma falha de aterramento fora de fase. De acordo com o Artigo 4.4.14 do "Código para Projeto de Distribuição de Energia de Baixa Tensão" GB50054-1995: As partes condutoras expostas do sistema de TI podem ser aterradas com um eletrodo de aterramento comum, individualmente ou em grupos com eletrodos de aterramento separados. Quando as partes condutoras expostas são aterradas juntas, quando ocorre a segunda falha de aterramento fora de fase, o corte do circuito de falha deve atender aos requisitos de proteção contra falhas de aterramento do sistema TN. A plataforma offshore é uma estrutura de aço, que por si só é um condutor, equivalente ao eletrodo de aterramento comum das partes condutoras expostas do equipamento elétrico. Em caso de falha de aterramento fora de fase, a desconexão do circuito de falha deve atender aos requisitos de proteção contra falha de aterramento do sistema TN. De acordo com as especificações, no sistema TN, equipamentos elétricos portáteis e móveis devem ser equipados com protetores de fuga.

3. descrição do produto

O relé de corrente residual é um transformador de corrente residual que detecta a corrente residual e, sob condições específicas, quando a corrente residual atinge ou excede um determinado valor, um ou mais contatos do circuito de saída elétrica do aparelho elétrico abrem e fecham. Interruptor de aparelhos elétricos.

Aqui estão três situações comuns de vazamento.

1. Deve ser utilizado um RCD de alta sensibilidade com I△n≤30mA para evitar contato direto e choque elétrico.

2. O RCD de sensibilidade média com I△n maior que 30mA pode ser usado para evitar contato indireto e choque elétrico.

3. Um RCD de 4 ou 2 polos deve ser usado para RCD à prova de fogo.

Para os sistemas de TI, relés de corrente residual são utilizados conforme necessário. Para evitar a degradação do isolamento do sistema e como proteção secundária contra falhas, de acordo com o tipo de fiação, é adotada uma medida de proteção semelhante à do sistema TT ou TN. Primeiramente, um dispositivo de monitoramento de isolamento deve ser utilizado para prever uma falha.

Para o sistema TT, recomenda-se um relé de corrente residual. Isso ocorre porque, quando ocorre uma falta à terra monofásica, a corrente de falta é muito pequena e difícil de estimar. Se a corrente de operação do interruptor não for atingida, uma tensão perigosa surgirá na carcaça. Nesse momento, o fio N deve passar pelo transformador de corrente residual.

Para o sistema TN-S, pode ser utilizado um relé de corrente residual. A proteção contra falhas é mais rápida e sensível, melhorando a segurança e a confiabilidade. Nesse caso, o fio PE não deve passar pelo transformador, e o fio N não deve passar pelo transformador, e o aterramento não deve ser repetido.

Para sistemas TN-C, relés de corrente residual não podem ser utilizados. Como os fios PE e N são integrados, se o fio PEN não for aterrado repetidamente, quando a carcaça é energizada, a corrente de entrada e saída do transformador é igual, e o ASJ se recusa a se mover. Se o fio PEN for aterrado repetidamente, parte da corrente monofásica fluirá para o aterramento repetido. Após atingir um determinado valor, o ASJ apresentou mau funcionamento. É necessário transformar o sistema TN-C em um sistema TN-CS, que é o mesmo que o sistema TN-S, e então conectar o transformador de corrente residual ao sistema TN-S.

4. Introdução ao produto

O relé de corrente residual da série ASJ da Acrel Electric pode atender à proteção das condições de fuga mencionadas acima e pode ser usado em conjunto com um interruptor de disparo remoto para cortar o fornecimento de energia a tempo, evitando contato indireto e limitando a corrente de fuga. Também pode ser usado diretamente como um relé de sinal para monitorar equipamentos de energia. É especialmente adequado para a proteção de segurança do consumo de energia elétrica em escolas, prédios comerciais, oficinas de fábricas, bazares, empresas industriais e de mineração, unidades nacionais de proteção contra incêndio, edifícios e comunidades inteligentes, metrôs, petroquímicas, telecomunicações e departamentos de defesa nacional.

Os produtos da série ASJ possuem basicamente dois métodos de instalação. A série ASJ10 é montada em trilhos. A aparência e as funções são mostradas na tabela a seguir:

A série ASJ20 é montada em painel, a aparência e as funções são mostradas na tabela a seguir:

Entre eles, a diferença entre o relé de corrente residual do tipo CA e o tipo A é: O relé de corrente residual do tipo CA é um relé de corrente residual que pode garantir o disparo de corrente alternada senoidal residual aplicada repentinamente ou aumentando lentamente, e monitora principalmente sinais de corrente alternada senoidal. O relé de corrente residual do tipo A é um relé de corrente residual que pode garantir o disparo de corrente alternada senoidal residual e corrente contínua pulsante residual aplicada repentinamente ou lentamente, e monitora principalmente sinais de corrente alternada senoidal e sinais de corrente contínua pulsante.

Os terminais de fiação específicos e a fiação típica do instrumento são os seguintes:

5.Conclusão

5.Conclusão

Nos projetos elétricos anteriores de plataformas oceânicas, protetores de fuga eram praticamente inexistentes ou raramente instalados para a proteção da distribuição de energia de equipamentos elétricos portáteis e móveis. Muitos projetistas acreditam que, no sistema de alimentação de TI de plataformas oceânicas, portáteis e móveis, não é necessário instalar um protetor de fuga. Considerando o exposto, essa ideia considera apenas um aspecto e é unilateral. Os relés de corrente residual da série ASJ podem monitorar a corrente de fuga na linha. Quando a corrente de fuga atinge ou excede o valor definido, o relé interno emite um alarme e pode ser conectado ao disjuntor para cortar rapidamente a linha, garantindo a segurança da linha.

Referências

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[2] Manual de Projeto e Aplicação de Microrrede Empresarial. 2020.6

[3] Wei Wong, Jiankui XU, Changwei Li. Proteção de aterramento do sistema de controle termoelétrico para componentes de plataforma de petróleo offshore[J]. China High-Tech Enterprise, 2008(20):93-93.

[4] Ping Yuan. Falando sobre a aplicação da proteção contra vazamentos em segurança elétrica [J]. China High-tech Zone, 2017(23):130-131.

Sobre o autor:Jianguo Wu, masculino, estudante de graduação, Acrel Co., Ltd., a principal direção de pesquisa é monitoramento de isolamento e monitoramento de corrente residual, E-mail: zimmer.wu@qq.com, telefone celular: 13524474635