Ứng dụng Rơ le dòng điện dư ASJ Series trong giàn khoan ngoài khơi

Tóm tắt:Thông qua việc phân tích lỗi tiếp đất của giàn khoan biển, bài báo này thảo luận về sự cần thiết của việc lắp đặt thiết bị chống rò rỉ trên thiết bị điện cầm tay và di động của giàn khoan biển, đồng thời mô tả ngắn gọn nguyên lý hoạt động của thiết bị chống rò rỉ.

Từ khóa: Nền tảng đại dương; Hệ thống CNTT; thiết bị chống rò rỉ

0. Tổng quan

Trong quá trình khai thác dầu khí đại dương, giàn khoan đại dương là nơi cực kỳ nguy hiểm vì là nơi quan trọng để thu gom dầu khí, lưu trữ tạm thời và chế biến đơn giản. Đồng thời, chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như nắng mưa, xói mòn do phun muối, thiết bị điện nhỏ gọn và không gian hoạt động hẹp, luôn tiềm ẩn những nguy hiểm trong an toàn điện của giàn khoan đại dương. Để tránh tai nạn an toàn điện của giàn khoan đại dương, cần phải lựa chọn hình thức nối đất của hệ thống cung cấp và phân phối điện theo đặc điểm môi trường của giàn khoan đại dương và lựa chọn phương pháp bảo vệ nối đất tương ứng.

1.Đặc điểm của hệ thống phân phối điện của giàn khoan đại dương

Hệ thống phân phối điện hạ thế được chia thành ba dạng: hệ thống TN, hệ thống TT và hệ thống IT. Mỗi loại hệ thống phân phối điện hạ thế nối đất đều có ưu điểm, nhược điểm và phạm vi ứng dụng riêng. Người thiết kế nên đưa ra lựa chọn cụ thể dựa trên các yếu tố như điều kiện môi trường nơi làm việc, đặc điểm của thiết bị điện và yêu cầu về điện. Hiện nay, giàn khoan đại dương thường sử dụng hệ thống CNTT để cung cấp điện, được xác định bởi các đặc điểm riêng của chúng: 1) giàn khoan đại dương cách xa đất liền và yêu cầu cung cấp điện liên tục cao. Ví dụ, các biện pháp phòng cháy chữa cháy và phương tiện thoát hiểm khẩn cấp của giàn khoan không được phép tắt nguồn; 2) Giàn khoan biển có môi trường khắc nghiệt, hơi muối và độ ẩm dễ làm hỏng lớp cách điện của thiết bị điện và đường dây cung cấp điện, và xảy ra sự cố tiếp đất.

2. Bảo vệ rò rỉ các thiết bị điện cầm tay và di động trên các giàn khoan biển

1）Lỗi chạm đất của thiết bị điện cầm tay và di động trên giàn khoan trên biển thường do các nguyên nhân sau đây; a) Thiết bị điện cầm tay và di động cần phải di chuyển thường xuyên, do đó, các mối nối của cáp và thiết bị điện dễ bị lỏng, khiến các đường pha chạm vào nhau. Lỗi chạm đất xảy ra trên vỏ thiết bị; b) Cáp bị uốn cong nhiều lần trong quá trình sử dụng thiết bị điện cầm tay và di động, khiến dây lõi bị đứt, đâm thủng lớp cách điện của cáp và tiếp xúc với bộ phận dẫn điện bên ngoài gây ra lỗi chạm đất.

2）Phân tích lỗi tiếp đất của thiết bị điện cầm tay và di động trên các giàn khoan đại dương

a) Lỗi tiếp đất một pha. Tiêu chuẩn IEC4.79 của Ủy ban Kỹ thuật Điện quốc tế (Tác động của dòng điện chạy qua cơ thể người) quy định rằng khi dòng điện xoay chiều 50Hz chạy qua cơ thể người không vượt quá 30mA, cơ thể người sẽ không tử vong do rung thất. Nó không liên quan trực tiếp đến độ ẩm của cơ thể người và mức điện áp tiếp xúc. Hầu hết các hệ thống phân phối điện áp thấp của các giàn khoan trên biển luôn sử dụng hệ thống CNTT có điểm trung tính không nối đất, do đó, nếu tiếp xúc trực tiếp với dây dẫn điện một pha, tiếp địa một pha hoặc lỗi tiếp xúc gián tiếp xảy ra, dòng điện lỗi tiếp địa một pha là hai dòng điện tương đối khác. Tổng vectơ của dòng điện dung tiếp địa thường rất nhỏ, nghĩa là dòng điện lỗi rất nhỏ. Trong trường hợp này, không có nguy cơ bị điện giật. Do đó, nguồn điện có thể không bị cắt. Tuy nhiên, khi số lượng thiết bị điện được sử dụng trên các giàn khoan đại dương tăng lên, các đường dây cáp điện cũng tăng theo, dòng điện dung cũng tăng theo, và dòng điện đất một pha cũng tăng khi xảy ra sự cố. Nếu vỏ của thiết bị điện không được nối đất đáng tin cậy hoặc dây nối đất bị ngắt kết nối, dòng điện sự cố đất một pha chỉ có thể tạo thành một vòng lặp qua cơ thể con người. Khi dòng điện AC 50Hz qua cơ thể con người vượt quá 30mA, cơ thể con người có thể bị rung thất. chết. Trong hệ thống phân phối điện áp thấp, sự cố cách điện một pha của thiết bị điện khiến vỏ thiết bị trở nên có điện. Khi dòng điện sự cố đất một pha Id = Ia + Ib ≥ 30mA, vượt quá ngưỡng an toàn của dòng điện AC mà cơ thể con người có thể chịu được và phải cắt nguồn điện ngay lập tức để đảm bảo an toàn. Lúc này, lắp đặt thiết bị chống rò rỉ tại thiết bị điện là giải pháp duy nhất.

b）Lỗi tiếp địa lệch pha. Khi xảy ra lỗi tiếp địa một pha, hai điện áp pha-đất khác tăng lên và lớp cách điện của thiết bị điện phải chịu được điện áp cao hơn, điều này có thể gây hư hỏng lớp cách điện và mở rộng lỗi hơn nữa, dẫn đến lỗi tiếp địa lệch pha. Theo Điều 4.4.14 của "Bộ luật thiết kế phân phối điện áp thấp" GB50054-1995: Các bộ phận dẫn điện lộ ra của hệ thống CNTT có thể được nối đất bằng một điện cực tiếp địa chung hoặc riêng lẻ hoặc theo nhóm với các điện cực tiếp địa riêng biệt. Khi các bộ phận dẫn điện lộ ra được nối đất cùng nhau, khi xảy ra lỗi tiếp địa lệch pha thứ hai, việc cắt mạch lỗi phải đáp ứng các yêu cầu về bảo vệ lỗi tiếp địa của hệ thống TN. Bệ ngoài khơi là một kết cấu thép, bản thân nó là một dây dẫn, tương đương với điện cực tiếp địa chung của các bộ phận dẫn điện lộ ra của thiết bị điện. Khi xảy ra lỗi tiếp đất lệch pha, việc ngắt mạch lỗi phải đáp ứng các yêu cầu về bảo vệ lỗi tiếp đất của hệ thống TN. Theo thông số kỹ thuật, trong hệ thống TN, thiết bị điện cầm tay và di động phải được trang bị bộ bảo vệ rò rỉ.

3. Mô tả sản phẩm

Rơ le dòng điện dư là một máy biến dòng điện dư để phát hiện dòng điện dư và trong những điều kiện quy định, khi dòng điện dư đạt tới hoặc vượt quá một giá trị nhất định, một hoặc nhiều tiếp điểm mạch điện đầu ra trong thiết bị điện sẽ đóng và mở. Chuyển đổi các thiết bị điện.

Sau đây là ba tình huống rò rỉ thường gặp.

1. Phải sử dụng RCD có độ nhạy cao với I△n≤30mA để tránh tiếp xúc trực tiếp và điện giật.

2. Có thể sử dụng RCD có độ nhạy trung bình với I△n lớn hơn 30mA để ngăn ngừa tiếp xúc gián tiếp và điện giật.

3. RCD chống cháy phải sử dụng loại RCD 4 cực hoặc 2 cực.

Đối với hệ thống CNTT, rơle dòng điện dư được sử dụng khi cần thiết. Để ngăn cách điện của hệ thống bị suy giảm và như một biện pháp bảo vệ dự phòng lỗi thứ cấp, theo loại dây dẫn, một biện pháp bảo vệ tương tự như hệ thống TT hoặc TN được áp dụng. Đầu tiên, một thiết bị giám sát cách điện nên được sử dụng để dự đoán lỗi.

Đối với hệ thống TT, nên sử dụng rơle dòng điện dư. Bởi vì khi xảy ra lỗi tiếp đất một pha, dòng điện lỗi rất nhỏ và khó ước tính. Nếu dòng điện hoạt động của công tắc không đạt, điện áp nguy hiểm sẽ xuất hiện trên vỏ. Lúc này, dây N phải đi qua máy biến dòng điện dư.

Đối với hệ thống TN-S, có thể sử dụng rơle dòng điện dư. Cắt lỗi nhanh hơn và nhạy hơn để nâng cao tính an toàn và độ tin cậy. Lúc này, dây PE không được đi qua máy biến áp, dây N phải đi qua máy biến áp, không được nối đất nhiều lần.

Đối với hệ thống TN-C, không thể sử dụng rơle dòng điện dư. Vì dây PE và dây N được tích hợp, nếu dây PEN không được nối đất nhiều lần, khi vỏ được cấp điện, dòng điện vào và ra khỏi máy biến áp bằng nhau và ASJ từ chối di chuyển; nếu dây PEN được nối đất nhiều lần, một phần dòng điện một pha sẽ chảy vào phần nối đất nhiều lần. Sau khi đạt đến một giá trị nhất định, ASJ sẽ trục trặc. Cần phải chuyển đổi hệ thống TN-C thành hệ thống TN-CS, giống như hệ thống TN-S, sau đó kết nối máy biến áp dòng điện dư với hệ thống TN-S.

4. Giới thiệu sản phẩm

Rơ le dòng điện dư ASJ series của Acrel Electric có thể đáp ứng được việc bảo vệ các điều kiện rò rỉ nêu trên và có thể sử dụng kết hợp với công tắc ngắt từ xa để cắt nguồn điện kịp thời nhằm ngăn ngừa tiếp xúc gián tiếp và hạn chế dòng điện rò rỉ. Cũng có thể sử dụng trực tiếp như một rơ le tín hiệu để giám sát thiết bị điện. Đặc biệt phù hợp để bảo vệ an toàn cho việc tiêu thụ điện trong trường học, tòa nhà thương mại, xưởng sản xuất, chợ, doanh nghiệp công nghiệp và khai thác mỏ, đơn vị phòng cháy chữa cháy trọng điểm quốc gia, tòa nhà và cộng đồng thông minh, tàu điện ngầm, hóa dầu, viễn thông và các cơ quan quốc phòng.

Các sản phẩm dòng ASJ chủ yếu có hai phương pháp lắp đặt. Dòng ASJ10 là lắp đặt trên ray. Hình thức và chức năng được thể hiện trong bảng sau:

Dòng ASJ20 được lắp trên bảng, hình dáng và chức năng được thể hiện trong bảng sau:

Trong số đó, sự khác biệt giữa rơle dòng điện dư loại AC và loại A là: Rơle dòng điện dư loại AC là rơle dòng điện dư có thể đảm bảo ngắt dòng điện xoay chiều hình sin dư đột ngột được áp dụng hoặc tăng chậm, và nó chủ yếu giám sát các tín hiệu dòng điện xoay chiều hình sin. Rơle dòng điện dư loại A là rơle dòng điện dư có thể đảm bảo ngắt dòng điện xoay chiều hình sin dư và dòng điện một chiều xung dư được áp dụng đột ngột hoặc chậm, và chủ yếu giám sát các tín hiệu dòng điện xoay chiều hình sin và tín hiệu dòng điện một chiều xung.

Các đầu nối dây cụ thể và cách đấu dây thông thường của thiết bị như sau:

5. Kết luận

5. Kết luận

Trong thiết kế điện trước đây của các giàn khoan đại dương, về cơ bản không có hoặc hiếm khi lắp đặt bộ bảo vệ rò rỉ để bảo vệ phân phối điện của thiết bị điện cầm tay và di động. Nhiều nhà thiết kế tin rằng trong hệ thống cung cấp điện CNTT của các giàn khoan đại dương, cầm tay và không cần thiết phải lắp bộ bảo vệ rò rỉ cho thiết bị điện di động. Theo quan điểm trên, ý tưởng này chỉ xem xét một khía cạnh của nó và là một chiều. Các sản phẩm rơle dòng điện dư ASJ có thể theo dõi dòng điện rò rỉ trong đường dây. Khi dòng điện rò rỉ đạt hoặc vượt quá giá trị cài đặt, rơle bên trong sẽ hoạt động để phát ra báo động và có thể được liên kết với công tắc ngắt mạch để nhanh chóng cắt đường dây để đảm bảo an toàn cho đường dây.

Tài liệu tham khảo

[1] Shujiao Su, Long Zhang. Ứng dụng của các thiết bị chống rò rỉ trong các giàn khoan ngoài khơi [J]. Khoa học và Công nghệ Truyền thông, 2010, 000(011):70,75.

[2] Sổ tay thiết kế và ứng dụng lưới điện vi mô doanh nghiệp. 2020.6

[3] Wei Wong, Jiankui XU, Changwei Li. Bảo vệ tiếp địa của hệ thống điều khiển nhiệt điện cho các thành phần giàn khoan dầu ngoài khơi[J]. Doanh nghiệp công nghệ cao Trung Quốc, 2008(20):93-93.

[4] Bình Nguyên. Nói về ứng dụng bảo vệ rò rỉ trong an toàn điện [J]. Khu công nghệ cao Trung Quốc, 2017(23):130-131.

Về tác giả:Jianguo Wu, nam, sinh viên đại học, Acrel Co., Ltd.., hướng nghiên cứu chính là giám sát cách điện và giám sát dòng điện dư, Email: zimmer.wu@qq.com, điện thoại di động: 13524474635