هماهنگی دستگاه های حفاظت جریان باقی مانده

هماهنگی و گزینش پذیری حفاظتی با تاخیر زمانی یا تقسیم مدارها به بخش های کوچک صورت می گیرد. هر مدار و بارهای موجود در آن می تواند به صورت انفرادی، گروهی و یا ترکیبی حفاظت شود. عملکرد موضعی باید در خصوص RCD ها نیز بررسی شود. جهت آشنایی کامل با RCD ها و انواع آن مقاله RCD چیست را مطالعه کنید. حفاظت صحیح جریان باقی مانده به معنی عملکرد نزدیک ترین RCD به محل خطا است. در واقع RCD بالادست خطا باید به سرعت عمل کرده و از قطع RCD های دیگر در سطوح بالاتر جلوگیری کند. به منظور هماهنگی RCD ها به این نکات توجه کنید:

• در حال حاضر و با تجهیزات موجود، امکان هماهنگی حفاظتی در سه یا چهار سطح مختلف توزیع وجود دارد:
  • در تابلوی توزیع اصلی مثلا بعد از ترانسفورماتور قدرت
  • در تابلوی توزیع محلی
  • در تابلوی توزیع فرعی
  • در پریزهای برق برای حفاظت تکی تجهیزات
• به صورت معمول در تابلوهای توزیع و تابلوهای فرعی از ادوات جداسازی خودکار جهت حفاظت در برابر تماس غیر مستقیم بعلاوه ی حفاظت اضافی جهت تماس مستقیم استفاده می شود. به عبارت دیگر یک بریکر یا فیوز وظیفه ی حفاظت در برابر اضافه بار، اتصال کوتاه و تماس غیر مستقیم را داشته و در کنار آن یک RCD قرار می گیرد. RCD به شکل های مختلف مانند بریکر ترکیبی یا RCBO، بریکر جریان باقی مانده یا RCCB، ماژول های اضافی، رله و غیره قابل انتخاب است.

جهت دستیابی به هماهنگی کامل بین دو RCD، باید شرط های زیر از مشخصه های اصلی برقرار باشد:

• نسبت بین جریان عامل یا جریان عملیاتی تجهیزات بزرگتر از 3 باشد.
• از RCD تاخیری در بالادست استفاده شود.

طبق تصویر، هماهنگی حفاظتی با استفاده از چندین سطح جریان عامل استاندارد مانند 30، 100، 300 و 1000 میلی آمپر و زمان های قطع  مناسب انجام خواهد شد.

تصویر 1: عملکرد موضعی کامل در سه سطح

سلکتیویتی در دو سطح

در تصویر دو سطح مختلف حفاظت جریان باقی مانده توسط RCD نمایش داده شده است. به منظور جلوگیری از عملکرد همزمان این تجهیزات هنگام رخ دادن خطا، باید مشخصات جریانی و زمانی آن ها به درستی انتخاب شود. در ادامه روش انتخاب تجهیزات به همراه پیشنهادهای اشنایدر الکتریک آورده شده است.

تصویر 2: هماهنگی کامل و عملکرد موضعی در دو سطح

حفاظت

• سطح 1: RCD با تاخیر زمانی و تنظیمات 1 در تجهیزات صنعتی یا تیپ S برای تجهیزات مسکونی جهت حفاظت خطا
• سطح 2: RCD با عملکرد آنی و حساسیت بسیار بالا برای مدارهای تغذیه کننده ی پریزهای برق یا لوازم با ریسک بالا مانند ماشین لباسشویی و غیره

راه حل های اشنایدر الکتریک

• سطح 1: بریکر کامپکت یا Acti9 با ماژول RCD مناسب مانند Vigicompact NSX160 و تنظیمات 1 یا تیپ S
• سطح 2: بریکر با ماژول داخلی RCD مانند DPN Vigi یا ماژول RCD مناسب مانند Vigi iC60 یا Vigicompact NSX

سلکتیویتی در سه یا چهار سطح

در تصویر چهار سطح مختلف حفاظت جریان باقی مانده توسط RCD نمایش داده شده است. به منظور دستیابی به هماهنگی کامل باید میزان جریان عامل و زمان تاخیر هر واحد به درستی انتخاب و تنظیم شود. در سطح 1 از رله به همراه ترانس حلقوی مجزا استفاده شده است. همانطور که مشاهده می کنید CT این رله 3 آمپر بوده و زمان تاخیر آن 500 میلی ثانیه می باشد. رله ی فوق در صورت رخ دادن خطای زمین، یک سیگنال الکتریکی صادر کرده و بریکر اصلی را تریپ می کند.

در سطح 2 از یک بریکر جریان باقی مانده 1 آمپر یا 1000 میلی آمپر با تاخیر 250 میلی ثانیه استفاده شده است. جریان عامل بریکر سطح 3 معادل 300 میلی آمپر و زمان تاخیر آن 50 میلی ثانیه است. در تاسیسات ساختمانی می توان از بریکرهای تیپ S در این بخش استفاده کرد. سطح 4 شامل بریکرهای آنی با حساسیت بالا بوده که برای حفاظت مدارهای دارای پریز یا تجهیزات با ریسک بالا استفاده می شود. در نظر داشته باشید که دیاگرام زیر فقط حفاظت جریان باقی مانده در سطوح مختلف را بررسی کرده و تجهیزات حفاظت اتصال کوتاه یا SCPD در آن دیده نشده است.

تصویر 3: هماهنگی کامل و عملکرد موضعی در سه یا چهار سطح

حفاظت

• سطح 1: RCD با تاخیر زمانی و تنظیمات 3
• سطح 2: RCD با تاخیر زمانی و تنظیمات 2
• سطح 3: RCD با تاخیر زمانی و تنظیمات 1 یا تیپ S
• سطح 4: RCD با عملکرد آنی و حساسیت بسیار بالا

راه حل های اشنایدر الکتریک

• سطح 1: بریکر با RCD مجزا و ترانس جریان حلقوی مانند Vigirex RH
• سطح 2: بریکرهای Vigicompact NSX یا Vigirex
• سطح 3: بریکرهای Vigirex، Vigicompact NSX یا Vigi iC60
• سطح 4:
  • Vigicompact NSX
  • Vigirex
  • Acti9 با RCD داخلی یا ماژول مناسب مانند Vigi iC60 یا DPN Vigi

موارد خاص جهت هماهنگی با RCD های تیپ B

هنگام وجود احتمال نشتی جریان DC به زمین با رخ دادن خطا، باید از RCD تیپ B جهت حفاظت در برابر شوک الکتریکی استفاده شود. RCD بالادست در این حالت نباید بعلت وجود جریان نشتی DC دچار اختلال گردد. به عبارت دیگر RCD بالادست باید حفاظت عادی خود را داشته و جریان نشتی احتمالی در بخش های دیگر مدار را شناسایی کند.

به عنوان مثال در سطح 2 مدار زیر از یک RCD تیپ B استفاده شده است. این دستگاه با توجه به استاندارد ساخت RCD کد IEC62423 می تواند آستانه ی قطع DC حداکثر 2x I∆n داشته باشد. آستانه ی قطع 2x I∆n به این معنی است که RCD تیپ B با جریان 30 میلی آمپر می تواند بدون تریپ، نشتی جریان DC تا 60 میلی آمپر را از خود عبور دهد. با وجود این حجم بالا از جریان نشتی DC به زمین، RCD بالادست نباید هیچ یک از ویژگی های حفاظتی خود را از دست بدهد. به همین دلیل است که اغلب پیشنهاد می شود از یک RCD تیپ B در سطح 1 استفاده گردد. تجهیزات تیپ B هنگام عبور جریان های DC دچار اختلال نخواهند شد. در مقاله ی نکته های مهم در انتخاب RCD به بررسی اختلالات اصلی الکتریکی و حساسیت RCD ها به اختلالات پرداختیم.

تصویر 4: هماهنگی بین RCD های تیپ B

اشنایدر الکتریک یک راه حل دیگر نیز دارد. برخی از RCD های تیپ A اشنایدر الکتریک به گونه ای طراحی شده اند تا در برابر جریان باقی مانده ی DC به مقدار 60 میلی آمپر حساس نباشند. طبق تصویر این دستگاه می تواند بدون ریسک و هرگونه اختلال در بالادست یک RCD تیپ B با جریان عامل 30 میلی آمپر نصب شود.

تصویر 5: هماهنگی بین RCD تیپ A و تیپ B

عملکرد حفاظتی RCD های تیپ A و AC اشنایدر حتی در حضور جریان باقی مانده ی DC به صورت نرم و تا 60 میلی آمپر تضمین شده است. RCD های تیپ A با امنیت بالا عبارتنداز:

• RCD تیپ Acti9 ilD و Vigi 300mA و Vigi500mA
• Vigi NG 125 300mA و 500mA و 1A
• Vigi C120 300mA و 500mA و 1A
• بریکر کامپکت NSXm و NSX 300mA و بالاتر

پیاده سازی سطوح مختلف حفاظت جریان باقی مانده در تاسیسات

انتخاب نوع و تیپ تجهیزات حفاظتی باید بر اساس الزامات مطرح شده در طرح های ارتینگ صورت بگیرد. به منظور پیاده سازی سطوح مختلف حفاظت اضافه جریان و جریان باقی مانده می توان دیاگرام کلی تاسیسات را ترسیم کرد. در تصویر یک دیاگرام نمونه شامل 11 بخش از پست اصلی تا پریزهای برق و روشنایی را مشاهده می کنید. هدف از بررسی این دیاگرام، انتخاب تجهیزات حفاظت جریان باقی مانده و هماهنگ کردن آن ها با یکدیگر است.

1. ترانسفورماتور قدرت برای تبدیل ولتاژ فشار متوسط به فشار ضعیف را در بخش یک مشاهده می کنید. رابطه ی نقطه ی خنثی این ترانس تعیین کننده ی نوع سیستم یا طرح ارتینگ است.
2. بخش دو مربوط به بریکر اصلی فشار ضعیف است که در خروجی ترانسفورماتور قرار می گیرد. این بریکر با توجه به جریان و قدرت اتصال کوتاه می تواند یکی از مدل های کامپکت یا هوا باشد. در تصویر یک ACB اشنایدر الکتریک سری مسترپک را به شکل 4 پل مشاهده می کنید.
3. به منظور حفاظت جریان باقی مانده یا ارت فالت در بالاترین سطح این مدار از یک رله به همراه ترانس حلقوی مجزا استفاده شده است. رله ی فوق هنگام رخ دادن خطای زمین یک فرمان تریپ به صورت الکتریکی صادر کرده و بریکر اصلی را باز می کند. طبق توضیحات سلکتیویتی در چهار سطح، زمان تاخیر این رله باید 500 میلی ثانیه باشد. هنگام تنظیم جریان عامل باید رابطه ی \(I\Delta n\le 50/R_a\) را در نظر بگیرید.
4. در سطح بعدی می توان حفاظت های متنوعی را در نظر گرفت. به عنوان مثال در بخش 4 از یک بریکر کامپکت 4 پل با RCD داخلی استفاده شده است. این بریکر حفاظت شبکه ی پائین دست خود را انجام می دهد. تنظیمات بخش نشتی جریان این بریکر به صورت 1 آمپر با تاخیر 250 میلی ثانیه است.
5. بخش پنج یک بریکر کامپکت معمولی و 3 پل را نمایش می دهد که به ماژول RCD مجهز شده است. این ماژول خارجی از قسمت پائین به بریکر متصل خواهد شد. بریکر فوق تغذیه کننده ی یک ترمینال باکس بوده و جریان عامل آن 300 میلی آمپر است.
6. در بخش شش یک بریکر کامپکت 3 پل با رله و ترانس حلقوی مجزا را مشاهده می کنید. این بریکر فقط یک الکتروموتور را محافظت کرده و جریان عامل آن باید بر اساس بار و نوع راه اندازی تعیین شود. در نظر داشته باشید که جهت هماهنگی جریان نشتی این بریکر با RCD بالا دست باید مقدار جریان عامل و زمان تاخیر به درستی تنظیم شود.
7. رله ی مانیتورینگ عایقی به همراه یک دیسکانکتور در بخش 7 نمایش داده شده است. این دو تجهیز به منظور حفاظت موتور در نظر گرفته شده اند.
8. بخش 8 شامل یک بریکر مینیاتوری و ماژول نشتی جریان 300 میلی آمپر تاخیری یا سلکتیو است. این بریکر شامل شبکه ی پائین دست بوده و هماهنگی آن با دیگر تجهیزات بسیار مهم است. در پائین دست این RCD تاخیری، دو واحد دیگر با عملکرد آنی و جریان 30 میلی آمپر وجود دارد. با در نظر گرفتن جریان و زمان عملکرد این تجهیزات می توان دید که هماهنگی با شبکه ی پائین دست به درستی رعایت شده است. علاوه بر این در قسمت بالادست RCD سلکتیو مورد نظر، یک بریکر چهار پل با تنظیم جریان باقی مانده ی 1 آمپر و زمان تاخیر 250 میلی ثانیه نیز وجود دارد. جریان 1 آمپر یا 1000 میلی آمپر در بالادست بزرگتر از 3 برابر 300 میلی آمپر بوده و شرط اول رعایت شده است. زمان تاخیر250 میلی ثانیه نیز از زمان عملکرد RCD تیپ S بیشتر بوده و هماهنگی کامل خواهد بود.
9. در خط 9 فقط یک الکتروموتور وجود داشته و باید از نشتی جریان آنی استفاده شود. طبق تصویر در این بخش یک بریکر مینیاتوری سه فاز به همراه RCD وجود دارد. RCD فوق با جریان عامل 300 میلی آمپر و زمان عملکرد آنی، به خوبی با تجهیز بالادست خود هماهنگ است.
10. خط 10 تغذیه کننده ی یک مدار نهایی با کاربری روشنایی است. در این مدار باید از RCD های بسیار حساس و آنی استفاده شود. مدل پیشنهاد شده با جریان عامل 30 میلی آمپر بوده و دارای قابلیت های متنوعی مانند عملکرد خودکار، کنترل از طریق شبکه و غیره است. این تجهیز با RCD تیپ S و جریان 300 میلی آمپر بالادست خود کاملا هماهنگ است.

در بخش 11 مدار پریز های برق با یک بریکر نشتی جریان 30 میلی آمپر و آنی را مشاهده می کنید. این تجهیز با RCD تیپ S و جریان 300 میلی آمپر بالادست خود کاملا هماهنگ است.

تصویر 6: نمونه ای از تاسیسات با هماهنگی در 2 یا 3 سطح