واحد جریان باقی مانده یا RCU

عبارت RCU برگرفته از Residual Current Unit بوده و به واحد تشخیص جریان باقی مانده اشاره می کند. واحد های جریان باقی مانده دارای ترانس کوربالانس داخلی بوده و می توانند نشتی جریان یا خطای زمین را تشخیص دهند. این دستگاه فاقد کنتاکت بوده و فقط می تواند یک فرمان خارجی صادر کند. فرمان خارجی اغلب به شکل مکانیکی ارسال شده و باعث تریپ بریکر اصلی خواهد شد. واحدهای جریان باقی مانده به صورت خارجی یا Add-On-Block ساخته شده و با انواع بریکر مینیاتوری و کامپکت ترکیب می شوند. هنگام انتخاب واحد جریان باقی مانده باید جریان عامل، نوع جریان عامل، خانواده ی بریکر، جریان نامی مدار، تعداد پل، برند و غیره توجه کنید. در ادامه دو نوع واحد جریان باقی مانده ی مینیاتوری و کامپکت بررسی شده است.

آنچه در این مقاله می خوانید−

واحد جریان باقی مانده یا RCU
- واحد Add-On بریکر مینیاتوری
- حفاظت خطای عایقی یا خطای زمین با بریکر کامپکت

واحد Add-On بریکر مینیاتوری

بریکرهای مینیاتوری به شکل حرارتی-مغناطیسی ساخته شده و می توانند از مدار در برابر اضافه جریان محافظت کنند. اضافه جریان به شکل اتصال کوتاه و اضافه بار تعریف شده و شامل خطای جریان باقی مانده یا خطای زمین با جریان پائین نمی شود. در صورت وجود بریکر مینیاتوری مناسب در مدار می توانید یک واحد جریان باقی مانده یا RCU را به آن متصل کنید. اتصال RCU به بریکر مینیاتوری باعث تکمیل سیستم حفاظتی آن خواهد شد. واحد جریان باقی مانده در مدل های بسیار متنوعی تولید شده و به صورت مکانیکی و الکتریکی با بریکرهای یک، دو، سه و چهار پل ترکیب می شود.

واحد جریان باقی مانده ی یک پل بعلاوه نول

جهت اضافه کردن فانکشن حفاظت جریان باقی مانده به بریکر یک پل مینیاتوری باید از ماژول 1P+N استفاده کرد. در تصویر ماژول جریان باقی مانده ی یک فاز + نول از برند اشنایدر سری Vigi iC60 آورده شده است. همانطور که شرح داده شد، ماژول جریان باقی مانده دارای ترانس کوربالانس داخلی بوده و باید در مسیر تمام هادی های برقدار مدار قرار بگیرد.

در مدار تکفاز دو هادی برقدار فاز و نول وجود داشته و هردو باید به ماژول جریان باقی مانده متصل شوند. جهت اتصال هادی فاز به واحد جریان باقی مانده از یک سیم خشک استفاده شده است. این سیم به خروجی بریکر مینیاتوری تک پل متصل شده و هادی فاز را وارد ماژول می کند. اتصال هادی نول نیز توسط یک سیم قابل انعطاف مجزا صورت می گیرد. با این ترکیب هردو هادی فاز و نول وارد ماژول شده و از داخل ترانس عبور خواهند کرد. ماژول دارای دو ترمینال خروجی بوده که هادی های فاز و نول مصرف کننده به آن ها متصل می شود.

تصویر 1 ماژول جریان باقی مانده ی یک پل بعلاوه ی نول اشنایدر سری Vigi iC60

در صورت رخ دادن خطا، واحد جریان باقی مانده یک فرمان مکانیکی صادر کرده و بریکر کنار خود را قطع می کند. فرمان مکانیکی به صورت داخلی و از طریق اهرم قطع و وصل به بریکر مینیاتوری منتقل خواهد شد. جهت تست ماژول جریان باقی مانده می توانید از دکمه ی تست روی آن استفاده کنید. این دکمه در صورت برقدار بودن مدار عمل کرده و بریکر مینیاتوری را قطع می کند. ماژول جریان باقی مانده فاقد کنتاکت بوده ولی هادی های داخل آن باید توانایی عبور جریان دائم مدار را داشته باشند. ماژول جریان باقی مانده ی 1P+N اشنایدر دارای مشخصات الکتریکی زیر است:

جریان نامی 25، 40 و 63 آمپر
تیپ جریان عامل در سه کلاس A، A-SI و AC
جریان عامل 10، 30، 100، 300 و 500 میلی آمپر

واحد جریان باقی مانده ی دو پل

در صورت وجود بریکر مینیاتوری دو پل در مدار می توانید از ماژول جریان باقی مانده ی 2P استفاده کنید. این ماژول دارای دو هادی خشک بوده که به خروجی بریکر مینیاتوری متصل خواهد شد. در این حالت هر دو هادی فاز و نول به صورت مستقیم از داخل ترانس عبور کرده و در نهایت به ترمینال های خروجی RCU متصل می شوند. یک نمونه از ماژول های جریان باقی مانده ی دو پل اشنایدر سری Vigi iC60 در تصویر آورده شده است. این ماژول نیز دارای دکمه ی تست و لینک مکانیکی برای صدور فرمان قطع به بریکر مینیاتوری می باشد. مشخصات واحد 2 پل با واحد 1P+N اشنایدر یکسان بوده و از 25 تا 63 آمپر تولید می شود.

تصویر 2 ماژول جریان باقی مانده ی دو پل اشنایدر سری Vigi iC60

در تصویر دیاگرام الکتریکی ماژول جریان باقی مانده ی دوپل به همراه بریکر مینیاتوری را مشاهده می کنید. در اولین مرحله، هردو هادی فاز و نول به ترمینال های 1 و 3 بریکر مینیاتوری متصل خواهند شد. هادی های فاز و نول از داخل بریکر مینیاتوری عبور کرده و توسط سیم های داخلی به سمت ترانس کوربالانس هدایت می شوند. در نهایت این هادی ها به ترمینال های 2 و 4 متصل شده و بار یا مصرف کننده را تغذیه می کنند.

تصویر 3 مدار داخلی ماژول جریان باقی مانده ی دو پل

در دیاگرام فوق، ارتباط مکانیکی واحد جریان باقی مانده با بریکر مینیاتوری توسط خط چین نمایش داده شده است. این خط چین دارای یک فلش از RCU به سمت بریکر مینیاتوری می باشد. این فلش تعیین کننده ی جهت صدور فرمان مکانیکی از RCU به MCB است.

اتصال مکانیکی RCU به MCB در تصویر زیر آورده شده است. برای اینکار باید ترمینال های خروجی بریکر مینیاتوری به اندازه ی کافی باز شده و پوشش لینک مکانیکی آن برداشته شود. در ادامه بریکر در کنار ماژول قرار گرفته و اتصالات آن محکم خواهد شد. هنگام مونتاژ واحد جریان باقی مانده باید از صحیح بودن اتصالات مکانیکی و الکتریکی آن مطمئن شوید. تاکید می شود که پس از برقداری حتما دکمه ی تست را فشار داده و عملکرد بریکر را کنترل کنید.

تصویر 4 اتصال ماژول جریان باقی مانده ی 2 پل به بریکر مینیاتوری

واحد جریان باقی مانده ی سه پل

در مدارهای سه فاز و سه سیمه می توان از واحد جریان باقی مانده ی 3P استفاده کرد. این واحد در کنار بریکر مینیاتوری سه فاز قرار گرفته و حفاظت آن را کامل می کند. مدل جریانی، روش اتصال، بهره برداری و دیگر المان های واحد جریان باقی مانده ی 3 پل مانند نمونه ی 2 پل است. در تصویر یک ماژول سه پل اشنایدر سری Vigi iC60 را مشاهده می کنید. این واحد تا جریان 63 آمپر تولید می شود. در نظر داشته باشید که ماژول سه پل در مدارهای سه فاز و چهار سیمه قابل استفاده نیست.

تصویر 5 ماژول جریان باقی مانده ی سه پل اشنایدر سری Vigi iC60

واحد جریان باقی مانده ی سه پل بعلاوه نول

حفاظت اضافه جریان در مدارهای سه فاز و چهار سیمه با بریکرهای 3 یا 4 پل انجام می شود. حفاظت این مدارها ممکن است توسط فیوز انجام شود. در این بخش بریکرها مد نظر بوده تا امکان اتصال و انتخاب ماژول های جریان باقی مانده در آن ها بررسی شود. بریکرهای سه پل فاقد حفاظت روی هادی نول بوده و استفاده از آن ها بسیار رایج است. ماژول های جریان باقی مانده ی 3P+N جهت اتصال به بریکرهای مینیاتوری 3 پل در مدارهای چهار سیمه تولید می شوند. این ماژول دارای ارتباط سه فاز به صورت داخلی و ارتباط هادی نول به شکل خارجی است. اتصال این ماژول از نظر هادی نول، شبیه به مدل 1P+N می باشد. در تصویر یک ماژول جریان باقی مانده ی 3P+N اشنایدر سری Vigi iC60 را مشاهده می کنید. این ماژول با جریان عامل 10 تا 500 میلی آمپر در سه کلاس جریانی 25، 40 و 63 آمپر تولید می شود.

تصویر 6 ماژول جریان باقی مانده ی سه پل بعلاوه ی نول اشنایدر سری Vigi iC60

واحد جریان باقی مانده ی چهار پل

جهت حفاظت هادی نول و یا قطع و وصل آن در مدارهای سه فاز-چهار سیمه از بریکرهای مینیاتوری چهار پل استفاده می شود. ماژول های جریان باقی مانده ی چهار پل جهت اتصال به بریکرهای مینیاتوری چهار پل طراحی شده اند. این ماژول دارای چهار هادی داخلی بوده و به اتصال مجزای هادی نول نیاز ندارد. در تصویر یک ماژول جریان باقی مانده ی 4P اشنایدر سری Vigi iC60 را مشاهده می کنید. این ماژول با جریان عامل 10 تا 500 میلی آمپر در سه کلاس جریانی 25، 40 و 63 قابل انتخاب است.

تصویر 7 ماژول جریان باقی مانده ی چهار پل اشنایدر سری Vigi iC60

واحد جریان باقی مانده قابل تنظیم

ماژول های قبلی از نظر زمان عملکرد به صورت آنی یا سلکتیو بوده و دارای پارامتر قابل تنظیم نیستند. برخی از شرکت ها مانند اشنایدر الکتریک اقدام به تولید ماژول های مینیاتوری با کاربری خاص کرده اند. به عنوان مثال در ماژول های 3 و 4 پل خانواده ی Vigi NG125 سه پارامتر قابل تنظیم میزان جریان عامل، درصد جریان عامل و زمان تاخیر وجود دارد. این پارامترها جهت هماهنگ کردن ماژول با RCD های بالادست و پائین دست در نظر گرفته شده است.

تصویر 8 ماژول جریان باقی مانده ی چهار پل اشنایدر سری Vigi NG125

جهت مطالعه ده ها مقاله ی تخصصی دیگر، بخش مقالات تاسیسات الکتریکی فشار ضعیف را مشاهده کنید.

حفاظت خطای عایقی یا خطای زمین با بریکر کامپکت

با افزایش آمپراژ یا دیگر کمیت های الکتریکی مانند قدرت قطع اتصال کوتاه و غیره دیگر نمی توان از بریکرهای مینیاتوری جهت حفاظت اضافه جریان استفاده کرد. بریکرهای کامپکت از نظر پارامترهای الکتریکی پس از بریکرهای مینیاتوری قرار دارند. استفاده از بریکرهای کامپکت در سطح میانی مدارهای الکتریکی بسیار رایج است. جهت دستیابی به حفاظت عایقی یا خطای زمین با بریکرهای کامپکت سه روش کلی وجود دارد:

استفاده از بریکر با رله های داخلی
استفاده از واحدهای Add-on
استفاده از رله ی با ترانس کوربالانس مجزا

بریکر کامپکت با رله ی داخلی

بریکرهای کامپکت با رله ی داخلی به صورت 3 و 4 پل تولید می شوند. این بریکرها دارای بخش های تنظیمی بیشتر جهت حفاظت در برابر خطای زمین هستند. در تصویر یک بریکر 3 پل اشنایدر از سری NSX جدید را مشاهده می کنید. این بریکر مجهز به تریپ یونیت دیجیتال MicroLogic Vigi ورژن 4.2 است. در این تریپ یوینت علاوه بر پارامترهای اضافه جریان، دو پارامتر مرتبط با خطای عایقی نیز وجود دارد. همانطور که مشاهده می کنید؛ در بخش Vigi می توان دو پارامتر میزان جریان عامل و زمان تاخیر آن را تنظیم کرد.

تصویر 9 بریکر کامپکت اشنایدر با رله ی داخلی جهت حفاظت خطای عایقی

بخش حفاظتی بریکر فوق به صورت LSoIR مشخص می شود. این عبارت تعیین کننده ی فانکشن های حفاظتی موجود در تریپ یونیت به این ترتیب است:

L: حفاظت اضافه بار یا طولانی مدت
So: حفاظت اتصال کوتاه کوتاه مدت
I: حفاظت اتصال کوتاه آنی
R: حفاظت نشتی جریان یا خطای عایقی

در تریپ یونیت میکرولاجیک Vigi نسخه ی 4.2 می توان جریان عامل را از 30 میلی آمپر تا 5 آمپر تنظیم کرد. بخش زمان تاخیر این پارامتر نیز می تواند از صفر یا یک ثانیه در نظر گرفته شود.

واحد Add-on بریکر کامپکت

واحدهای کمکی جریان باقی مانده برای بریکرهای کامپکت نیز تولید می شوند. این ماژول به صورت 3 و 4 پل انتخاب شده و در قسمت پائین بریکر نصب می گردد. جهت انتخاب ماژول جریان باقی مانده ی کامپکت باید به تعداد پل، جریان و فریم سایز بریکر توجه کنید. به عنوان مثال واحدهای جریان باقی مانده ی اشنایدر سری VigiPact جهت اتصال به بریکرهای NSX در 5 رنج جریانی 100، 160، 250، 400 و 630 آمپر وجود دارند. ماژول جریان باقی مانده ی بریکر کامپکت فاقد کنتاکت بوده و فقط صادر کننده ی یک فرمان مکانیکی است. فرمان مکانیکی از قسمت پائین به تریپ یونیت بریکر اعمال شده و آن را در وضعیت خطا قرار می دهد.

در تصویر واحد add-on اشنایدر از سری VigiPacT با فریم 100/160 با ولتاژ 200-440 ولت متناوب را مشاهده می کنید. این ماژول 3 پل می تواند جریان عامل 30 میلی آمپر تا 30 آمپر داشته باشد. میزان حساسیت جریان باقی مانده به کلاس تشخیص آن در دو گروه A و AC بستگی دارد. زمان تاخیر در این ماژول به صورت قابل تنظیم و حداکثر تا 4 ثانیه است. برای انتخاب بهترین جریان عامل و زمان تاخیر باید مشخصات مدار و هماهنگی بین RCD ها را در نظر بگیرد.

تصویر 10 واحد جریان باقی مانده ی اشنایدر سری VigiPact سه پل

ماژول جریان باقی مانده ی کامپکت دارای ترانس کوربالانس داخلی است. دیاگرام ترانس به همراه مقاومت تست روی پنل واحد جریان باقی مانده چاپ شده است. این ماژول دارای 2 دکمه ی تست و ریست نیز می باشد. فشردن دکمه ی تست در صورت برقدار بودن مدار باعث صدور فرمان مکانیکی و قطع بریکر خواهد شد. پس از رخ دادن خطا و به منظور ریست کردن ماژول باید از دکمه ی ریست استفاده شود. در صورت عدم ریست ماژول، فرمان وصل موفق نخواهد بود.

تصویر 11 واحد جریان باقی مانده ی اشنایدر سری VigiPact چهار پل

رله ی با ترانس کوربالانس مجزا

رله های حفاظت جریان نشتی، انتخاب دیگری جهت پوشش خطای عایقی یا خطای زمین هستند. این رله ها دارای ترانس کوربالانس مجزا بوده و می توانند یک فرمان الکتریکی صادر کنند. فرمان الکتریکی رله باعث عملکرد بوبین شنت یا آندر ولتاژ بریکر بالادست شده و مدار را قطع می کند. در تصویر یک رله ی اشنایدر از خانواده ی Vigirex سری RH10M را مشاهده می کنید. این رله با جریان عامل 30 میلی آمپر و کلاس A در شبکه های IT، TT و TN-S قابل استفاده است.

تصویر 12 رله ی اشنایدر از خانواده ی Vigirex سری RH10M

رله های جریان باقی مانده به ترانس کوربالانس مجزا نیاز دارند. مدل ترانس های قابل اتصال به رله در کاتالوگ آن شرح داده شده است. به عنوان مثال به رله ی فوق می توان مدل TOA80 را متصل کرد. این ترانس با جریان نامی 160 آمپر و نسبت تبدیل 1/1000، دارای قطر داخلی 80 میلی متر است. برای نصب ترانس کافی است آن را باز کرده و روی تمام هادی های برقدار قرار دهید. نصب و سیم بندی رله ی مجزا در بخش های بعدی شرح داده خواهد شد.