Защитное отключение
2015-04-08
6992
Защитное отключение— это быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения человека электрическим током.
настоящее время защитное отключение является наиболее эффективным электрозащитным средством. Опыт развитых зарубежных стран показывает, что массовое применение устройств защитного отключения (УЗО) обеспечило резкое снижение электротравматизма.
Защитное отключение находит все более широкое применение в нашей стране. Оно рекомендовано к использованию в качестве одного из средств по обеспечению электробезопасности нормативными документами (НТД): ГОСТ 12.1.019-79, ГОСТ Р 50571.3-94 ПУЭ и др. В ряде случаев требуется обязательное применение УЗО в электроустановках зданий (см. ГОСТ Р 5066.9-94). К объектам, подлежащим оснащению УЭО, относятся: вновь строящиеся, реконструируемые, капитально ремонтируемые жилые дома, общественные здания, промышленные сооружения независимо от форм собственности и принадлежности. Не допускается применение УЗО в тех случаях, когда внезапное отключение может привести по технологическим причинам к возникновению ситуаций, опасных для персонала, к отключению пожарной, охранной сигнализации и т.п.
Основными элементами УЗО являются прибор защитного отключения и исполнительное устройство — автоматический выключатель. Прибор защитного отключения— это совокупность отдельных элементов, которые воспринимают входной сигнал, реагируют на его изменение и при заданном значении сигнала воздействую на выключатель. Исполнительное устройство— автоматический выключатель, обеспечивающий отключение соответствующего участка электроустановки (электрической сети) при получении сигнала от прибора защитного отключения.
Основные требования,предъявляемые к УЗО:
1) Быстродействие — время отключения ( ),складываемое из времени действия прибора (tп) и времени действия выключателя (tв) , должно отвечать условию
Существующие конструкции приборов и аппаратов, применяемых в схемах защитного отключения, обеспечивают время отключения toткл = 0,05 — 0,2 с.
2) Высокая чувствительность — способность реагировать на малые значения входных сигналов. Высокочувствительные устройства УЗО позволяют задавать уставки выключателям (значения входных сигналов, при которых выключатели срабатывают), обеспечивающие безопасность прикосновения человека к фазе.
3) Селективность — избирательность действия УЗО, т.е. способность отключать от сети тот участок,в котором возникла опасность поражения человека током.
4) Самоконтроль — способность реагировать на собственные неисправности путем отключения защищаемого объекта является желательным свойством для УЗО.
5) Надежность — отсутствие отказов в работе, а также ложных срабатываний. Надежность должна быть достаточно высокой, так как отказы УЗО могут создавать ситуации, связанные с поражением персонала током.
Область примененияУЗО практически не ограничена: они могут применяться в сетях любого напряжения и с любым режимом нейтрали. Наибольшее распространение УЗО получили в сетях до 1000 В, где они обеспечивают безопасность при замыкании фазы на корпус, снижении сопротивления изоляции сети относительно земли ниже определенного предела, прикосновении человека к токоведущей части, находящейся под напряжением, в передвижных электрических установках, в электроинструменте и др. Причем УЗО могут применятся как самостоятельные защитные устройства, так и в качестве дополнительной меры к занулению или защитному заземлению. Эти свойства определяются типом применяемого УЗО и параметрами защищаемой электроустановки.
Типы устройств защитного отключения.Работа электрической сети как в нормальном, так и в аварийном режиме сопровождается наличием определенных параметров, которые могут изменяться в зависимости от условий и режима работы. Степень опасности поражения человека определенным образом зависит от этих параметров . Следовательно, их можно использовать в качестве входных сигналов для УЗО.
На практике для создания УЗО используются следующие входные сигналы:
— потенциал корпуса относительно земли;
— ток замыкания на землю;
— напряжение нулевой последовательности;
— дифферинциальный ток (ток нулевой последовательности) ;
— напряжение фазы относительно земли;
Кроме того, применяются и комбинированные устройства, реагирующие на несколько входных сигналов.
Ниже рассмотрена схема и работа устройства защитного отключения, реагирующего на потенциал корпусаотносительно земли.
Назначение УЗО данного типа — устранение опасности поражения людей током при возникновении на заземленном или зануленном корпусе повышенного потенциала. Обычно эти устройства являются дополнительной мерой защиты к заземлению или занулению. Устройство срабатывает, если возникший на корпусе поврежденного оборудования потенциал φк окажется выше потенциала φкдоп , которое выбирается, исходя из наибольшего длительно допустимого напряжения прикосновения Uпр.доп.
Датчиком в этой схеме служит реле напряжения РН,
Рис.28. Принципиальная схема УЗО, реагирующего на
потенциал корпуса, соединенного с землей с помощью вспомогательного заземлителя Rвоп
При замыкании фазы на заземленный (или зануленный) корпус вначале действует защитное заземление, обеспечивающее понижение напряжения на корпусе до значения Uк = Iз* Rз,
где Rз — сопротивление защитного заземления.
Если это напряжение превысит напряжение уставки реле РН Uуст, то реле за счет тока Iр сработает, разомкнув своими контактами цепь питания магнитного пускателя МП. А силовые контакты магнитного пускателя, в свою очередь, обесточат поврежденное оборудование, т.е. УЗО выполнит свою задачу.
Оперативное (рабочее) включение и выключение оборудования осуществляется кнопками ПУСК, СТОП. Контакты БК магнитного пускателя обеспечивают его питание после отпускания кнопки ПУСК.
Достоинством этого типа УЗО является простота его схемы. К недостаткам относятся необходимость вспомогательного заземления, отсутствие самоконтроля исправности, неселективность отключения в случае присоединения нескольких корпусов к одному защитному заземлителю, непостоянство уставки при изменении Rвоп.
Далее рассмотрим вторую схему, реагирующую на дифференциальный ток (или ток нулевой последовательности) – УЗО(Д). Эти устройства наиболее универсальны, и поэтому находят широкое применение на производстве, в общественных зданиях, в жилых домах и т.д.
Источник
Защитное отключение
Защитное отключение — вид защиты от поражения током в электроустановках, обеспечивающей автоматическое отключение всех фаз аварийного участка сети. Длительность отключения поврежденного участка сети должна быть не более 0,2 с.
Области применения защитного отключения: дополнение к защитному заземлению или занулению в электрифицированном инструменте; дополнение к занулению для отключения электрооборудования, удаленного от источника питания; мера защиты в передвижных электроустановках напряжением до 1000 В.
Сущность работы защитного отключения заключается в том, что повреждение электроустановки приводит к изменениям в сети. Например, при замыкании фазы на землю изменяется напряжение фаз относительно земли — значение фазного напряжения будет стремиться к величине линейного напряжения. При этом возникает напряжение между нейтралью источника и землей, так называемое напряжение нулевой последовательности. Снижается общее сопротивление сети относительно земли при изменении сопротивления изоляции в сторону его уменьшения и т. д.
Принцип построения схем защитного отключения заключается в том, что перечисленные режимные изменения в сети воспринимаются чувствительным элементом (датчиком) автоматического устройства как сигнальные входные величины. Датчик выполняет роль реле тока или реле напряжения. При определенном значении входной величины защитное отключение срабатывает и отключает электроустановку. Значение входной величины называют уставкой.
Структурная схема устройства защитного отключения (УЗО) представлена на рис.
Рис. Структурная схема устройства защитного отключения: Д — датчик; П — преобразователь; КПАС — канал передачи аварийного сигнала; ИО — исполнительный орган; МОП — источник опасности поражения
Датчик Д реагирует на изменение входной величины В, усиливает ее до значения KB (К — коэффициент передачи датчика) и посылает в преобразователь П.
Преобразователь служит для преобразования усиленной входной величины в аварийный сигнал КВА. Далее канал передачи аварийного сигнала КПАС передает сигнал АС с преобразователя на исполнительный орган (ИО). Исполнительный орган осуществляет защитную функцию по устранению опасности поражения — отключает электрическую сеть.
На схеме показаны участки возможных помех, влияющие на работу УЗО.
На рис. приведена принципиальная схема защитного отключения с помощью реле максимального тока.
Рис. Схема устройства защитного отключения: 1 — реле максимального тока; 2 — трансформатор тока; 3 — заземляющий провод; 4 — заземлитель; 5 — электродвигатель; 6 — контакты пускателя; 7 — блок-контакт; 8 — сердечник пускателя; 9 — рабочая катушка; 10 — кнопка опробования; 11 — вспомогательное сопротивление; 12 и 13 — кнопки останова и включения; 14 — пускатель
Катушка этого реле с нормально замкнутыми контактами подключается через трансформатор тока или непосредственно в рассечку проводника, идущего к отдельному вспомогательному или общему заземлителю.
Электродвигатель включается в работу нажатием кнопки «Пуск». При этом подается напряжение на катушку, сердечник пускателя втягивается, контакты замыкаются и включают электродвигатель в сеть. Одновременно замыкается блок-контакт, вследствие чего катушка остается под напряжением.
При замыкании на корпус одной из фаз образуется цепь тока: место повреждения — корпус — заземляющий провод — трансформатор тока — земля — емкость и сопротивление изоляции проводов неповрежденных фаз — источник питания — место повреждения. Если величина тока достигнет уставки срабатывания токового реле, реле сработает (т. е. его нормально замкнутый контакт разомкнётся) и разорвет цепь катушки магнитного пускателя. Сердечник этой катушки освободится, и пускатель отключится.
Для проверки исправности и надежности действия защитного отключения предусмотрена кнопка, при нажатии которой устройство срабатывает. Вспомогательное сопротивление ограничивает ток замыкания на корпус до необходимой величины. Предусмотрены кнопки для включения и отключения пускателя.
В систему предприятий общественного питания входит большой комплекс мобильных (инвентарных) зданий из металла или с металлическим каркасом для уличного торгово-сервисного обслуживания (закусочные, кафе и т. п.). В качестве технического средства защиты от электротравматизма и от возможного пожара в электроустановках предписано обязательное применение на этих объектах устройства защитного отключения в соответствии с требованиями ГОСТ Р50669-94 и ГОСТ Р50571.3-94.
Главгосэнергонадзор рекомендует использовать для этой цели электромеханическое устройство типа АСТРО-УЗО, принцип действия которого основан на воздействии возможных токов утечки на магнитоэлектрическую защелку, обмотка которой подключена во вторичную обмотку трансформатора тока утечки, с сердечником из специального материала. Сердечник в нормальном режиме работы электрической сети удерживает механизм расцепления во включенном состоянии. При возникновении какой-либо неисправности во вторичной обмотке трансформатора тока утечки наводится ЭДС, сердечник втягивается, происходит срабатывание магнитоэлектрической защелки, связанной с механизмом свободного расцепления контактов (отключается рубильник).
АСТРО-УЗО имеет российский сертификат соответствия. Устройство включено в Госреестр.
Устройством защитного отключения должны оснащаться не только указанные выше сооружения, но и все помещения с повышенной или особой опасностью поражения электрическим током, в том числе сауны, души, теплицы с электроподогревом и т. п.
Источник
Защитное отключение в электроустановках
Под защитным отключением понимают быстрое, за время не более 200 мс, автоматическое отсоединение от источника питания всех фаз потребителя или части электропроводки в случае если повреждена изоляция или имеет место иная аварийная ситуация, угрожающая человеку поражением электрическим током.
Защитное автоматическое отключение питания – автоматическое размыкание цепи одного или нескольких фазных проводников (и, если требуется, нулевого рабочего проводника), выполняемое в целях электробезопасности.
Защитное отключение может быть как единственной и главной мерой защиты, так и дополнительной мерой к сетям заземления и зануления применительно к электроустановкам с рабочим напряжением до 1000 вольт.
Назначение защитного отключения – обеспечение электробезопасности, что достигается за счет ограничения времени воздействия опасного тока на человека.
Защитное отключение – быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током. Такая опасность может возникнуть при:
замыкании фазы на корпус электрооборудования;
при снижении сопротивления изоляции фаз относительно земли ниже определенного предела;
появлении в сети более высокого напряжения;
прикосновении человека к токоведущей части, находящейся под напряжением.
В этих случаях в сети происходит изменение некоторых электрических параметров: например, могут измениться напряжение корпуса относительно земли, напряжение фаз относительно земли, напряжение нулевой последовательности и др. Любой из этих параметров, а точнее говоря – изменение его до определенного предела, при котором возникает опасность поражения человека током, может служить импульсом, вызывающим срабатывание защитно-отключающегося устройства, т. е. автоматическое отключение опасного участка сети.
По настоящее время устройства защитного отключения обычно применя лись на электроустановках четырех видов:
Передвижные установки с изолированной нейтралью (в таких условиях в принципе возведение полноценного заземляющего устройства проблематично). Защитное отключение применяется тогда либо совместно с заземлением, либо как самостоятельная защитная мера.
Стационарные установки с изолированной нейтралью (где необходима защита электрических машин, с которыми работают люди).
Мобильные и стационарные установки с нейтралью любого типа, когда имеет место высокая степень угрозы поражения электрическим током, или если установка функционирует во взрывоопасных условиях.
Стационарные установки с глухозаземленной нейтралью на некоторых потребителях большой мощности и на удаленных потребителях, где зануления недостаточно для защиты или где оно в качестве защитной меры не вполне эффективно, не дает достаточной кратности тока замыкания фазы на землю.
Для реализации функции защитного отключения применя ли специальные устройства защитного отключения. Их схемы могут отличаться, конструкции зависят от особенностей защищаемой электроустановки, от характера нагрузки, от режима заземления нейтрали и т. д.
Прибор защитного отключения – совокупность отдельных элементов, которые реагируют на изменение какого-либо параметра электрической сети и дают сигнал на отключение автоматического выключателя. Устройство защитного отключения в зависимости от параметра, на который оно реагирует, можно отнести к тому или иному типу, в том числе к типам устройств, реагирующих на напряжение корпуса относительно земли, ток замыкания на землю, напряжение фазы относительно земли, напряжение нулевой последовательности, ток нулевой последовательности, оперативный ток и др.
Здесь может быть применено специально установленное реле защиты, которое устроено так же, как и высокочувствительные реле напряжения с размыкающимися контактами, которые включаются в цепь питания магнитного пускателя, скажем, электродвигателя.
Назначение защитного отключения заключается в том, чтобы одним прибором осуществлять совокупность защиты либо некоторые из следующих ее видов:
от однофазных замыканий на землю или на элементы электрооборудования, нормально изолированные от напряжения;
от не полных замыканий, когда снижение изоляции одной из фаз создает опасность поражения человека;
от поражения при прикосновении человека к одной из фаз электрооборудования, если прикосновение произошло в зоне действия защиты прибора.
В качестве примера можно привести простое устройство защитного отключения на базе реле напряжения. Обмотка реле включается между корпусом защищаемого оборудования и заземлителем.
В условиях, когда обмотка реле имеет сопротивление сильно превосходящее таковое у вспомогательного заземлителя, вынесенного за пределы зоны растекания заземления защиты, — обмотка реле К1 окажется под напряжением корпуса относительно земли.
Тогда в момент аварийного пробоя на корпус, напряжение это будет больше напряжения срабатывания реле и реле сработает, замкнув цепь отключения автоматического выключателя Q1 или разомкнув своим срабатыванием цепь питания обмотки магнитного пускателя Q2.
Другой вариант простого устройства защитного отключения для электроустановок — это токовое реле (реле максимального тока). Его обмотка включается в разрыв провода зануления, благодаря чему контакты аналогичным образом разомкнут цепь питания обмотки магнитного пускателя если замкнут цепь питания обмотки автоматического выключателя. Вместо обмотки реле, кстати, иногда можно использовать обмотку выключателя — расцепителя в качестве реле максимального тока.
Когда устройство защитного отключения вводится в эксплуатацию, его обязательно проверяют: проводятся плановые полные и частичные проверки, чтобы убедиться, что устройство работает надежно, что отключения когда нужно происходят.
Раз в три года проводят полную плановую проверку, зачастую вместе с ремонтом сопряженных цепей электроустановок. В проверку входят также испытания изоляции, проверка уставок защиты, тесты устройств защиты и общий осмотр аппаратуры и всех соединений.
Что касается частичных проверок, то их проводят время от времени в зависимости от частных условий, однако в них входят: проверка изоляции, общий осмотр, тесты защиты в действии. Если защитное устройство работает не вполне корректно, проводят более глубокую проверку по специальному алгоритму.
В наше время наибольшее распространение защитное отключение получило в электроустановках, используемых в сетях напряжением до 1 кВ с заземленной или изолированной нейтралью.
Электроустановки напряжением до 1 кВ жилых, общественных и промышленных зданий и наружных установок должны, как правило, получать питание от источника с глухозаземленной нейтралью с применением системы TN. Для защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении в таких электроустановках должно быть выполнено автоматическое отключение питания.
При выполнении автоматического отключения питания в электроустановках напряжением до 1 кВ все открытые проводящие части должны быть присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания, если применена система TN, и заземлены, если применены системы IT или ТТ. При этом характеристики защитных аппаратов и параметры защитных проводников должны быть согласованы, чтобы обеспечивалось нормированное время отключения поврежденной цепи защитно-коммутационным аппаратом в соответствии с номинальным фазным напряжением питающей сети.
Защита осуществляется специальным устройством защитного отключения (УЗО), которое, работая в дежурном режиме, постоянно контролирует условия поражения человека электрическим током.
УЗО применяют в электроустановках до 1 кВ:
в передвижных эл. установках с изолированной нейтралью (особенно если затруднено создание заземляющего устройства. Может применяться как в виде самостоятельной защиты, так и в сочетании с заземлением);
в стационарных электроустановках с изолированной нейтралью для защиты ручных электрических машин в качестве единственной защиты, и в дополнение к другим;
в условиях повышенной опасности поражения электрическим то- ком и взрывоопасности в стационарных и передвижных электроустановках с различными режимами нейтрали;
в стационарных электроустановках с глухозаземленной нейтралью на отдельных удаленных потребителях электрической энергии и потребителя большой номинальной мощности, на которых защита занулением не достаточно эффективна.
Принцип работы УЗО состоит в том, что оно постоянно контролирует входной сигнал и сравнивает его с наперед заданной величиной (уставкой). Если входной сигнал превышает уставку, то устройство срабатывает и отключает защищенную электроустановку от сети. В качестве входных сигналов устройств защитного отключения используют различные параметры электрических сетей, которые несут в себе информацию об условиях поражения человека электрическим током.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Источник
Отключение защитное
В.К. Монаков, «Энергобезопасность в документах и фактах» №6, 2005
Отключение защитное — электрозащитная мера, основанная на применении быстродействующих коммутационных аппаратов, отключающих питание электроустановки при возникновении в ней утечки тока на землю, или на защитный проводник, которое могло быть вызвано непреднамеренным включением человека в электрическую цепь (см.: Шипунов Н.В. Защитное отключение. М.: Энергия, 1986).
Устройства, реализующие отключение защитное, согласно действующему государственному стандарту называются устройствами защитного отключения — УЗО.
Первое УЗО было запатентовано в 1928 г. германской фирмой RWE — Rheinisch?Westfalisches Elektrizitatswerk AG (Патент № 552678).
Главным отличием запатентованного устройства являлось использование для защиты человека от поражения электрическим током принципа токовой дифференциальной защиты, ранее применявшегося только для защиты оборудования — генераторов, линий, трансформаторов.
В 1937 г. фирма Schutzapparategesellschaft Paris & Co изготовила первое действующее устройство на базе дифференциального трансформатора и поляризованного реле, имевшее чувствительность 0,01 А и быстродействие 0,1 с. В том же году с помощью добровольца — сотрудника фирмы — было проведено натурное испытание УЗО. Эксперимент закончился благополучно, устройство мгновенно отключило электрическую цепь с испытуемым от источника питания, доброволец испытал лишь слабый удар электрическим током, хотя и отказался от участия в дальнейших опытах.
Все последующие годы, за исключением военных и первых послевоенных, в европейских странах велась интенсивная работа по изучению действия электрического тока на организм человека, разработке электрозащитных средств и в первую очередь — совершенствованию и внедрению УЗО.
В середине 50-х годов в Австрии, ФРГ, Франции началось массовое внедрение УЗО (независящих от напряжения питания — электромеханических) во все без исключения электроустановки — на производстве, в общественных зданиях, жилье.
На фотографии (рис.1) изображено одно из первых серийно выпускаемых УЗО производства фирмы Spinnennetz (в настоящее время Schupa AG).
Рис.1. УЗО «Spinnennetz» FIB 25/4 (1953 г.)
Параметры: 4-полюсное, In= 25 А, IDn=1 А.
В США разработка УЗО шла по пути создания электронных устройств. В 1961 г. было испытано трехполюсное УЗО с электронным усилителем, требовавшим питания от сети, с номинальным отключающим дифференциальным током 18 мА.
Национальными электротехническими нормами США (NEC) номинальный отключающий дифференциальный ток УЗО определен значением, равным 5 мА.
В 1960-1970 гг. во всем мире, в первую очередь в странах Западной Европы, Японии, США, началось активное внедрение УЗО в широкую практику.
Официальная статистика во всем мире отмечает, что результатом масштабного внедрения УЗО явилось резкое, на порядок и более, снижение электротравматизма.
В 70-х годах в нашей стране активно велись научно-исследовательские, экспериментальные и опытно-конструкторские работы по созданию и внедрению в широкую практику УЗО.
В России УЗО становится привычным и обязательным оборудованием электроустановок промышленного и социально-бытового назначения, обязательным элементом каждого распределительного щита — стационарного, временного (на стройплощадке) или мобильного. УЗО оборудуются в обязательном порядке все передвижные объекты (жилые домики-прицепы на кемпинговых площадках, торговые фургоны, фургоны общественного питания, малые временные электроустановки наружной установки, например, устраиваемые на площадях на время праздничных гуляний), ангары, гаражи.
УЗО встраивают в розеточные блоки или вилки, через которые подключаются электроинструмент или бытовые электроприборы, эксплуатируемые в особоопасных — влажных, пыльных, с проводящими полами и т.п. помещениях.
Представляет интерес еще один аспект применения УЗО — борьба с хищениями электроэнергии путем использования локального заземлителя.
В основе действия защитного отключения, как электрозащитного средства, лежит принцип ограничения (за счет быстрого отключения) продолжительности протекания тока через тело человека при непреднамеренном прикосновении его к элементам электроустановки, находящимся под напряжением.
На рис. 2 приведен разработанный Международной электротехнической комиссией — МЭК — график областей физиологического действия на человека переменного тока.
Рис. 2. График областей физиологического действия на человека переменного тока (50-60 Гц) по МЭК 479-94 и время-токовые характеристики УЗО:
1 — неощутимые токи; 2 — ощутимые, но не вызывающие физиологических нарушений; 3 — ощутимые, но не вызывающие опасность фибрилляции сердца; 4 — ощутимые, вызывающие опасность фибрилляции сердца (вероятность 50%); А и В — времятоковые характеристики УЗО, А — реального устройства типа АСТРО*УЗО (IDn=30 мА) и В — определяемая ГОСТ Р 51326.1-99.
Из графика следует, что время-токовые характеристики УЗО расположены значительно ниже даже области 3 — ощутимых, но не вызывающих опасности фибрилляции сердца токов. Это означает, что УЗО обеспечивает надежную защиту человека от поражения электрическим током.
Статистические данные по электротравматизму, полученные за почти 30-летний период с начала широкого внедрения УЗО, подтверждают высокую эффективность данного электрозащитного средства — количество смертельных травм снизилось почти в 100 раз.
Термин «устройство защитного отключения — УЗО», принятый в отечественной специальной литературе, наиболее точно определяет назначение данного устройства и его отличие от других коммутационных электрических аппаратов — автоматических выключателей, выключателей нагрузки, магнитных пускателей и т.д.
За рубежом приняты следующие обозначения.
В Германии, Австрии, Швейцарии — FI-Schutzschalter, Fehlerstrom-Schutzschalter (F — Fehler — повреждение, неисправность, утечка, I — символ тока в электротехнике, Schutzschalter — защитный выключатель);
во Франции — DD — disjoncteur differentiel (дифференциальный выключатель);
в Великобритании — e.l.c.b. — earth leakage circuit breaker (выключатель тока утечки на землю);
в США — GFCI — Ground Fault Circuit Interrupter (размыкатель тока утечки на землю).
В настоящее время действует международная классификация УЗО, разработанная МЭК (IEC).
Принято общее название — RCD — residual current protective device.
Точный перевод — защитное устройство по разностному (дифференциальному) току. Существует также ряд дополнительных названий для различных вариантов исполнения устройств защитного отключения, которые приведены ниже.
RCD residual current protective device — защитное устройство по дифференциальному (разностному) току (общее название УЗО);
PRCD portable residual current protective device — переносное защитное устройство по дифференциальному току;
PRCD-S portable residual current protective device — safety — переносное защитное устройство по дифференциальному току (в кабеле-удлинителе);
SRCD fixed socket outlets residual protective current device — защитное устройство по дифференциальному току (встроенное в розетку);
RCCB residual current operated circuit — breakers without integral overcurrent protection — защитное устройство по дифференциальному току без встроенной защиты от сверхтоков;
RCBO residual current operated circuit breakers with integral overcurrent protection — защитное устройство по дифференциальному току со встроенной защитой от сверхтоков;
RCM residual current monitor — устройство контроля дифференциального тока (тока утечки).
Устройства защитного отключения (УЗО), реагирующие на дифференциальный ток, наряду с устройствами защиты от сверхтока, относятся к дополнительным видам защиты человека от поражения электрическим током при косвенном прикосновении, обеспечиваемой путем автоматического отключения питания.
В основе действия УЗО, как электрозащитного средства, лежит принцип ограничения (за счет быстрого отключения) продолжительности протекания тока через тело человека при непреднамеренном прикосновении его к элементам электроустановки, находящимся под напряжением. Функционально УЗО можно определить как быстродействующий защитный выключатель, реагирующий на разницу токов (дифференциальный ток) в проводниках, подводящих электроэнергию к защищаемой электроустановке.
Принцип действия УЗО дифференциального типа основан на применении электромагнитного векторного сумматора токов — дифференциального трансформатора тока. Сравнение текущих значений двух и более (в четырехполюсных УЗО — четырех) токов по амплитуде и фазе наиболее эффективно, т.е. с минимальной погрешностью, осуществляется электромагнитным путем — с помощью дифференциального трансформатора тока (рис. 3).
Рис. 3. Дифференциальный трансформатор тока
Суммарный магнитный поток в сердечнике Фе, пропорциональный разности токов IL и IN в проводниках, являющихся первичными обмотками трансформатора, наводит в его вторичной обмотке соответствующую ЭДС, под действием которой в цепи вторичной обмотки протекает ток ID, также пропорциональный разности первичных токов.
К магнитопроводу трансформатора тока электромеханического УЗО предъявляются чрезвычайно высокие требования по качеству: высокая чувствительность, линейность характеристики намагничивания, температурная и временная стабильность и т.д. По этой причине для изготовления магнитопроводов трансформаторов тока, применяемых при производстве УЗО, используется специальное высококачественное аморфное (некристаллическое) железо.
Основные блоки УЗО представлены на структурной схеме (рис. 4).
Рис. 4. Структурная схема УЗО:
1 — дифференциальный трансформатор тока; 2 — пороговый элемент; 3 — исполнительный механизм; 4 — цепь тестирования; 5 — силовые контакты; 6 — защитный контакт цепи тестирования; Т — кнопка «Тест»; Rт — тестовый резистор; 1, 2, N — клеммы УЗО
Важнейшим функциональным блоком УЗО является дифференциальный трансформатор тока 1. В абсолютном большинстве УЗО, производимых и эксплуатируемых в настоящее время во всем мире, в качестве датчика дифференциального тока используется именно трансформатор тока. В литературе по вопросам конструирования и применения УЗО этот трансформатор иногда называют трансформатором тока нулевой последовательности (ТТНП), хотя понятие «нулевая последовательность» применимо только к трехфазным цепям и используется при расчетах несимметричных режимов многофазных цепей.
Пусковой орган (пороговый элемент) 2 выполняется, как правило, на чувствительных магнитоэлектрических реле прямого действия или электронных компонентах. Исполнительный механизм 3 включает в себя силовую контактную группу с пружинным механизмом привода.
В нормальном режиме, при отсутствии дифференциального тока — тока утечки, в силовой цепи по проводникам, проходящим сквозь окно магнитопровода и образующим встречно включенные первичные обмотки дифференциального трансформатора тока 1, протекает рабочий ток нагрузки I1= I2. I1 — ток, протекающий по направлению к нагрузке, I2 — от нагрузки.
Равные токи во встречно включенных обмотках наводят в магнитном сердечнике трансформатора тока равные по значению, но противоположно направленные магнитные потоки Ф1 и Ф2. Результирующий магнитный поток оказывается равным нулю, следовательно, ток во вторичной обмотке дифференциального трансформатора также будет отсутствовать. При этом пусковой орган 2 находится в состоянии покоя.
Принцип действия УЗО поясняется на примере электрической цепи, представленной на рис. 5.
Рис. 5. Схема, иллюстрирующая принцип действия УЗО
При прикосновении человека к открытым токопроводящим частям или к корпусу электроприемника, который в результате пробоя изоляции оказался под напряжением, по фазному проводнику через УЗО кроме тока нагрузки I1 потечет дополнительный ток ID (ток утечки), являющийся для трансформатора тока дифференциальным (разностным). Неравенство токов в первичных обмотках — I1 + ID в фазном проводнике и I2 = I1 в нулевом рабочем проводнике — вызывает небаланс магнитных потоков и, как следствие, возникновение во вторичной обмотке трансформированного дифференциального тока. Если этот ток превышает заданное значение тока порогового элемента пускового органа 2, последний срабатывает и воздействует на исполнительный механизм 3. Исполнительный механизм, обычно состоящий из пружинного привода, спускового механизма и группы силовых контактов, размыкает электрическую цепь. В результате защищаемая УЗО электроустановка обесточивается.
Для осуществления периодического контроля исправности (работоспособности) УЗО предусмотрена цепь тестирования 4. При нажатии кнопки «Т» искусственно создается цепь протекания отключающего дифференциального тока. Срабатывание УЗО в этом случае означает, что устройство в целом исправно.
Применение УЗО целесообразно и оправдано по социальным и экономическим причинам в электроустановках всех возможных видов и самого различного назначения.
Затраты на установку УЗО несоизмеримо меньше возможного ущерба — гибели и травм людей от поражения электрическим током, возгораний, пожаров и их последствий, произошедших из-за неисправностей электропроводки и электрооборудования. Если учесть, что стоимость одного УЗО не превышает стоимости простого бытового электроприбора, а возможный ущерб, который можно было избежать, если бы УЗО было установлено, исчисляется огромными суммами, то становится совершенно очевидной и не требующей дополнительных доказательств необходимость скорейшего и самого широкого внедрения УЗО нового поколения во всех электроустановках.
Исключение составляют электроустановки, не допускающие по технологическим причинам перерыва в электроснабжении. В таких установках для защиты людей от поражения электрическим током должны применяться другие электрозащитные меры — контроль изоляции, разделительные трансформаторы и др.
Источник
Защитное отключение в электроустановках
Под электрической установкой стоит понимать сложную многокомпонентную систему, работающую для выполнения единой функции или решения. Она может иметь множество взаимодействий и источников потребления внутри, но питание подключается только по стандарту внешней электросети. Степень вложенности внутренних компонентов практически не ограничена. В качестве примера можно рассмотреть автомат по изготовлению обойм для роликовых подшипников. Для осуществления всех действий потребуется произвести не менее 14 различных операций, но всё это делается в рамках единого корпуса. Процесс начинается с подачи листового материала, а на выходе получается полностью готовая к дальнейшей сборке деталь. Основная часть электроустановок работает на промышленных производствах.
Зачем нужно защитное отключение в электроустановках
Стоимость подобного оборудования может исчисляться миллионами долларов, а его потеря в результате короткого замыкания будет означать практически полный крах производства. Многоступенчатая защита позволит минимизировать потери. Причём она должна быть реализована не только на уровне тока, но также препятствовать распространению температуры и прочих разрушающих факторов.
Ещё один, наиболее важный фактор, мотивирующий устанавливать все эти системы, это спасение жизней сотрудников. Обычно любая машина управляется огромным количеством операторов, часто работающих без перчаток. Замыкание в сети 400В окажется фатальным при касании корпуса. Опасными могут оказаться также находящиеся рядом металлоконструкции, водопровод и прочие коммуникации. Поэтому своевременное отключение может помочь избежать множества проблем и настоящей трагедии.
Как производится размыкание цепи
В данный момент во всех подобных системах обязательно применяются следующие элементы:
- Биметаллические элементы. Они обладают высшей степенью надежности, но со временем могут терять свои под воздействием коррозии, протекающих агрессивных веществ или паров. Также количество срабатываний строго ограничено. Выключатель основан на пластине из пары разнородных металлов, сваренных общим сплавом сплошным швом, подходящим под каждый из них. Коэффициент теплового расширения на границе сред позволяет выполнить геометрическую деформацию в необходимом направлении. Автоматическое включение при этом полностью исключено. Требуется делать это только механически, вручную, но нельзя возлагать запуск на автоматику.
- Плавкие предохранители. Это достаточно простая система. Ток проходит через специализированную колбу с нитью, рассчитанную на конкретное значение напряжения. Если показатели резко превышаются, то эта нить будет первым, что сгорит на пути усиленного тока. Всё зависит от первичных значений, некоторые из предохранителей могут держать тысячи ампер.
Подобные системы в быту
В бытовой технике полно разнообразных предохранителей и прочих элементов, защищающих дорогостоящие изделия от скачков напряжения и внутренних проблем. Специалист при получении сломанной техники в ремонт должен проверить наличие срабатывания предохранительных частей, а потом уже выяснять причину произошедшего события. Обычно короткое замыкание может возникать в проводке или оплётке двигателя, различных замыкающих клеммах. В электронике это может быть любая дорожка на плате, их соприкосновение из-за пыли или чрезмерного количества влаги.
Что касается щитков и заземления, то они работают на общем уровне. Электрическую сеть отдельного домохозяйства в некоторой степени можно считать установкой. Поэтому нужно заранее подумать о взаимной защите. Первым делом устанавливается заземление, а затем качественные УЗО и дифференциальные автоматы. Также на входе не помешает мощный стабилизатор напряжения. Особенно это касается частных домов, находящихся на значительном удалении от трансформатора по улице.
Источник