Аннотация
Левшов А.В., Шумейко С.В. Устройства защитного отключения в системах эектроснабжения В данной работе рассмотрены устройства защитного отключения для сетей до 1000 В.
Защитным отключением называется автоматическое отключе-ние электроустановок при однофазном (однополюсном) прикосновении к частям, находящимся под напряжением, недопустимым для человека, и (или) при возникновении в электроустановке тока утечки (замыкания), превышающего заданные значения.
Назначение защитного отключения - обеспечение электробез-опасности, что достигается за счет ограничения времени воздействия опасного тока на человека. Защита осуществляется специальным устройством защитного отключения (УЗО), которое, работая в дежурном режиме, постоянно контролирует условия поражения человека электрическим током.
Классификация УЗО
Все УЗО по виду входного сигнала классифицируют на не-сколько типов (рис.1).[6]
Рисунок 1 – Классификация УЗО по виду входного сигнала
В зависимости от характеристик электроустановок, для которых предназначены УЗО, их классифицировать по: режиму нейтрали источника питания электроустановки; роду и частоте тока; напряжению; числу фаз (полюсов); мобильности.
В зависимости от режима нейтрали источника питания электроустановки УЗО подразделяют на устройства, предназначенные для электроустановок с изолированной либо с глухозаземленной нейтралью.
По роду и частоте тока УЗО подразделяют на устройства, предназначенные для электроустановок: переменного тока частоты 50 (60) Гц; переменного тока непромышленной частоты; постоянного тока; выпрямленного тока; двух и более родов тока из числа указанных выше.
УЗО, предназначенные для отключения электроустановок при прикосновении человека к частям, находящимся под напряжением, подразделяют на устройства, рассчитанные на электроустановки следующих классов напряжений : переменного тока частоты 50 (60) Гц - 127, 220, 380, 500, 660, 1140 В; переменного тока частоты 400 Гц - 200 В; постоянного (выпрямленного) тока - 110, 220, 275, 400 В. УЗО, предназначенные для отключений электроустановки при возникновении в ней тока утечки, подразделяют на устройства, рассчитанные на электроустановки вышеуказанных классов напряжений, а также 6000 и 10000 В частоты 50 (60) Гц. По числу фаз (полюсов) УЗО подразделяют на: однофазные (однополюсные); двухфазные (двухполюсные); трехфазные (трехполюсные, четырехполюсные).
По видам средств защиты, взаимодействующих с УЗО, разли-чают устройства, используемые с: защитным заземлением; занулением; автоматическим закорачиванием на землю поврежденной фазы (шунтированием цепи утечки тока замыкания на землю); компенсацией (автоматической или статической) тока утечки (замыкания на землю).
Основными параметрами, по которым подбирается то или иное УЗО являются: номинальный ток нагрузки, т.е. рабочий ток электроустановки, который протекает через нормально замкнутые контакты УЗО в дежурном режиме; номинальное напряжение (действующее значение напряжения, при котором обеспечивается работоспособность УЗО-220,380В); уставка (дифференциальный отключающий ток или минимальное значение входного сигнала, вызывающего срабатывание УЗО и последующее автоматическое отключение поврежденного участка сети или токоприемника); время срабатывания устройства.
Принцип работы УЗО
Принцип работы УЗО основан на сравнении входного контро-лируемого сигнала с заданной величиной уставки. Например, для сетей с глухозаземленной нейтралью, значения уставок должны выбираться из следующего ряда 0,002; 0,006; 0,01; 0,02; 0,03; 0,1; 0,3; 0,5; 1,0 А. Если входной сигнал превышает уставку, то устройство срабатывает и отключает защищаемую электроустановку. В качестве входных сигналов устройств защитного отключения используют различные параметры электрических сетей, которые несут в себе информацию об условиях поражения человека электрическим током.
Основными элементами любого устройства защитного отклю-чения являются датчик, преобразователь и исполнительный орган.
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 утечки ID, 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, состоящий из пружинного привода, спускового механизма и группы силовых контактов, размыкает электрическую цепь. В результате электроустановка, защищаемая УЗО обесточивается. Время отключения УЗО составляет порядка (0.06-0.07) с, чем и обеспечивается безопасность человека. Для осуществления периодического контроля исправности (работоспособности) УЗО предусмотрена цепь тестирования 4. При нажатии кнопки "Т" искусственно создается цепь протекания отклю-чающего дифференциального тока. Срабатывание УЗО в этом случае означает, что устройство в целом исправно.
Выводы
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.
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.
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.
Список использованной литературы
1. ПУЭ. Спб.: Издательство ДЕАН, 2001. - 928 с.
2. Гасаров Р.В., Коржов А.В., Лежнева Л.А., Лисовская И.Т., Проектирование электрических станций и подстанций: Методические указания к курсовому проекту. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005. - 46 с.
3. Комплектные устройства защиты и автоматики серии «ТОР 200» [Электронный ресурс] // URL: http://relematika.ru/produkty/tor_200/tor_200/ (дата обращения: 15.05.2017).
4. Монаков В.К. Современные тенденции обеспечения электробез-опасности в промышленных и бытовых электроустановках на основе применения устройства защитного отключения. – Промышленная энергетика, 1996, №2
5. Пашковский Р.И. Применение устройств защитного отключения. – Светотехника, 1996, №7.
6. Носанов Н.И. Устройства защитного отключения и их применение. Учебное пособие для студентов вузов.- Макеевка: ДонНАСА, 2003. –359 с.: ил.