Козак Тетяна Владиславівна

Електротехнічний факультет

Кафедра електропостачання промислових підприємств і міст

Спеціальність Електроенергетика і електротехніка

Оцінка підвищення безпеки експлуатації електрообладнання при використанні ПЗВ

Науковий керівник: д. т. н., Чурсінов Віктор Іванович

Реферат по теме выпускной работы

Зміст

• Вступ
• Актуальність теми
• Принцип дії
• Класифікація ПЗВ
• Область застосування
• Висновок
• Перелік посилань

Вступ

Все більш широке використання електроенергії у всіх областях діяльності людини, неухильне зростання енергоозброєності праці, різке збільшення кількості електроприладів у побуті та на виробництві, природним чином спричинили підвищення небезпеки ураження людини електричним струмом.

Електричний струм не має будь-яких фізичних ознак або властивостей, за якими людина могла б його відчувати органами почуттів, що посилює його небезпеку для людини.

Електротравматизм становить значну частину в загальній кількості нещасних випадків. Фахівцям-електрикам і рядовим користувачам відомо велика кількість випадків загибелі або важкого ураження людей від удару електричним струмом або займань і пожеж, викликаних несправностями електрообладнання і електропроводок [2].

Захист життя, здоров’я і майна людей є завданням першочергової важливості, що визначає вимоги до електроустаткування. Безпека при експлуатації електроустановок та приладів досягається застосуванням комплексу захисних заходів. Одним із способів підвищення електробезпеки є застосування пристроїв захисного відключення (ПЗВ).

Актуальність теми

Пристрої захисного відключення (ПЗВ), що реагують на диференційний струм, мають комплекс захисних функцій і в цьому значенні не мають аналогів. ПЗВ забезпечують високу ступінь захисту людей від ураження електричним струмом при прямому і непрямому дотику, крім того, ПЗВ забезпечують зниження пожежної небезпеки електроустановок [5]. Слід зазначити, що в разі навмисного дотику до струмовідних частин застосування ПЗВ є єдино можливим способом забезпечення захисту, як і в разі відмови основних видів захисту.

Застосування ПЗВ доцільно і виправдано з соціальних і економічних причин в електроустановках всіх можливих видів і самого різного призначення.

Витрати на установку ПЗВ незрівнянно менше можливої шкоди – загибелі і травм людей від ураження електричним струмом, займань, пожеж та їх наслідків, що сталися через несправності електропроводки і електроустаткування. Якщо врахувати, що вартість одного ПЗВ не перевищує вартості простого побутового електроприладу, а можливий збиток обчислюється величезними сумами, то стає очевидна необхідність якнайшвидшого впровадження ПЗВ у всіх електроустановках.

Принцип дії

У чому ж полягає принцип роботи пристрою захисного відключення (ПЗВ)?

Працює ПЗВ наступним чином (рисунок 1):

При нормальній роботі системи електропостачання і, отже, відсутності витоку, робочий струм, протікаючи через включені зустрічно первинні обмотки трансформатора (які з’єднані з прямим і зворотним провідниками, які ведуть до навантаження), наводить зустрічно направлені магнітні потоки, однакові за величиною. Їх взаємодія призводить до того, що струм вторинної обмотки практично дорівнює нулю і пороговий елемент не спрацьовує.

При виникненні позаштатної ситуації – появі витоку струму або при дотику людини до струмовідних частин під час витоку струму (по суті, виникнення того ж витоку через тіло людини) баланс струмів в первинних обмотках трансформатора буде порушений, що спричинить появу струму у вторинній обмотці.

У свою чергу, наведений у вторинній обмотці струм призведе до спрацьовування порогового елемента і приведення в дію виконавчого механізму. Цей механізм викликає знеструмлення контрольованого кола.

Однак треба пам’ятати, що ПЗВ не є панацеєю від усіх можливих проблем, хоча і значно збільшує безпеку експлуатації електрообладнання.

Якщо в захищається колі відсутні струми витоку, то ПЗВ не зреагує (наприклад, при короткому замиканні між фазним і нульовим проводом). Не спрацьовують такі пристрої і в тих випадках, коли людина доторкнеться одночасно до фазного і нульового провідника. Це відбувається через те, що з точки зору протікання струму людське тіло, це такий же омічний опір, як і будь-яке інше навантаження.

У зв’язку з цим, для виключення подібних випадків, застосовуються механічні заходи захисту: електромонтаж додаткової ізоляції провідника (гофрована труба), встановлення кожухів і коробів, обмеження доступу некваліфікованого персоналу. У деяких випадках установка ПЗВ заборонена, так як відключення життєво важливого обладнання може вплинути на безпеку життєзабезпечення людини.

Класифікація ПЗВ

Знаючи призначення і принцип роботи пристрою захисного відключення, необхідно ознайомитися з характеристиками і типами ПЗВ.

ПЗВ класифікуються за умовами експлуатації і за їх технічною реалізацією. За умовами їх використання в електроустановках ПЗВ поділяють на типи АС, А, В, S, G.[1]

• ПЗВ типу АС реагують на перемінний диференційний струм синусоїдальної форми, який або виникає раптово, або повільно зростає.
• ПЗВ типу А реагує на перемінний диференційний струм синусоїдальної форми, а також на пульсуючий постійний струм, що виникає раптово або повільно зростаючий.
• ПЗВ типу В реагує на постійний, перемінний і випрямлений диференційний струм.
• ПЗВ типу S – це пристрій, що має витримку часу відключення.
• ПЗВ типу G аналогічно попередньому, але має меншу витримку часу.

Принципове значення при розгляді конструкції ПЗВ має розподіл пристроїв за способом технічною реалізацією на наступні два типи:

1. ПЗВ, яке функціонально не залежать від напруги живлення (електромеханічне) (рисунок 2). Джерело енергії, необхідної для функціонування – виконання захисних функцій, включаючи операцію відключення, є для пристрою сам сигнал – диференційний струм, на який воно реагує;

2. ПЗВ, функціонально залежні від напруги живлення (електронні) (рисунок 3). Їх механізм для виконання операції відключення потребує енергії, отриманої або від контрольованої мережі, або від зовнішнього джерела. Застосування пристроїв, функціонально залежних від напруги живлення, більш обмежена в силу їх меншою надійності, схильності впливу зовнішніх факторів і ін. Однак основною причиною меншого поширення таких пристроїв є їх непрацездатність, яка часто зустрічається і найбільш небезпечна за умовами ймовірності електропоразки несправності електроустановки, а саме – при обриві нульового провідника в колі до ПЗВ у напрямку до джерела живлення. В цьому випадку електронне ПЗВ, не маючи живлення, не функціонує, а на електроустановку по фазному провіднику виноситься небезпечний для життя людини потенціал.

Існує клас приладів – ПЗВ з вбудованим захистом від надструмів (RCBO), так звані комбіновані ПЗВ (рисунок 4).

Практично всі фірми-виробники ПЗВ мають в своїй виробничій програмі ПЗВ з вбудованим захистом від надструмів. Як правило, їх частка в загальному обсязі випущених пристроїв захисного відключення не перевищує одного-двох відсотків. Це пояснюється досить обмеженою областю їх застосування – незначна, незмінне навантаження, автономний електроприймач, тощо.

Показовим прикладом є освітлення рекламних щитів, встановлених на вуличних павільйонах зупинок громадського транспорту, де живлення двох-трьох люмінесцентних ламп здійснюється через комбіноване ПЗВ з номінальним робочим струмом 6 А та номінальним відключаючим диференціальним струмом 30 мА.

Конструктивною особливістю ПЗВ з вбудованим захистом від надструмів є те, що механізм розмикання силових контактів запускається при впливі на нього будь-якого з трьох елементів – котушки з осердям струмового відсічення, що реагує на струм короткого замикання, біметалічної пластини, що реагує на струми перевантаження та магнітоелектричного розчіплювача, що реагує на диференційний струм.

Застосування ПЗВ з вбудованим захистом від надструмів, доцільно лише в обгрунтованих випадках, наприклад, для одиничних споживачів електроенергії [3].

Таким чином, розглянувши всі фактори, які впливають на забезпечення безпеки споживача, до застосування в електроустановках та електрощитах, в першу чергу, слід рекомендувати електромеханічне ПЗВ, як пристрої, що забезпечують більш надійний захист. Таким чином, розглянувши всі фактори, які впливають на забезпечення безпеки споживача, до застосування в електроустановках та електрощитах, в першу чергу, слід рекомендувати електромеханічне ПЗВ, як пристрої, що забезпечують більш надійний захист.

Область застосування

Застосування ПЗВ набуло досить широкого поширення. УЗО застосовується для комплектації водно-розподільних пристроїв (ВРП), розподільних щитів (РЩ), групових щитків (квартирних і поверхових), що встановлюються в громадських будівлях – дитячих дошкільних установах, школах, професійно-технічних, середніх, спеціальних і вищих навчальних закладах, готелях , санаторіях, мотелях, бібліотеках, критих спортивних та фізкультурно-оздоровчих установах, басейнах, саунах, театрах, клубах, кінотеатрах, магазинах, підприємствах громадського харчування, підприємствах побутового обслуговування, торгових павільйонах, кіосках, тощо; житлових будинках – індивідуальних та багатоквартирних, дачах, садових будиночках, гуртожитках, побутових приміщеннях та тому подібне, в адміністративних будівлях, виробничих приміщеннях – цехах, майстернях, АЗС, автомийках, ангарах, гаражах, складських приміщеннях та т.п., а також для захисту окремих споживачів електроенергії [6].

До теперішнього часу велика частина електроустановок в нашій країні працює з системою заземлення подібної TN-C.

Необхідно докладніше розглянути функціонування ПЗВ в таких електроустановках.

У такій електроустановці, при пробої ізоляції на корпус електроприймача в разі, якщо цей корпус не заземлений (наприклад, холодильник або пральна машина на ізолюючому підставі), ПЗВ, включене в ланцюг живлення електроприймача, не спрацює, оскільки немає ланцюга протікання струму витоку – відсутній різницевий (диференційний) струм. При цьому на корпусі електроприймача виявиться небезпечний потенціал щодо землі.

В цьому випадку при дотику людини до корпусу електроприймача і протіканні через його тіло струму на землю, що перевищує номінальний відключає диференційний струм ПЗВ (струм уставки), ПЗВ зреагує та відключить електроустановку від мережі, в результаті життя людини буде врятована.

Це означає, що в розглянутому випадку з моменту порушення ізоляції і виникнення на корпусі електроприймача електричного потенціалу до моменту відключення дефектної ланцюга від мережі існує період потенційної небезпеки ураження.

З вищевикладеного випливає, що і в електроустановках з системою заземлення TN-C застосування ПЗВ також виправдано, оскільки цей пристрій і в таких електроустановках забезпечує ефективний захист від електропоразки [4].

Електроустановки з системами заземлення TN-S, TN-C-S, ТТ в даному аспекті володіють значною перевагою: в аналогічній ситуації – при пробої ізоляції на корпус, ПЗВ миттєво відключить електроживлення, оскільки всі корпуси мають надійне з’єднання із захисним провідником.

ПЗВ, що застосовуються в житлових будинках, не повинні відключати споживача в разі зникнення або зниження напруги електромережі. Вони повинні зберігати працездатність при зниженні напруги живлення до 50% від номінального на час не менше 5 с (час спрацьовування автомата включення резерву). Дозволяється використовувати ПЗВ як типу А (для синусоїдального і пульсуючого напруги), так і типу АС (для синусоїдальної напруги) [8].При виборі ПЗВ слід врахувати, що джерелом пульсуючого напруги можуть бути пральні машини, регулятори джерел світла, телевізори, відеомагнітофони, персональні комп’ютери.

ПЗВ в житлових будинках рекомендується встановлювати в квартирних або поверхових щитках. У групових електричних колах, які живлять штепсельні розетки, необхідно встановлювати ПЗВ із диференціальним струмом спрацьовування, що не перевищує 30 мА. При цьому не потрібна установка ПЗВ в ланцюзі, що живить стаціонарне освітлювальне обладнання. До одного ПЗВ допускається приєднання декількох ланцюгів електроживлення через окремі автоматичні вимикачі, що встановлюються в кожну ланцюг. Установка ПЗВ є обов’язковою в групових колах, які живлять штепсельні розетки, що знаходяться поза приміщенням, в приміщеннях з підвищеною небезпекою і в особливо небезпечних приміщеннях (у ванних і душових). При цьому рекомендується використовувати ПЗВ із диференціальним струмом спрацьовування, що не перевищує 30 мА, а для ванних і душових (якщо для них використовується окрема лінія) – 10 мА [7].

Висновок

У висновку можна сказати, що все ПЗВ використовуються з однією важливою метою – захист людини від ураження електричним струмом при виникненні несправності електрообладнання і відключення подачі енергії при ненавмисному контакті людини з відкритими струмопровідними частинами електроустановок під час витоку струму. А також оберігання і від загоряння електропроводки при замиканні на корпус або на землю.

Перелік посилань

1. Устройство защитного отключения: теория и практика использования Монаков В.К. УЗО. Теория и практика Энергосервис, 2007. – 356 с.
2. Ф. Штепан Устройства защитного отключения, управляемые дифференциальным током /Ф. Штепан Прага, 2000. – 90 с; с ил.
3. ГОСТ Р 51326.1-99 Выключатели автоматические, управляемые дифференциальным током, бытового и аналогичного назначения без встроенной защиты от сверхтоков. Часть 1. Общие требования и методы испытаний.
4. ГОСТ Р 51327.1-99 Выключатели автоматические, управляемые дифференциальным током, бытового и аналогичного назначения со встроенной защитой от сверхтоков. Часть 1. Общие требования и методы испытаний.
5. Правила устройства электроустановок Изд. 7-е, 1999 г.
6. ГОСТ Р 50807-95 (МЭК 755-83). Устройства защитные, управляемые дифференциальным (остаточным) током.
7. МЭК 1200-53. Электроустановки зданий. Глава 53. Выбор и монтаж электрооборудования. Коммутационная аппаратура и аппаратура управления. Требования к устройству электроустановок зданий.
8. МЭК 364-5-53. Электроустановки зданий. Часть 5. Выбор и монтаж электрооборудования. Коммутационная аппаратура и аппаратура управления.