Змішувачі

Захисне автоматичне вимкнення. Захисне відключення

Захисне відключення - вид захисту від ураження струмом в електроустановках, що забезпечує автоматичне відключеннявсіх фаз аварійної ділянки мережі Тривалість відключення пошкодженої ділянки мережі має бути не більше ніж 0,2 с.

Області застосування захисного відключення: доповнення до захисного заземлення або занулення в електрифікованому інструменті; доповнення до занулення для відключення електрообладнання віддаленого від джерела живлення; міра захисту у пересувних електроустановках напругою до 1000 В.

Сутність роботи захисного відключення полягає в тому, що пошкодження електроустановки призводить до змін у мережі. Наприклад, при замиканні фази на землю змінюється напруга фаз щодо землі - значення фазної напруги буде прагнути до величини лінійної напруги. При цьому виникає напруга між нейтраллю джерела та землею, так звана напруга нульової послідовності. Знижується загальний опір мережі щодо землі у разі зміни опору ізоляції у бік його зменшення тощо.

Принцип побудови схем захисного відключення у тому, що перелічені режимні зміни у мережі сприймаються чутливим елементом (датчиком) автоматичного пристроюяк сигнальні вхідні величини Датчик виконує роль реле струму або напруги. За певного значення вхідної величини захисне відключення спрацьовує та відключає електроустановку. Значення вхідної величини називають уставкою.

Структурна схема пристрою захисного відключення (ПЗВ) представлена на рис.

Рис. Структурна схема пристрою захисного відключення: Д – датчик; П – перетворювач; КПАС – канал передачі аварійного сигналу; ІВ – виконавчий орган; МОП – джерело небезпеки поразки

Датчик Д реагує на зміну вхідної величини, посилює її до значення KB (К - коефіцієнт передачі датчика) і посилає в перетворювач П.

Перетворювач служить перетворення посиленої вхідний величини в аварійний сигнал КВА. Далі канал передачі аварійного сигналу КПАС передає сигнал АС з перетворювача на виконавчий орган (ІВ). Виконавчий орган здійснює захисну функцію усунення небезпеки ураження - відключає електричну мережу.

На схемі показані ділянки можливих перешкод, що впливають роботу ПЗВ.

На рис. наведено принципову схему захисного відключення за допомогою реле максимального струму.

Рис. Схема пристрою захисного відключення: 1 – реле максимального струму; 2 – трансформатор струму; 3 - заземлюючий провід; 4 – заземлювач; 5 – електродвигун; 6 – контакти пускача; 7 – блок-контакт; 8 - сердечник пускача; 9 – робоча котушка; 10 – кнопка випробування; 11 - допоміжний опір; 12 і 13 - кнопки зупинки та включення; 14 - пускач

Котушка цього реле з нормально замкнутими контактами підключається через трансформатор струму або безпосередньо в розсічення провідника, що йде до окремого допоміжного або загального заземлювача.

Електродвигун вмикається в роботу натисканням кнопки "Пуск". При цьому подається напруга на котушку, сердечник пускача втягується, контакти замикаються та включають електродвигун у мережу. Одночасно замикається блок-контакт, унаслідок чого котушка залишається під напругою.

При замиканні на корпус однієї з фаз утворюється ланцюг струму: місце ушкодження - корпус - заземлюючий провід - трансформатор струму - земля - ємність та опір ізоляції проводів непошкоджених фаз - джерело живлення - місце ушкодження. Якщо величина струму досягне уставки спрацьовування струмового реле, реле спрацює (тобто його нормально замкнутий контакт розімкнеться) і розірве ланцюг котушки магнітного пускача. Сердечник цієї котушки звільниться, і пускач відключиться.

Для перевірки справності та надійності дії захисного відключення передбачено кнопку, при натисканні якої пристрій спрацьовує. Допоміжний опір обмежує струм замикання на корпус до необхідної величини. Передбачені кнопки для увімкнення та вимкнення пускача.

У систему підприємств громадського харчування входить великий комплекс мобільних (інвентарних) будівель з металу або металевим каркасомдля вуличного торгово-сервісного обслуговування (закусочні, кафе тощо). Як технічний засіб захисту від електротравматизму та від можливої пожежі в електроустановках передбачено обов'язкове застосування на цих об'єктах пристрою захисного відключення відповідно до вимог ГОСТ Р50669-94 та ГОСТ Р50571.3-94.

Головдерженергонагляд рекомендує використовувати для цієї мети електромеханічний пристрій типу АСТРО-УЗО, принцип дії якого заснований на вплив можливих струмів витоку на магнітоелектричну клямку, обмотка якої підключена у вторинну обмотку трансформатора струму витоку, із сердечником із спеціального матеріалу. Серце в нормальному режимі роботи електричної мережі утримує механізм розчеплення у включеному стані. У разі виникнення будь-якої несправності у вторинній обмотці трансформатора струму витоку наводиться ЕРС, сердечник втягується, відбувається спрацьовування магнітоелектричної клямки, пов'язаної з механізмом вільного розчеплення контактів (відключається рубильник).

АСТРО-УЗО має російський сертифікат відповідності. Пристрій включено до Держреєстру.

Пристрої захисного відключення повинні оснащуватися не тільки зазначені вище споруди, але й усі приміщення з підвищеною або особливою небезпекою ураження електричним струмом, зокрема сауни, душі, теплиці з електропідігрівом тощо.

Захисне відключення – це система захисту, що автоматично відключає електроустановку у разі виникнення небезпеки ураження людини електричним струмом (при замиканні на землю, зниженні опору ізоляції, несправності заземлення або занулення). Захисне відключення застосовується тоді, коли важко виконати заземлення або занулення, а також на додаток до нього у деяких випадках.

Залежно від того, що є вхідною величиною, зміна якої реагує захисне відключення, виділяють схеми захисного відключення: на напругу корпусу щодо землі; на струм замикання на землю; на напругу або струм нульової послідовності; на напругу фази щодо землі; на постійний та змінний оперативні струми; комбіновані.

Одна із схем захисного відключення на напругу корпусу щодо землі наведена на рис. 13.2.

Рис. 13.2. Схема захисного відключення на напругу корпусу щодо землі

Основним елементом схеми є захисне реле РЗ. При замиканні на корпус однієї фази корпус опиниться під напругою вище за допустиме, сердечник реле РЗ втягується і замикає ланцюг живлення котушки автоматичного вимикача АВ, внаслідок чого електроустановка відключається.

Перевагою схеми є простота. Недоліки: - необхідність мати допоміжне заземлення RВ; неселективність відключення у разі приєднання кількох корпусів до одного заземлення; мінливість уставки при змінах опору RВ. Пристрої захисного відключення, що реагують на струм нульової послідовності, застосовують для будь-яких напруг як із заземленою, так і ізольованою нейтраллю.

Пожежі та вибухи

Пожежі та вибухи є найпоширенішими надзвичайними подіями у сучасному індустріальному суспільстві.

Найчастіше і, як правило, з важкими соціальними та економічними наслідками відбуваються пожежі на пожежонебезпечних та пожежонебезпечних об'єктах.

До об'єктів на яких найбільш можливі вибухи та пожежі відносяться:

Підприємства хімічної, нафтопереробної та целюлозно-паперової промисловості;

Підприємства, що використовують газо- та нафтопродукти як сировину для енергоносіїв;

Газо- та нафтопроводи;

Усі види транспорту, що перевозять вибухо- та пожежонебезпечні речовини;

Паливозаправні станції;

Підприємства харчової промисловості;

Підприємства, що використовують лакофарбові матеріали та ін.

ВИБУХІВ І ПОЖЕЖНЕБЕЗПЕЧНИМИ речовинами і сумішами є;

Вибухові речовини та порохи, що застосовуються у військових та промислових цілях, що виготовляються на промислових підприємствах, що зберігаються на складах окремо та у виробах та транспортуються різними видамитранспорту;

Суміші газоподібних та зріджених вуглеводневих продуктів (метану, пропану, бутану, етилену, пропілену та ін.), а також цукрового, деревного, борошняного та ін. пилу з повітрям;

Пари бензину, гасу, природний газна різних транспортних засобах, паливозаправних станціях та ін.

Пожежі на підприємствах можуть виникати також внаслідок пошкодження електропроводки та машин, що знаходяться під напругою, топок та опалювальних систем, ємностей з легкозаймистими рідинами і т.д.

Відомі також випадки вибухів та пожеж у житлових приміщеннях через несправність та порушення правил експлуатації газових плит.

Характеристика горючих речовин

Речовини, здатні самостійно горіти після видалення джерела запалювання, називаються пальними на відміну від речовин, які на повітрі не горять і називаються негорючими. Проміжне положення займають важко горючі речовини, які займаються при дії джерела запалювання, але припиняють горіння після видалення останнього.

Усі горючі речовини поділяються на такі основні групи.

1. ПАЛЬНІ ГАЗИ (ГГ) - речовини, здатні утворювати з повітрям займисті та вибухонебезпечні суміші при температурах не вище 50° С. До паливних газів відносяться індивідуальні речовини: аміак, ацетилен, бутадієн, бутан, бутилацетат, водень, вінілхлорид, , метан, окис вуглецю, пропан, пропілен, сірководень, формальдегід, а також пари легкозаймистих та горючих рідин.

2. ЛЕГКОСПЛАМЯЮЧІ РІДИНИ (ЛЗР) - речовини, здатні самостійно горіти після видалення джерела запалення і мають температуру спалаху не вище 61° С (у закритому тиглі) або 66° (у відкритому). До таких рідин відносяться індивідуальні речовини: ацетон, бензол, гексан, гептан, диметилфорамід, дифтордихлорметан, ізопентан, ізопропілбензол, ксилол, метиловий спирт, сірковуглець, стирол, оцтова кислота, хлорбензол, циклогексан, етилацетат, етилбензол, технічні продукти: бензин, дизельне паливо, гас, уайтспирт, розчинники.

3. ГАРЮЧІ РІДИНИ (ГЖ) - речовини, здатні самостійно горіти після видалення джерела запалювання і що мають температуру спалаху вище 61 ° (у закритому тиглі) або 66 ° С (у відкритому). До горючих рідин відносяться такі індивідуальні речовини: анілін, гексадекан, гексиловий спирт, гліцерин, етиленгліколь, а також суміші та технічні продукти, наприклад, олії: трансформаторна, вазелінова, касторова.

4. ПАЛИ (ГП) - тверді речовини, що знаходяться в дрібнодисперсному стані. Горючий пил, що знаходиться в повітрі (аерозоль), здатний утворювати з ним вибухові суміші. Осілий на стінах, стелі, поверхнях обладнання пил (аерогель) пожежонебезпечний.

Горючі пили за рівнем вибухо- та пожежонебезпеки поділяються на чотири класи.

1-й клас - найбільш вибухонебезпечні - аерозолі, що мають нижню концентраційну межу займання (вибуху) (НКПВ) до 15 г/м3 (сірка, нафталін, каніфоль, пил млиновий, торф'яний, ебонітовий).

2-й клас - вибухонебезпечні - аерозолі, що мають величину НКПВ від 15 до 65 г/м3 (алюмінієвий порошок, лігнін, пил борошняний, сінний, сланцевий).

3-й клас - найбільш пожежонебезпечні - аерогелі, що мають величину НКПВ, більшу за 65 г/м3 і температуру самозаймання до 250° С (тютюновий, елеваторний пил).

4-й клас - пожежонебезпечні - аерогелі, що мають величину НКПВ велику 65 г/м3 і температуру самозаймання, велику 250 ° С (деревна тирса, цинковий пил).

Відповідно до НПБ 105-03 будівлі та споруди, в яких розміщуються виробництва, поділяються на п'ять категорій.

Категорія приміщення	Характеристика речовин і матеріалів (приміщень), що перебувають у приміщенні
А вибухо- пожежонебезпечна	Горючі гази, легкозаймисті рідини з температурою спалаху не більше 28° С у такій кількості, що можуть утворювати вибухонебезпечні парогазоповітряні суміші, при займанні яких розвивається розрахунковий надлишковий тиск вибуху в приміщенні, що перевищує 5 кПа. Речовини та матеріали, здатні вибухати та горіти при взаємодії з водою, киснем повітря або один з одним у такій кількості, що розрахунковий надлишковий тиск вибуху у приміщенні перевищує 5кПа.
Б вибухо- пожежонебезпечна	Горючі пилу або волокна, легкозаймисті рідини з температурою спалаху понад 28°С, горючі рідини в такій кількості, що можуть утворювати вибухонебезпечні пило- або паро-повітряні суміші, при запаленні яких розвивається розрахунковий надлишковий тиск вибуху в приміщенні, що перевищує 5 кПа.
В1 - В4 пожежонебезпечна	Горючі та важкогорючі рідини, тверді горючі та важкогорючі речовини та матеріали, здатні при взаємодії з водою, киснем повітря або один з одним тільки горіти за умови, що приміщення, в яких вони є або звертаються, не відносяться до категорій А або Б
Г	Негорючі речовинита матеріали у гарячому, розжареному або розплавленому стані, процес обробки яких супроводжується виділенням променистого тепла, іскор та полум'я, горючі гази, рідини та тверді речовини, що спалюються або утилізуються як паливо
Д	Негорючі речовини та матеріали у холодному стані

ПРИКЛАДИ виробництв, розміщених у приміщеннях категорій А, Б, В, Р та Д.

Категорія А: цехи обробки та застосування металевого натрію та калію, нафтопереробні та хімічні виробництва, склади бензину та балонів для горючих газів, приміщення стаціонарних кислотних та лужних акумуляторних установок, водневі станції та ін.

Характер розвитку пожежі та наступного за ним вибуху значною мірою залежить від вогнестійкості конструкцій - властивості конструкцій зберігати несучу та захищаючу здатність в умовах пожежі. Відповідно до СНиП 2.01.02.85 розрізняють п'ять ступенів вогнестійкості будівель та споруд: I, II, III, IV, V.

Вогнестійкість будівельних конструкцій характеризує такі параметри:

1) мінімальна межа вогнестійкості будівельної конструкції - час у годинах від початку впливу вогню на конструкцію до утворення в ній наскрізних тріщин або досягнення температури 200° на поверхні, протилежній впливу вогню.

2) максимальна межа поширення вогню по будівельним конструкціямвизначається візуально розмір пошкодження в сантиметрах, яким вважається обвуглювання або вигоряння матеріалів, а також оплавлення термопластичних матеріалів за межами зони нагрівання.

Усе будівельні матеріализа спалахом діляться на три групи: НЕЗГОРЮВАНІ, ТРУДНОЗГОРЮВАНІ та ЗГОРЮВАНІ.

ДО НЕЗАГАЛЬНИХ матеріалів і конструкцій відносяться застосовувані в будівництві метали та неорганічні мінеральні матеріали та вироби з них: пісок, глина, гравій, азбест, цегла, бетон та ін.

До важких спалахів відносяться матеріали та вироби з них, що складаються з згоряються і вогнетривких компонентів: цегла саманна, гіпсова суха штукатурка, фіброліт, лінолеум, ебоніт та ін.

До згораючих відносяться всі матеріали органічного походження: картон, повсть, асфальт, руберойд, толь покрівельний та ін.

Основні поняття про пожежі та вибухи.

ПОЖЕЖА - це неконтрольоване горіння поза спеціальним осередком, що завдає матеріальних збитків.

ГОРІННЯ - хімічна реакція окиснення, що супроводжується виділенням великої кількості тепла та зазвичай світінням. Для виникнення горіння необхідна наявність палива, окислювача (зазвичай кисню повітря, а також хлор, фтор, йод, бром, оксиди азоту) та джерела запалювання. Крім того, необхідно, щоб горюча речовина була нагріта до певної температуриі було певному кількісному співвідношенні з окислювачем, а джерело запалювання мав би достатню енергію.

ВИБУХ - надзвичайно швидке виділення енергії в обмеженому обсязі, пов'язане з раптовою зміною стану речовини і супроводжується утворенням великої кількості стислих газів, здатних виконувати механічну роботу.

Вибух є окремим випадком горіння. Але з горінням у звичайному понятті його ріднить лише те, що це окислювальна реакція. Для вибуху характерні такі особливості:

Велика швидкість хімічного перетворення;

Велика кількість газоподібних продуктів;

Потужна подрібнююча (бризантна) дія;

Сильний звуковий ефект.

Тривалість вибуху становить час близько 10-5...10-6 с. Тому його потужність дуже велика, хоча запаси внутрішньої енергії у вибухових речовин і сумішей не вище, ніж у горючих речовин, що згоряють у звичайних для них умовах.

При аналізі вибухових явищ розглядають два різновиди вибуху: вибухове горіння та детонація.

До першого відносяться вибухи паливоповітряних сумішей (суміші вуглеводнів, парів нафтопродуктів, а також цукрового, деревного, борошняного та іншого пилу з повітрям). Характерною особливістютакого вибуху є швидкість горіння близько кількох сотень м/с.

ДЕТОНАЦІЯ - дуже швидке розкладання вибухової речовини (газо-повітряної суміші). що розповсюджується по ньому зі швидкістю в кілька км/с і характеризується особливостями, притаманними будь-якому вибуху, вказаному вище. Детонація й у військових і промислових вибухових речовин, і навіть для паливно-повітряних сумішей, що у замкнутому обсязі.

Відмінність вибухового горіння від детонації полягає у швидкості розкладання, у останньої вона значно вище.

У висновку слід порівняти три види розкладання: нормальне горіння, вибухове та детонацію.

Процеси ЗВИЧАЙНОГО ГОРЕННЯ протікають порівняно повільно і зі змінною швидкістю - зазвичай від часток сантиметра до кількох метрів на секунду. Швидкість горіння істотно залежить від багатьох факторів, але головним чином від зовнішнього тиску, помітно зростаючи з підвищенням останнього. На відкритому повітрі цей процес протікає порівняно мляво і не супроводжується значним звуковим ефектом. В обмеженому обсязі процес протікає значно енергійніше, характеризується більш-менш швидким наростанням тиску і здатністю газоподібних продуктів горіння виконувати роботу.

Вибуховий горіння в порівнянні зі звичайним є якісно іншу форму поширення процесу. Відмінними рисами вибухового горіння є: різкий стрибок тиску на місці вибуху, змінна швидкість поширення процесу, що вимірюється сотнями метрів на секунду і порівняно мало залежить від зовнішніх умов. Характер дії вибуху - різкий удар газів по довкілля, що викликає дроблення та сильні деформації предметів на відносно невеликих відстанях від місця вибуху

ДЕТОНАЦІЯ являє собою вибух, що розповсюджується з максимально можливою для даної речовини (суміші) та даних умов, (наприклад, концентрацією суміші) швидкістю, що перевищує швидкість звуку в даній речовині та вимірюється тисячами метрів на секунду. Детонація не відрізняється за характером та сутністю явища від вибухового горіння, але є його стаціонарною формою. Швидкість детонації є величиною, постійної для цієї речовини (суміші певної концентрації). В умовах детонації досягається максимальна руйнівна дія вибуху.

Велику небезпеку становить перехід напруги на металеві конструктивні невідповідні частини. Найбільш досконалим способом захисту від появи небезпечної напруги на конструктивних частинах електроустаткування є захисне відключення.

Для захисту від появи небезпечної напруги застосовується захисне відключення.

Вимкнення електроустановок при замиканні на корпус у цьому випадку забезпечується спеціальними пристроями, що автоматично знімають напругу з установки. Такими пристроями є автоматичні вимикачі або контактори, забезпечені спеціальним реле захисного відключення.

Реле складається з електромагнітної котушки, сердечник якої у знеструмленому стані замикає свої контакти. Контакти реле послідовно з'єднані з кнопкою «стоп» в ланцюзі управління контактора.

З появою напруги на затискачах котушки реле і протіканні по ній достатнього за величиною струму сердечник котушки втягується і розмикає свої контакти в ланцюзі управління, внаслідок чого контактор відключає від мережі пошкоджений приймач струму.

Схеми приєднання реле захисного відключення можуть бути різні. Так, на рис. 1 наведена схема захисного відключення з допоміжним заземлювачем, в якій котушка реле приєднується на корпус об'єкта, що захищається, і на землю.

Електромагніт відрегульований таким чином, що при появі на об'єкті напруги 24-40 В через обмотку котушки проходить струм, сердечник електромагніту втягується під впливом цього реле розмикає свій контакт і відбувається відключення електродвигуна від мережі. Опір заземлення може бути високим (300-500 Ом), що робить заземлення легко здійсненним.

На рис. 2 наведено ще одну схему захисного відключення. Реле захисного відключення приєднано до корпусу об'єкта, що захищається, і до точки, спільної для підключених до мережі стовпчиків з селенових випрямляльних пластинок, з'єднаних у зірку. Котушка може бути відрегульована так, що при протіканні через неї струму силою 0,01 А відбувається втягування сердечника і розмикання контакту реле з подальшим відключенням об'єкта від мережі за допомогою контактора.

Захисне відключення застосовують у таких випадках:

в електроустановках із ізольованою нейтраллю, до яких пред'являються підвищені вимоги щодо безпеки, на додаток до влаштування заземлень (наприклад, підземні роботи тощо);
в електроустановках з глухозаземленной нейтраллю напругою до 1000 В замість приєднання корпусів обладнання до заземленої нейтралі, якщо виконання цього приєднання викликає труднощі, при цьому установка, що захищається, повинна мати заземлюючий пристрій, що задовольняє вимогам електроустановок з ізоляційною нейтраллю;
у пересувних установках, коли пристрій заземлення становить значні труднощі.

Захисним відключенням називається пристрій, що швидко (не більше 0,2 с) автоматично відключає ділянку електричної мережі при виникненні в ньому небезпеки ураження людини струмом.

Така небезпека може виникнути, зокрема, у разі замикання фази на корпус електрообладнання; при зниженні опору ізоляції фаз щодо землі нижче за певну межу; при появі в мережі більше високої напруги; при дотику людини до струмоведучої частини, що знаходиться під напругою. У цих випадках у мережі відбувається зміна деяких електричних параметрів; наприклад, можуть змінитися напруга корпусу щодо землі, струм замикання на землю, напруга фаз щодо землі, напруга нульової послідовності та ін. імпульсом, що викликає спрацювання захисно-вимикаючого пристрою, тобто автоматичне відключення небезпечної ділянки мережі.

Основними частинами пристрою захисного відключення є прилад захисного відключення та автоматичний вимикач.

Прилад захисного відключення — це сукупність окремих елементів, які реагують на зміну будь-якого параметра електричної мережі та дають сигнал на вимкнення автоматичного вимикача. Цими елементами є: датчик - пристрій, що сприймає зміну параметра і перетворює його відповідний сигнал. Як правило, датчиками є реле відповідних типів; підсилювач, призначений для посилення сигналу датчика, якщо він виявляється недостатньо потужним; ланцюги контролю, що служать для періодичної перевірки справності схеми захисно-вимикаючого пристрою; допоміжні елементи - сигнальні лампи, вимірювальні прилади(наприклад, омметр), що характеризують стан електроустановки тощо.

Автоматичний вимикач - пристрій, що служить для увімкнення та вимкнення ланцюгів, що знаходяться під навантаженням, та при коротких замиканнях. Він повинен відключати ланцюг автоматично, коли надходить сигнал від приладу захисного відключення.

Типи пристроїв. Кожен захисно-вимикаючий пристрій залежно від параметра, на який він реагує, може бути віднесений до того чи іншого типу, у тому числі до типів пристроїв, що реагують на напругу корпусу щодо землі, струм замикання на землю, напруга фази відносно землі, нульова напруга послідовності, струм нульової послідовності, оперативний струм та ін Нижче як приклад розглянуто два типи таких пристроїв.

Захист відключаючих пристроїв, що реагують на напругу корпусу щодо землі, мають призначення усунути небезпеку ураження струмом при виникненні на заземленому або запуленому корпусі підвищеної напруги. Ці пристрої є додатковим заходом захисту для заземлення або занулення.

Принцип дії — швидке відключення від мережі установки, якщо напруга її корпусу щодо землі виявиться вищою за деяке гранично допустиме значення Uк.доп, внаслідок чого дотик до корпусу стає небезпечним.

Принципова схематакого пристрою наведено на рис. 76. Тут як датчик служить реле максимальної напруги, включене між корпусом, що захищається, і допоміжним заземлювачем RB безпосередньо або через трансформатор напруги. Електроди допоміжного заземлювача розміщуються в зоні нульового потенціалу, тобто не ближче 15-20 м від заземлювача корпусу R3 або заземлювачів нульового дроту.

При проби фази на заземлений або занулений корпус спочатку проявиться захисна властивість заземлення (або занулення), завдяки якому напруга корпусу буде обмежена деякою межею UK. Потім, якщо UK виявиться вище заздалегідь встановленої гранично допустимої напруги Uк.доп, спрацьовує захисно-відключає пристрій, тобто реле максимальної напруги, замкнувши контакти, подасть живлення на котушку, що відключає, і викличе тим самим відключення установки від мережі.

Рис. 76. Принципова схема захисно-вимикаючого пристрою, що реагує на напругу корпусу щодо землі:
1 - корпус; 2 - автоматичний вимикач; АЛЕ - котушка відключає; H - реле напруги максимальне; R3 - опір захисного заземлення; RB - опір допоміжного заземлення

Застосування цього типу захисно-вимикаючих пристроїв обмежується установками з індивідуальними заземленнями.

Захисно-вимикаючі пристрої, що реагують на оперативний постійний струм, призначені для безперервного автоматичного контролю ізоляції мережі, а також для захисту людини, що доторкнулась до струмовідної частини, від ураження струмом.

У цих пристроях опір ізоляції проводів щодо землі оцінюється величиною постійного струму, що проходить через ці опори та отримується від стороннього джерела.

При зниженні опору ізоляції проводів нижче за деяку заздалегідь встановлену межу в результаті пошкодження або дотику людини до проводу постійний струм зросте і викличе відключення відповідної ділянки.

Принципова схема цього пристрою показано на рис. 77. Датчиком служить реле струму Т із малим струмом спрацьовування (кілька міліампер). Трифазний дросель – трансформатор ДП призначений для отримання нульової точки мережі. Однофазний дросель обмежує витік змінного струмуу землю, якому він чинить великий індуктивний опір.

Рис. 77. Принципова схема захисно-вимикаючого пристрою, що реагує на оперативний постійний струм: *
1 - автоматичний вимикач;
2 - джерело постійного струму; КО - котушка відключення вимикача; ДП - дросель трифазний; Д - дросель однофазний; Т - реле струму; R1, R2, R3 - опору ізоляції фаз щодо землі; Ram - опір замикання фази на землю

Постійний струм Ір, що отримується від стороннього джерела, протікає по замкненому ланцюгу: джерело - земля - опір ізоляції всіх проводів щодо землі - проводи - трифазний дросель ДТ - однофазний дросель Д - обмотка реле струму Т - джерело струму.

Величина цього струму (А) залежить від напруги джерела постійного струму Uіст та загального опору ланцюга:

де Rд - сумарний опір реле та дроселів, Ом;

Ra - сумарний опір ізоляції проводів R1, R2, R3 та замикання фази на землю R3M.

При нормальному режимі роботи мережі опір Rd велике, і тому струм Iр незначний. У разі зниження опору ізоляції однієї (або двох, трьох фаз) в результаті замикання фази на землю або на корпус, або в результаті дотику до фази людини опір Rе зменшиться, а струм Iр зросте і, якщо він перевищить струм спрацьовування реле, відбудеться відключення мережі від джерела живлення.

Область застосування цих пристроїв – мережі невеликої протяжності напругою до 1000 В із ізольованою нейтраллю.

ПЗВ(Пристрій Захисного Відключення) - це комутаційний апарат призначений для захисту електричного ланцюга від струмів витоку, тобто струмів, що протікають по небажаним, нормальних умовахексплуатації, що проводить шляхи, що у свою чергу забезпечує захист від пожеж (займання електропроводки) та від ураження людини електричним струмом.

Визначення «коммутаційний» означає, що цей апарат може включати і відключати електричні ланцюги, тобто проводити їх комутацію.

ПЗВ також має інші варіанти назв, наприклад: диференціальний вимикач, вимикач диференціального струму, (скорочено вимикач диф струму) і т.п.

Пристрій та принцип роботи ПЗВ

І так для наочності уявимо найпростішу схемупідключення через ПЗВ лампочки:

Зі схеми видно, що при нормальному режимі роботи ПЗВ, коли його рухомі контакти замкнуті, струм I 1 величиною, наприклад, 5 Ампер від фазного дроту проходить через магнітопровід ПЗВ, потім через лампочку, і повертається в мережу по нульовому провіднику, так само через магнітопровід ПЗВ, при цьому величина струму I 2 дорівнює величині струму I 1 і становить 5 Ампер.

У такій ситуації частина струму електричного ланцюга надходить від фазного дроту не буде повертатися в мережу, а проходячи через тіло людини йтиме в землю отже струм I 2 який буде повертатися в мережу через магнітопровід ПЗВ по нульовому дроту буде менше струму I 1 вступника в мережу, відповідно і величина магнітного потоку Ф 1 стане більшою за величину магнітного потоку Ф 2 , в результаті чого в магнітопроводі ПЗВ сумарний магнітний потік вже не буде дорівнює нулю.

Наприклад струм I 1 =6А, струм I 2 =5,5А, тобто. 0,5 Ампера протікає через тіло людини в землю (тобто 0,5 Ампера - струм витоку), тоді магнітний потік Ф 1 дорівнює 6 умовних одиниць, а магнітний потік Ф 2 - 5,5 умовних одиниць тоді сумарний магнітний потік буде дорівнює:

Ф сум = Ф 1 + Ф 2 =6+(-5,5)=0,5 ум. од.

Сумарний магнітний магнітний потік, що виник, індукує електричний струм у вторинній обмотці який проходячи через магнітоелектричне реле приводить його в роботу, а воно, у свою чергу, розмикає рухливі контакти відключаючи електричний ланцюг.

Перевірка працездатності ПЗВ здійснюється натисканням кнопки "ТЕСТ". Натискання цієї кнопки штучно створює в ПЗВ витік струму, що має призвести до вимкнення ПЗВ.

Схема підключення ПЗВ.

ВАЖЛИВО!Так як в ПЗВ відсутній захист від надструмів, при будь-якій схемі його підключення повинна бути передбачена так само установка для захисту ПЗВ від струмів перевантаження і короткого замикання.

Підключення ПЗВздійснюється за однією з наступних схем, залежно від типу мережі:

Підключення ПЗВ без заземлення:

Така схема застосовується, як правило, у будівлях зі старою електропроводкою (двопровідною), у якій відсутній заземлюючий провід.

Підключення ПЗВ із заземленням:

N-C-S(коли нульовий провідник поділяється на нульовий робітник та нульовий захисний):

Схема підключення ПЗВ в електромережі(коли нульовий робітник та нульовий захисний провідникирозділені):

ВАЖЛИВО!У зоні дії ПЗВ не можна поєднувати нульовий захисний (провід заземлення) та нульовий робочий провідники! Тобто не можна в схемі, після встановленого ПЗВ, з'єднувати між собою робочий нуль (синій дріт на схемі) і провід заземлення (зелений дріт на схемі).

Помилки у схемах підключення через які вибиває ПЗВ.

Як було зазначено вище ПЗВ спрацьовує на струми витоку, тобто. якщо спрацювало ПЗВ - це означає, що сталося попадання людини під напругу або з якоїсь причини виявилася пошкоджена ізоляція електропроводки або електрообладнання.

Але що якщо ПЗВ мимоволі спрацьовує і при цьому пошкоджень ніде немає, а підключене електроустаткування справне? Можлива вся справа в одній з наступних помилок у схемі мережі ПЗВ.

Однією з найпоширеніших помилок є об'єднання нульового захисного та нульового робочого провідника у зоні дії ПЗВ:

У цьому випадку величина струму, що виходить з мережі через ПЗВ по фазному дроту, буде більша ніж величина струму, що повертається в мережу по нульовому провіднику, т.к. частина струму протікатиме повз ПЗВ по провіднику заземлення, що призведе до спрацьовування ПЗВ.

Так само, часто трапляються випадки використання як нульового робочого провідника провідник заземлення або сторонню провідну заземлену частину (наприклад арматуру будівлі, систему опалення, водопровідну трубу). Таке, підключення зазвичай відбувається при пошкодженні нульового робочого провідника:

Обидва ці випадки призводять до того, що ПЗВ вибиває, т.к. струм, що виходить з мережі по фазному проводу, струм через ПЗВ не повертається назад в мережу.

Як вибрати ПЗВ? Типи та характеристики ПЗВ.

Щоб правильно підібрати ПЗВ і виключити можливість помилки скористайтеся нашим.

ПЗВ вибирається за його основними характеристиками. До них відносяться:

Номінальний струм- максимальний струм при якому ПЗВ здатне довго працювати не втрачаючи своєї працездатності;
Диференціальний струм- Мінімальний струм витоку при якому ПЗВ здійснить відключення електричного ланцюга;
Номінальну напругу- напруга при якому ПЗВ здатне довго працювати не втрачаючи своєї працездатності
Тип струму-постійний (позначається "-") або змінний (позначається "~");
Умовний струм короткого замикання- Струм який короткочасно може витримати ПЗВ до моменту поки не спрацює захисна апаратура (запобіжник або автоматичний вимикач).

Вибір ПЗВґрунтується на наступних критеріях:

— За номінальною напругою та типом мережі:Номінальна напруга ПЗВ має бути більшою або дорівнює номінальній напрузі ланцюга, що захищається ним:

Uном. ПЗВ⩾ Uном. мережі

При однофазної мережіпотрібно двополюсне ПЗВ, при трифазної мережі — чотириполюсне.

— За номінальним струмом:згідно з пунктом 7.1.76. ПУЭ використання ПЗВ в групових лініях, що не мають захисту від без додаткового апарату, що забезпечує цей захист не допускається, при цьому необхідна розрахункова перевірка ПЗВ в режимах надструму з урахуванням захисних характеристик вищого апарату, що забезпечує захист від надструму.

Зі сказаного вище слід, що перед ПЗВ повинен стояти апарат захисту ( або ) саме по струму цього вищестоящого апарату захисту необхідно вибирати номінальний струм ПЗВ виходячи з умови, що номінальний струм ПЗВ повинен бути більшим або дорівнює номінальному струму встановленого до нього апарату захисту:

I ном. ПЗВ ⩾ I ном. апарату захисту

При цьому рекомендується щоб номінальний струм ПЗВ був на ступінь більше номінального струму вищестоящого апарату захисту (наприклад якщо перед ПЗВ встановлено автомат на 25 Ампер ПЗВ рекомендується ставити з номінальним струмом 32 Ампера)

Довідково - стандартні значення номінальних струмів ПЗВ: 4А, 5А, 6А, 8А, 10А, 13А, 16А, 20А, 25А, 32А, 40А, 50А, 63А і т.д.,

— За диференційним струмом:

Диференціальний струм - це одна з головних характеристик ПЗВ, яка показує при якій величині струму витоку ПЗВ відключить ланцюг.

Відповідно до пункту 7.1.83. ПУЕ:Сумарний струм витоку мережі з урахуванням стаціонарних і переносних електроприймачів, що приєднуються, в нормальному режимі роботи не повинен перевищувати 1/3 номінального струму ПЗВ. За відсутності даних струм витоку електроприймачів слід приймати з розрахунку 0,4 мА на 1 А струму навантаження, а струм витоку мережі - з розрахунку 10 мкА на 1 м довжини фазного провідника. Тобто. диференціальний струм мережі можна розрахувати за такою формулою:

Δ I мережі =((0.4*I мережі)+(0.01*L дроти))*3,міліАмпер

де: Iмережі- Струм мережі (розрахований за формулою вище), в Амперах; Lдроти— загальна довжина проводки електромережі, що захищається, в метрах.

Розрахувавши Δ I мережіприймаємо найближче стандартне значення диференціального струму ПЗВ Δ I ПЗВ:

Δ I ПЗВ ⩾ Δ I мережі

Стандартними величинами диференціального струму ПЗВ є: 6, 10, 30, 100, 300, 500мА

Диференціальні струми: 100, 300 та 500мА застосовуються для захисту від пожеж, а струми: 6, 10, 30мА – для захисту від ураження людини електричним струмом. При цьому струми 6 і 10мА застосовуються, як правило, для захисту окремих споживачів і диференціальний струм 30мА підходить для загального захисту електромережі.

У випадку якщо ПЗВ необхідно для захисту від ураження електричним струмом, а за розрахунком струм витоку склав більше 30мА необхідно передбачити установку декількох ПЗВ на різні групи ліній, наприклад одне ПЗВ для захисту розеток в кімнатах, а друге для захисту розеток у кухні, знизивши тим самим потужність проходить через кожне ПЗВ як наслідок знизивши струм витоку мережі, тобто. у такому разі розрахунок необхідно буде проводити для двох або більше ПЗВ, які будуть встановлені на різні лінії.

- За типом ПЗВ:

ПЗВ бувають двох типів: електромеханічнеі електронне. Принцип роботи електромеханічного ПЗВ ми розглядали вище, його основним робочим органом є диференціальний трансформатор (магнітопровід з обмоткою) який порівнює величини струму, що йде в мережу, і струму, що повертається з мережі, а в електронному цю функцію виконує електронна плата для роботи якої необхідна напруга.