Какви са изискванията за защитно изключване и какви функции изпълнява? Защитно изключване В какви случаи се използва устройство за защитно изключване?

Защитно изключване – бързодействаща защита, която осигурява автоматично изключванеелектрическа инсталация (след 0,05–0,2 s), ако има опасност от нараняване на човек в нея токов удар.

Защитната функция на устройствата за остатъчен ток (RCD) е да ограничават не тока, преминаващ през човек, а времето на неговия поток, така че да се спазват условията на "GOST 12.1.038-82. Система от стандарти за безопасност на труда. Електрическа безопасност. Максимална допустимите стойности на напрежения и токове на допир" са изпълнени. (одобрен с Указ на Държавния стандарт на СССР от 30 юни 1982 г. № 2987).

Според този GOST, например, при ток, преминаващ през човек, равен на 500 mA, времето на неговото излагане не трябва да надвишава 0,1 s, при 250 mA - 0,2 s, при 165 mA - 0,3 s, при 100 mA - 0,5 s. s и т.н. Обхватът на приложение на RCD е много широк (електрически инсталации на обществени и жилищни сгради, административни и индустриални помещения, работилници, бензиностанции (бензиностанции), хангари, гаражи, складовеи т.н.).

Принципът на действие на RCD се основава на промяна във всички електрически величини, които възникват, когато фаза е късо към корпуса, намаляване на изолационното съпротивление на мрежата под определена граница, когато човек директно докосне частите под напрежение на електрическа инсталация и в други опасни за него случаи, на които задвижващият механизъм, който изпраща сигнала, реагира, за да задейства защитно изключване.

Най-разпространеният и усъвършенстван е RCD-D, който реагира на ток на утечка (диференциален ток). Такива RCD се състоят от три функционални елемента: сензор, задвижващ механизъм и превключващо (изключващо) устройство. Сензорът открива токове на утечка, протичащи от фазовите проводници към земята, когато човек докосне части под напрежение. Сигналът за наличие на ток на утечка се изпраща до изпълнителния орган, където се усилва и преобразува в команда за изключване на превключващото устройство. Изпълнителният орган на RCD може да бъде електронен или електромеханичен (с магнитоелектрическа ключалка). Вторият вариант е по-надежден.

На фиг. Фигура 24.13 показва веригата RCD-D (RCD с диференциална защита). Най-важният функционален блок на RCD е диференциален токов трансформатор с пръстеновидно магнитно ядро 1. При липса на ток на утечка, т.е. ток, преминаващ през човек, работните токове в предния (фаза) и обратния (неутрален работен) проводници ще бъдат равни и индуцирани в диференциалния токов трансформатор 1 с пръстенна магнитна верига има еднакви, но противоположно насочени потоци. В този случай получената магнитен поток равен на нулаи няма ток във вторичната намотка, RCD не се задейства. Когато се появи ток на утечка (например, когато човек докосне тялото на електрическа инсталация, където е настъпила повреда на изолацията и се появи напрежение), токът в предния проводник ще надвиши обратния ток с количеството на тока на утечка ( токът на утечка на фигурата е показан като пунктирана линия). Текущото неравенство причинява дисбаланс на магнитните потоци, което води до 1 Възниква магнитен поток и във вторичната му намотка възниква диференциален ток. Този ток тече към спусъка 2, и ако стойността му надвишава праговата (зададената) стойност, тогава се задейства и засяга задвижващия механизъм 3 , който благодарение на пружинното си задвижване, задействащ механизъми група контакти отваря електрическата мрежа. В резултат на това електрическата инсталация, защитена от RCD, е изключена. За да следите периодично изправността на RCD, натиснете бутона T (тест), създава се изкуствен диференциален (диференциален) ток. Задействането на RCD означава, че като цяло е в добро работно състояние.

Трябва да се отбележи, че от всички известни електрически защитни съоръжения, RCD-D е единственият, който осигурява защита на човек от токов удар при директно докосване на живи части. Освен това предпазва електрическите инсталации от пожари, чиято основна причина е утечка на ток, причинена от повредена изолация и неизправно електрическо окабеляване. Следователно RCD се нарича още „пожарен пазач“.

Устройството за остатъчен ток се характеризира с номиналния работен ток на свързания товар (16, 25, 40 A), номиналния диференциален ток на прекъсване (10, 30 или 100 mA), скоростта на реакция (20–30 ms) и други параметри.

Съгласно клауза 1.7.80 от PUE не се допуска използването на RCD, които реагират на диференциален ток в четирипроводни трифазни вериги (система TN-C). Но ако е необходимо да се използва RCD за защита на отделни електрически приемници, получаващи захранване от системата TN-C защитен RE - проводникът на захранващия приемник трябва да бъде свързан към ХИМИЛКА - проводникът на веригата, захранваща електрическия приемник към устройството за защитно превключване (RCD).

Ориз. 24.13.

Трябва да се отбележи, че в системите TN-C (без отделен защитен проводник), в незаземени електрически приемници, изолирани от земята (например хладилник или пералня на изолационна основа), RCD, включен в захранващата верига на този електрически приемник, няма да работи, тъй като ще има няма верига на протичане на ток на утечка, т.е. няма да има разлика (диференциален) ток. В този случай върху тялото на електрическата инсталация спрямо земята се образува опасен потенциал.

Но ако човек докосне тялото на електрическия приемник и токът, протичащ през него, е по-голям от диференциалния ток на изключване на RCD (зададен ток), тогава

RCD ще задейства и ще изключи захранващия приемник от мрежата. Животът на човек ще бъде спасен. От това следва, че използването на RCD в мрежите TN-C все още е оправдано.

За какво се използва защитното изключване?

Опасността от токов удар се определя от напрежението на допир (£ / am1, V) и след това силата на тока, който може да премине през човешкото тяло (/ "A). Както е известно.

Където /? А е съпротивлението на човешкото тяло, Ом.

Ако напрежението на допир в момента, в който човек докосне корпуса или мрежовата фаза, надвишава допустимата стойност, тогава реална заплахатоков удар и степента на защита в този случай може да бъде само прекъсване на текущата верига, изключване на съответния участък от мрежата. За изпълнение на тази задача се използва защитно изключване.

Защитното изключване е бързодействаща защита, която осигурява автоматично изключване на електрическа инсталация при опасност от токов удар на човек.

Заземяването и заземяването не винаги гарантират безопасността на хората. Защитното изключване изключва повредената зона на инсталацията много по-бързо от заземяването, което е по-гарантирано за защита на хората от токов удар.

В какви случаи се използва защитно изключване?

Защитното изключване се използва само в електрически инсталациинапрежение до 1000 V като независима защита или едновременно със заземяване:

в мобилни електрически инсталации с изолирана генераторна неутрала;

в стационарни инсталации с изолирана неутрала за защита на работещите с ръчни електрически инструменти;

в стационарни електрически инсталации с плътно заземена неутрала на отделни потребители, отдалечени от трансформатори голяма мощ, при които заземителната защита е неефективна;

в условия на повишен риск от токов удар. Обхватът на приложение на устройствата за остатъчен ток е практически неограничен. Те могат да се използват в мрежи за всякакви цели и с всеки неутрален режим. Въпреки това, те са най-разпространени в диапазона до 1000 V, особено когато е трудно да се извърши ефективно заземяване или заземяване, когато има голяма вероятност от случаен контакт с части под напрежение (мобилни електрически инсталации, ръчни електрически инструменти ).

Какви са изискванията за защитно изключване и какви функции изпълнява?

Защитното изключване може да се използва като основен тип защита или заедно със заземяване и заземяване.

Към устройството за дефектнотокова защита се поставят следните изисквания: самоконтрол, надеждност, висока чувствителност и кратко време на изключване.

Защитното изключване, самостоятелно или в комбинация с други средства за защита, изпълнява следните функции:

защита в случай на повреда на земята или рамката на оборудването;

защита при опасни токове на утечка;

защита, когато най-високото напрежение превключи към ниската страна;

автоматично управление на защитния заземителен кръг и заземяване.

Как се извършва безопасното изключване?

Защитното изключване се осъществява от много чувствителни и бързодействащи защитни устройства. Тяхната чувствителност и преходно действие значително надвишава тази на автоматичните превключватели или други елементи.

В електрическите вериги на устройствата за защитно изключване се използват чувствителни елементи, които реагират на появата на ток в нулевия проводник, напрежение върху корпуса на повредено електрическо оборудване и др.

Устройствата за защитно изключване работят в рамките на 0,1-0,05 s, докато нулирането отнема 0,2 или повече секунди. При такава кратка продължителност на тока, преминаващ през човешкото тяло, ток от дори 500-600 mA ще бъде безопасен. Като се има предвид, че съпротивлението на човешкото тяло е 1000 ома, ток с дадена величина може да тече през човешкото тяло само когато напрежението му е 500-650 V, а такова напрежение в електрически мрежинапрежение 380/220 V със заземен неутрал не може да бъде дори с авариен режимпри извънредни ситуации.

Защитното изключване се използва и в случаите, когато заземителното устройство ще създаде значителни затруднения (скалисти почви) или ще бъде непрактично поради движещия се работен фронт.

Следователно устройствата за защитно превключване са надеждна защитахора от токов удар.

Една от мерките за безопасност в електрическите инсталации е използването на ниски напрежения от порядъка на 36, 34, 12 V или по-малко: за лампи за локално осветление в близост до металорежещи машини; за преносими лампи (12 V); захранване за електрически поялници, електрически бормашини и други електрически инструменти.

Нарича се защитна система, която осигурява автоматично изключване на всички фази или полюси на авариен участък от мрежата за общо време на изключване не повече от 0,2 s. защитно изключване.
Независимо от състоянието на неутралата на захранващата система, всяко еднофазно късо съединение към корпуса води до появата на напрежение спрямо земята върху корпусите на електрическото оборудване. Това обстоятелство се използва при изграждането универсална защита, което гарантира, че автоматичното изключване на повредено електрическо оборудване, когато се появи определена определена потенциална разлика между корпуса и земята. Такава система е идентична със заземяването и се основава на автоматично изключване на електрическия приемник, ако последният се появи на неговите метални части, които обикновено не са под напрежение. Защитното изключване се използва за системи с изолирана и здраво заземена неутрала.

Ориз. 1. Схематична диаграмазащитно изключване:
1 - корпус на електрическия приемник; 2 - разединяваща пружина; 3 - контакти на мрежовия контактор; 4 - резе; 5 - сърцевина на намотка; b - спирачна намотка; 7, 8 - заземителни проводници; 9 щифт

Нека разгледаме ефекта на защитното изключване при възникване на напрежение върху тялото на единичен електрически приемник в резултат на повреда на неговата изолация. Тук има два възможни случая: приемникът на енергия не е заземен и приемникът на енергия е заземен.
Първият случай съответства на отворено положение на контакт 9 (фиг. 1). На известно разстояние от защитения електрически приемник заземителният електрод 7 се забива в земята (в случай, че няма естествени заземителни електроди, които не трябва да имат електрическа връзка с корпуса / електрическия приемник). Защитният превключвател ви позволява да прекъснете захранващата верига през контактите на мрежовия контактор, когато напрежението е приложено към намотка 6.
Когато бобината 6 е изключена, нейната сърцевина 5 държи ключалката 4, предотвратявайки отварянето на контактите 3 на пружината 2 (на диаграмата контактите са показани отворени, въпреки че сърцевината държи резето). Единият край на намотката на бобината е свързан към корпуса 7 на електрическия приемник, а вторият - към отдалечения заземителен превключвател 7. Ако изолацията е повредена между корпуса на електрическия приемник и отдалечения заземителен превключвател 7, ще се появи фазово напрежение . Изключващата бобина 6 ще бъде захранена и през нейната намотка ще тече ток. Ядро 5 ще се прибере и освободи задържащата ключалка 4. Пружина 2 ще отвори контакти 3 на мрежовия контактор и захранващата верига на електрическата инсталация ще бъде прекъсната. Напрежението на допир върху тялото на електрическия приемник ще изчезне, контактът с него ще стане безопасен.
Вторият случай, когато корпусът на електрическия приемник е заземен, съответства на затвореното положение на контакт 9. Ако възникне повреда в изолацията, на корпуса на електрическия приемник ще се появи напрежение, чиято стойност ще определи спада на напрежението в заземяващия електрод, равен на тока на заземяване, умножен по съпротивлението на заземяване на заземяващия електрод. Няма принципна разлика в ефекта на защита в първия и втория случай.
Основата на защитата с помощта на остатъчен ток е бързо изключванеповреден електрически приемник.

Ориз. 2. Верига за защитно изключване за изолирана неутрала

Съгласно PUE, защитното изключване се препоръчва за използване в следните инсталации: електрически инсталации с изолирана неутрала, които са обект на повишени изисквания за безопасност (в допълнение към заземяващите устройства). Схемата на такова защитно изключване е показана на фиг. 2. При поява на ток на заземяване в бобината на релето КА, отварящият му контакт във веригата на бобината на контактора КМ се отваря и контакторът с главните си контакти изключва електродвигателя М от мрежата;
електрически инсталации с твърдо заземен неутрал с напрежение до 1000 V, чиито корпуси нямат връзка със заземен неутрален проводник, тъй като такава връзка е трудна;
мобилни инсталации, ако тяхното заземяване не може да се извърши в съответствие с изискванията на PUE.
Защитното изключване се отличава със своята гъвкавост и скорост, така че използването му в мрежи както със здраво заземени, така и с изолирани неутрали е много обещаващо. Особено препоръчително е да се използва в мрежи с напрежение 380/220 V.
Недостатъкът на защитното изключване е възможността за повреда на изключване в случай на изгорели контакти на превключващото устройство или счупени проводници.

Защитно изключване– бързодействаща защита, която осигурява автоматично изключване на електрическата инсталация при възникване на опасност от токов удар в нея.

Такава опасност може да възникне по-специално, когато фаза е късо към корпуса на електрическото оборудване; когато съпротивлението на изолацията на фазата спрямо земята намалее под определена граница; появата на по-високо напрежение в мрежата; човек докосва част под напрежение, която е под напрежение. В тези случаи някои електрически параметри се променят в мрежата: например напрежението на тялото спрямо земята, напрежението на фазата спрямо земята, напрежението на нулевата последователност и т.н. може да се промени всеки от тези параметри, или по-точно да се промени определена граница, при която възниква опасност от токов удар за човек, може да служи като импулс, предизвикващ активирането на защитно устройство за прекъсване, т.е. автоматично изключване на опасен участък от мрежата.

Устройства за остатъчен ток(RCD) трябва да осигури изключване на повредена електрическа инсталация за време не повече от 0,2 s.

Основните части на RCDса устройство за дефектен ток и автоматичен прекъсвач.

Устройство за остатъчен ток– съвкупност от отделни елементи, които реагират на промени във всеки параметър на електрическата мрежа и дават сигнал за изключване прекъсвач.

Прекъсвач– устройство, използвано за включване и изключване на вериги под товар и при късо съединение.

Видове RCD.

RCD реагира на напрежението на тялото спрямо земята , са предназначени да премахнат опасността от токов удар при повишено напрежение върху заземен или неутрализиран корпус.

RCD, реагиращи на работен постоянен ток , са предназначени за непрекъснато наблюдение на изолацията на мрежата, както и за защита на човек, който докосне част под напрежение от токов удар.

Нека разгледаме верига, която осигурява защита, когато напрежението се появи на корпуса спрямо земята.

Ориз. Верига за защитно изключване за напрежение при

тяло спрямо земята.

Схемата работи по следния начин. При включване на бутона P се затваря захранващата верига на намотката на магнитния стартер, която с контактите си включва електрическата инсталация и се самоблокира по веригата, образувана от нормално затворените контакти на бутона "стоп" C , защитното реле и блокиращите контакти.

При поява на напрежение спрямо земята на корпуса U z, равно по стойност на дългосрочно допустимото напрежение на докосване, се задейства защитно реле под действието на намотката RZ (RZ). RZ контактите прекъсват веригата на намотката на MP и повредената електрическа инсталация се изключва от мрежата. Веригата за изкуствено затваряне, активирана с бутон К, служи за наблюдение на изправността на веригата за изключване.

Препоръчително е да се използва защитно изключване в мобилни електрически инсталации и при използване на ръчни електроинструменти, тъй като техните работни условия не позволяват безопасност чрез заземяване или други защитни мерки.

В мрежи със стабилно заземено неутрално напрежение до 1 kV (системи TN) защитното заземяване е неефективно, тъй като дори при солидно заземяване, токът зависи от съпротивлението на заземяване и когато намалява, токът се увеличава и напрежението на допир може да достигне опасни стойности. Следователно в системите TNЗащитата срещу токов удар от индиректен контакт се осигурява чрез ограничаване на времето на излагане на електрически ток върху човешкото тяло. За да направите това, трябва да се направи защитно автоматично изключване,осигуряване на защита и срещу двата свръхтока (токове късо съединение) и наречено защитно заземяване и срещу токове на утечка с помощта на устройства за остатъчен ток (RCD-D).

Защитно автоматично изключване автоматично отваряне на веригата на един или повече фазови проводници (и, ако е необходимо, нулев работен проводник), извършено за целите на електрическата безопасност.

Задаване на автоматично изключване предотвратяване появата на напрежение при докосване, чиято продължителност може да представлява опасност при повреда на изолацията.

За автоматично изключване на захранването могат да се използват защитни превключващи устройства, които реагират на претоварване (автоматични прекъсвачи) и са инсталирани във фазови проводници или на диференциален ток (RCD-D).

Защитен нулиране  умишлено електрическо свързване на отворени проводящи части с твърдо заземена неутрална точка на намотката на източника на ток в трифазни мрежи. Тази връзка се осъществява с нулева защита P.E.- или комбинирани ХИМИЛКА- диригент.

Принципна схема на защитно заземяване в трифазна токова мрежа (система TN- С) е показано на фиг. 14.8.

Принцип на действие на защитното заземяване трансформиране на късо съединение към отворени проводящи части (метални обшивки на електрически инсталации) в еднофазно късо съединение (късо съединение между фаза и нула) защитни проводници), за да предизвика голям ток на късо съединение аз k, способен да задейства защитата и по този начин автоматично да изключи повредената електрическа инсталация от захранващата мрежа.

При късо съединение например на фазов проводник Л 3 към заземения корпус (фиг. 14.8), токът на късо съединение преминава през следните секции на веригата: намотка на трансформатор (генератор), фаза Л 3 и нула защитна P.E.-жицата. Големината на тока се определя от фазовото напрежение и импеданса на еднофазната верига на късо съединение:

докато съпротивлението на трансформатора З t, фазов проводник Зф.пр и нулева защита P.E.- проводници З n имат активни и индуктивни компоненти.

Използваните защитни устройства са предпазители, автоматични предпазители и прекъсвачи, които трябва да осигурят време за отваряне (изключване) на късо съединение.

Освен това, тъй като заземените корпуси (или други открити проводящи части) са заземени чрез неутралната защита P.E.- (или комбинирани ХИМИЛКА-) проводник и повторно заземяване Р n, тогава през извънредния период, т.е. от момента на възникване на късо съединение към корпуса и до автоматичното изключване на повредената електрическа инсталация от мрежата се проявява защитното свойство на това заземяване, както при защитното заземяване. Поради протичането на ток на повреда аз h през съпротивлението за повторно заземяване Р p, напрежение P.E.- диригент (или ХИМИЛКА-проводник), и следователно свързаните с него корпуси на електрическото оборудване спрямо земята се намалява по време на аварийния период до задействане на защитата или в случай на счупване P.E.- (или ХИМИЛКА-) проводник. По този начин защитното заземяване осъществява две защитни действия - бързо автоматично изключване на повредената инсталация от захранващата мрежа и намаляване на напрежението на заземените метални нетоководещи части, които са под напрежение спрямо земята.

Повтарящи се заземявания P.E.- или ХИМИЛКА- включен проводник въздушни линиисе извършват на всички клонове с дължина над 200 m и на входа на ел. инсталацията. В мрежа 380/220 V съпротивлението на неутралното заземяване трябва да бъде не повече от 4 ома, а общото съпротивление на разпространение на заземяващите проводници на всички многократно заземяване P.E.- или ХИМИЛКА- проводник - не повече от 10 ома.

Време за безопасно изключване на системата TNпри номинално фазово напрежение не трябва да надвишава следните стойности: 127 V - 0,8 s; 220 V – 0,4 s; 380 V – 0,2 s; над 380 V – 0,1 s.

За да се осигури определеното време за прекъсване на захранването, токът на еднофазно късо съединение трябва да надвишава поне три пъти номинален токпредпазител на най-близкия предпазител или работния ток на освобождаването на прекъсвача с характеристика, обратно зависима от тока. При защита на мрежата с автоматични прекъсвачи с електромагнитно освобождаване превишението на тока на късо съединение над номиналния ток се определя от вида на електромагнитното освобождаване: А, б, ° С, д.

Ориз. 14.8. Принципна схема на защитно заземяване.

Автоматично изключване с помощта на устройства за остатъчен ток (RCD ) реагиращ на токове на утечка. При ниски токове на повреда, токове на утечка, намаляване на нивото на изолация, както и при счупване на нулевия защитен проводник, защитното заземяване не е достатъчно ефективно, следователно в тези случаи RCD е единственото средство за защита на човек от електрически ток шок. Съвременни устройствазащитно изключване (RCD) имат време за реакция от 0,04 до 0,3 s.

RCD са създадени на различни принципи на работа. Най-модерният е RCD, който реагира на ток на утечка (диференциален ток). Предимството му е, че предпазва човек от токов удар както при докосване до открити проводящи части на електрическа инсталация, които са под напрежение поради повреда на изолацията, така и при директен допир до части под напрежение. Именно такива RCD могат да бъдат класифицирани като средства за защита както в случай на косвени, и с директни докосвания.

В допълнение, RCD изпълнява друга важна функция - защита на електрическите инсталации от пожари, основната причина за които са течове, причинени от влошена изолация. Известно е, че повече от една трета от пожарите възникват от неправилно електрическо окабеляване, така че е съвсем правилно RCD да се нарича „пожарен пазач“.

RCD се състои от три функционални елемента: сензор, задвижващ механизъм и превключващо устройство. Сензорът открива токове на утечка, протичащи от фазовите проводници към земята в случай на директен човешки контакт или повреда на изолацията. Сигналът за наличие на ток на утечка се изпраща до изпълнителния орган, където се усилва и преобразува в команда за изключване на превключващото устройство. Най-разпространени са RCD, базирани на използването на диференциален токов трансформатор (DCT) като сензор за информация за възникването на опасни ситуации. Изпълнителният орган на RCD може да работи на два различни принципа: електроненИ електромеханични.

Електрическата верига на електромеханичния RCD е показана на фигура 14.9. Сензорът на устройството е DTT (I), чиято пръстеновидна магнитна верига обхваща проводниците, които захранват товара и играят ролята на първична намотка. При липса на ток на утечка работните токове (I1) в постоянен (фаза) Л) и (I2) в обратна посока (нулева работа н) проводниците са еднакви и индуцират еднакви, но противоположно насочени магнитни потоци в магнитната верига; полученият поток е нула и следователно няма емф във вторичната намотка. RCD не работи. Когато се появи ток на утечка (I ) (например, когато има късо съединение към корпуса или човек докосне оголен фазов проводник), токът в предния проводник надвишава обратния ток с количеството на тока на утечка I ; В сърцевината възниква дисбалансен магнитен поток и във вторичната намотка се индуцира ЕДС, пропорционална на тока на утечка. През намотката на магнитоелектрическото реле (2) протича ток, който го задейства и влияе върху механизма за свободно освобождаване (3), който разединява контактите. RCD се задейства. Това е ефектът на двуполюсен RCD в еднофазна верига на натоварване.

Да работиш в трифазна мрежа(както три-, така и четирижилен) RCD е четириполюсен, т.е. магнитната верига обхваща три фази и нула работникпроводници. Някои видове устройства за остатъчен ток (предимно чуждестранни) комбинират функциите на RCD и прекъсвач, което неизбежно води до намаляване на надеждността и увеличаване на разходите поради сложността на веригата и увеличаване на броя на компоненти.

Въз основа на вида на работното напрежение (ток на утечка) RCD се разделят на типове:

AC – само за променливо (синусоидално) напрежение;

А – за синусоидално напрежение и пулсиращо напрежение с постоянна компонента.

При избора на RCD трябва да се има предвид, че източникът на пулсиращо напрежение може да бъде перални машини, персонални компютри, телевизори, управление на източници на светлина.

RCD е много ефективен и обещаващ метод за защита. Използва се в електрически инсталации до 1 kV в допълнение към защитното заземяване (защитно заземяване), както и като основно или допълнителен методзащита, когато други методи и средства са неприложими или неефективни.

Ориз. 14.9. Електрическа схема RCD.