Пристрої захисного відключення

ЗМІСТ

Вступ

1 Призначення, принципдії, область застосування захисного відключення

2 Класифікація ПЗВ

3 Принцип роботи ПЗВ

4 УЗО, що реагує напотенціал корпусу щодо землі

5 УЗО, що реагує надиференціальний (залишковий) струм

6 Принцип дії ПЗВ на прикладі

Висновок

Література

Вступ

Першепристрій захисного відключення (УЗО) було запатентовано в Німеччині в 1928 р.Головною відмінністю запатентованого пристрою було використання для захистулюдини від ураження електричним струмом принципу струмового диференціальноїзахисту, що раніше застосовувалося тільки для захисту обладнання - генераторів,ліній, трансформаторів. У 1937 р. було ізготовілено перші діїпристрій на базі диференціального трансформатора і поляризованого реле,мало чутливість 0,01 А і швидкодія 0,1 с. Всі наступні роки, завинятком військових і перших повоєнних, в європейських країнах веласяінтенсивна робота по вивченню дії електричного струму на організмлюдини, розробці електрозахисних засобів і в першу чергу -вдосконаленню та впровадженню УЗО. У середині 50-х років в Австрії, ФРН,Франції почалося масове впровадження ПЗВ (незалежних від напруги живлення -електромеханічних) в усі без винятку електроустановки - на виробництві,в громадських будівлях, житло. У США розробка УЗО йшла по шляху створенняелектронних пристроїв. У 1961 р. було випробувано триполюсні ПЗВ з електроннимпідсилювачем, що вимагала живлення від мережі, з номінальним вимикаючимдиференціальним струмом 18 мА. У 1960-1970 рр.. у всьому світі, в першу чергу вкраїнах Західної Європи, Японії, США, почалося активне впровадження ПЗВ у широкупрактику. Офіційна статистика у всьому світі відзначає, що результатоммасштабного впровадження ПЗВ стало різке, на порядок і більше, зниженняелектротравматизму. У 70-х роках в нашій країні активно велисянауково-дослідні, експериментальні та дослідно-конструкторські роботи постворення та впровадження в широку практику УЗО. В Україні УЗО стає звичнимі обов'язковим обладнанням електроустановок промислового і соціально-побутовогопризначення, обов'язковим елементом кожного розподільного щита -стаціонарного, тимчасового (на будмайданчику) або мобільного. УЗО обладнуються вобов'язковому порядку всі пересувні об'єкти (житлові будиночки-причепи накемпінгових майданчиках, торгові фургони, фургони громадського харчування, малітимчасові електроустановки зовнішньої установки, наприклад, що влаштовуються наплощах на час святкових гулянь), ангари, гаражі. УЗО вбудовують врозеткові блоки або вилки, через які підключаються електроінструмент абопобутові електроприлади, експлуатовані в особоопасних - вологих, запилених, зпровідними підлогами і т.п. приміщеннях. Представляє інтерес ще один аспектзастосування ПЗВ - боротьба з розкраданнями електроенергії шляхом використаннялокального заземлювача.

1Призначення, принцип дії, область застосування захисного відключення

Термін"Пристрій захисного відключення - УЗО", прийнятий у вітчизнянійспеціальній літературі, найбільш точно визначає призначення даного пристроюі його відмінність від інших комутаційних електричних апаратів - автоматичнихвимикачів, вимикачів навантаження, магнітних пускачів і т.д.

Захиснимвідключенням називається автоматичне відключення електроустановок при однофазному(Однополюсному) дотику до частин, що знаходяться під напругою,неприпустимим для людини, і (або) при виникненні в електроустановці струмувитоку (замикання), що перевищує задані значення.

Призначення захисного відключення - забезпеченняелектробезпеки, що досягається за рахунок обмеження часу впливунебезпечного струму на людину. Захист здійснюється спеціальним пристроємзахисного відключення (УЗО), яке, працюючи в черговому режимі, постійноконтролює умови ураження людини електричним струмом.

Областьзастосування: електроустановки в мережах з будь-яким напругою і будь-яким режимомнейтрали. Найбільшого поширення захисне відключення отримало велектроустановках, використовуваних у мережах напругою до 1 кВ з заземленою абоізольованою нейтраллю.

2 Класифікація ПЗВ

ВсіУЗО по виду вхідного сигналу класифікують на кілька типів (рис.1).

Рис.1.Класифікація ПЗВ по виду вхідного сигналу

В залежностівід характеристик електроустановок, для яких призначені УЗО, їх слідкласифікувати по: режиму нейтралі джерела живлення електроустановки; роду ічастоті струму; напрузі; числу фаз (полюсів); мобільності.

В залежностівід режиму нейтралі джерела живлення електроустановки УЗО підрозділяють напристрої, призначені для електроустановок з ізольованою або зглухозаземленою нейтраллю

За родом ічастоті струму ПЗВ підрозділяють на пристрої, призначені дляелектроустановок: змінного струму частоти 50 (60) Гц; змінного струмунепромислової частоти; постійного струму; випрямленого струму; двох і більшепологів струму з числа зазначених вище.

УЗО,призначені для відключення електроустановок при дотику людини дочастинам, що під напругою, підрозділяють на пристрої, розрахованіна електроустановки таких класів напруг: змінного струму частоти 50(60) Гц - 127, 220, 380, 500, 660, 1140 В; змінного струму частоти 400 Гц -200 В; постійного (випрямленого) струму - 110, 220, 275, 400 В. УЗО,призначені для відключень електроустановки при виникненні в ній струмувитоку, підрозділяють на пристрої, розраховані на електроустановкивищевказаних класів напруг, а також 6000 і 10000 В частоти 50 (60) Гц.

По числу фаз(Полюсів) ПЗВ поділяють на: однофазні (однополюсні); двофазні(Двополюсний); трифазні (триполюсні, чотирьохполюсних).

За видамизасобів захисту, взаємодіючих з УЗО, розрізняють пристрої, що використовуються з:захисним заземленням; занулением; автоматичним закороченні на землюпошкодженої фази (шунтуванням ланцюга витоку струму замикання на землю);компенсацією (автоматичної або статичної) струму витоку (замикання на землю).

Крімтого, УЗО можуть класифікуватися за іншими критеріями, наприклад, законструктивному виконанню.

Наприклад:1. Характеристика захищається електроустановкі.1.1. Нейтраль джерела живлення -глухозаземленою. 1.2. Рід та частота струму - змінний 50 Гц. 1.3. Номінальненапруга - 380 В, струм навантаження - 25 А.1.4. Число фаз - три. 1.5. Установкапересувна.

2. Видвхідного сигналу - струм нульової послідовності.

3.Можливість і спосіб регулювання уставок - уставка нерегульована.

4. Спосібконтролю справності - тільки ручний.

5. Умовимонтажу - УЗО вбудовується в оболонку магнітного пускача типу ПМЕ-211.

6.Необхідність використання з іншими засобами захисту - ПЗВ повиненвикористовуватися спільно з занулением.

7.Вибірковість - УЗО селективне.

8. Підключеннядо електроустановки - безпосереднє.

9. Видвиконання - загального призначення.

Основнимипараметрами, за якими підбирається те чи інше УЗО є: номінальний струмнавантаження тобто робочий струм електроустановки, який протікає через нормальнозамкнуті контакти ПЗВ в черговому режимі; номінальне напруга (діючезначення напруги, при якому забезпечується працездатністьПЗВ-220, 380В); уставка (диференціальний відключає струм або мінімальнезначення вхідного сигналу, що викликає спрацьовування УЗО і подальшеавтоматичне відключення пошкодженої ділянки мережі або струмоприймача); часспрацювання пристрою.

3Принцип роботи ПЗВ

Принципроботи ПЗВполягає в тому, що воно постійно контролює вхідний сигнал і порівнює його знаперед заданою величиною (уставкою). Наприклад, значення уставок повиннівибиратися для мереж з глухозаземленою нейтраллю - з ряду 0,002; 0,006; 0,01;0,02; 0,03; 0,1; 0,3; 0,5, 1,0 А. Якщо вхідний сигнал перевищує уставку, топристрій спрацьовує і відключає захищену електроуст...ановку від мережі. Вякості вхідних сигналів пристроїв захисного відключення використовують різніпараметри електричних мереж, які несуть в собі інформацію про умовиураження людини електричним струмом.

Основнимиелементами будь-якого пристрою захисного відключення є датчик,перетворювач і виконавчий орган.

4 УЗО,реагує на потенціал корпусу щодо землі

Призначенодля забезпечення безпеки при виникненні на заземленому (чи занулення)корпусі електроустановки підвищеного потенціалу. Датчиком в цьому пристрої(Рис.2) служить реле Р, обмотка якого включена між корпусомелектроустановки і допоміжним заземлювачем Rв. Електроди допоміжногозаземлювача Rв розташовуються поза зоною розтікання струмів заземлювача Rз.

Рис.2.Схема ПЗВ, що реагує на потенціал корпусу

Фактичноданий тип ПЗВ дублює захисні властивості заземлення чи занулення ізастосовується в якості додаткового захисту, підвищуючи надійність заземлення абозанулення. Даний тип ПЗВ може застосовуватися в мережах з будь-яким режимом нейтралі,коли заземлення або занулення неефективно.

5УЗО, що реагує на диференціальний (залишковий) струм

Знаходятьшироке застосування у всіх галузях промисловості. Характерною їх особливістює багатофункціональність. Такі УЗО можуть здійснювати захист людини відураження електричним струмом при прямому дотику, при непрямомудотику, при несиметричному зниженні ізоляції проводів відносно землів зоні захисту пристрою, при замиканнях на землю і в інших ситуаціях.

Принципдії ПЗВдиференціального типу полягає в тому, що воно постійно контролюєдиференційний струм і порівнює його з уставкою. При перевищенні значеннядиференціального струму уставки ПЗВ спрацьовує і відключає аварійнийспоживач електроенергії від мережі. Вхідним сигналом для трифазних УЗОє струм нульової послідовності. Вхідний сигнал УЗО функціональнопов'язаний з струмом, що протікає через тіло людини Ih. Область застосування ПЗВдиференціального типу - мережі з заземленою нейтраллю напругою до 1 кВ(Система TN - S). Схема включення УЗО, що реагує на диференційний струм вмережі з заземленою нейтраллю типу TN - S представлена ​​на рис. 3.

Рис.3.Схема підключення до мережі УЗО (система TN - S), що реагує на диференціальнийток

Датчикомтакого пристрою є трансформатор струму нульової послідовності(ТТНП), на вихідних обмотках якого формується сигнал, пропорційний струмучерез тіло людини Ih. Перетворювач УЗО (П) порівнює значення вхідногосигналу з уставкою, значення якої визначається допустимим струмом черезлюдини, підсилює вхідний сигнал до рівня, необхідного для управліннявиконавчим органом (ІВ). Виконавчий орган, наприклад, контактор,відключає електроустановку від мережі в разі виникнення небезпеки ураженняелектричним струмом в зоні захисту УЗО.

Заумовам функціонування диференціальні ПЗВ підрозділяються на наступні типи: АС, А, В,S, G. ПЗВ типу АС - пристрій захисного відключення, що реагує на зміннийсинусоїдальний диференціальний струм, що виникає раптово, або повільнозростаючий. УЗО типу А - пристрій захисного відключення, що реагує назмінний синусоїдальний диференціальний струм і пульсуючий постійнийдиференційний струм, що виникають раптово, або повільно зростаючі. ПЗВтипу В - пристрій захисного відключення, що реагує на змінний, постійнийі випрямлений диференційні струми. УЗО типу S - пристрій захисноговідключення, селективне (з витримкою часу відключення). УЗО типу G - те ж,що і типу S, але з меншою витримкою часу.

6 Принципдії ПЗВ на прикладі

Рис. 4.Схема, що ілюструє принцип дії ПЗВ

Придотику людини до відкритих струмопровідних частин або до корпусу електроприймача,який в результаті пробою ізоляції опинився під напругою, по фазномупровідникові через УЗО крім струму навантаження I1 потече додатковий струм ID (струмвитоку), що є для трансформатора струму диференціальним (різницевим).Нерівність струмів в первинних обмотках - I1 + ID у фазному провіднику і I2 = I1в нульовому робочому провіднику - викликає небаланс магнітних потоків і, якнаслідок, виникнення у вторинній обмотці трансформованогодиференціального струму. Якщо цей струм перевищує задане значення струмупорогового елемента пускового органу 2, останній спрацьовує і впливає навиконавчий механізм 3. Виконавчий механізм, який зазвичай складається зпружинного привода, спускового механізму і групи силових контактів, розмикаєелектричний ланцюг. В результаті захищається УЗО електроустановказнеструмлюється. Для здійснення періодичного контролю справності(Працездатності) ПЗВ передбачена ланцюг тестування 4. При натисканні кнопки"Т" штучно створюється ланцюг протікання відключаючогодиференціального струму. Спрацьовування УЗО в цьому випадку означає, що пристрійв цілому справно.

Висновок

В основідії захисного відключення, як електрозахисного засоби, лежить принципобмеження (за рахунок швидкого відключення) тривалості протікання струмучерез тіло людини при ненавмисному дотику його до елементівелектроустановки, що під напругою.

Пристроїзахисного відключення (УЗО), що реагують на диференційний струм, поряд зпристроями захисту від надструмів, належать до додаткових видів захистулюдини від ураження електричним струмом у разі непрямого дотику,забезпечуваною шляхом автоматичного відключення живлення.

Статистичнідані по електротравматизму, отримані за майже 30-річний період з початкуширокого впровадження УЗО, підтверджують високу ефективність даногоелектрозахисного засоби - кількість смертельних травм знизилося майже в 100раз.

Література

1.Система стандартів безпеки праці. Пристрої захисноговідключення. ГОСТ 12.4.155.-85.ССБТ

2. Душкін.А.Н. Навчально-довідковий посібник. Енергосервіс. - 2006 р. -232 стр.

3. Монаков В.К. Пристрої захисного відключенняяк ефективний засіб запобігання загорянь і пожеж// Пожежнабезпеку. 2003. № 5. С. 193-195.

4. Поедінцев І.Ф., Смирнов В.В., Дударєв Н.Г.,Бійців В.Ф. Дослідження впливу параметрів струмів витоку на процес запалюванняконструкційних матеріалів електричних кабелів: Матеріали наук.-практ. конф.- М.: ВНІЇПО МВС РФ, 1992. - С. 64-65.