Защитное отключение электроустановок

Защитное отключение рекомендуется применять в качестве ос­новной или дополнительной меры защиты, если безопасность не мо­жет быть обеспечена путем устройства заземления или зануления или если устройство заземления или зануления вызывает трудности по условиям выполнения или по экономическим соображениям.

Защитным отключением называется быстродействующая за­щита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током.

Опасность поражения электрическим током обусловлена значе­нием напряжения прикосновения, от которого зависит ток через тело человека I_чел = Uпр / R _чел. Если при прикосновении человека к кор­пусу электрооборудования с поврежденной изоляцией или непосред­ственно к токоведущему проводу (фазе) значения Uпр и I_чел превы­сят допустимые, защитное отключение должно быстро обеспечить разрыв электрической цепи, возникшей через тело человека.

Устройство защитного отключения (УЗО) состоит из двух глав­ных элементов — прибора защитного отключения, реагирующего на один из параметров сети, и исполнительного органа — автоматиче­ского выключателя.

УЗО могут применяться в электрических сетях любого напря­жения независимо от режима нейтрали.

В зависимости от входного сигнала, воздействующего на прибор, УЗО подразделяют на устройства, реагирующие на напряжение кор­пуса относительно земли; ток замыкания на землю; напряжение ну­левой последовательности; напряжение фазы относительно земли;

ток нулевой последовательности. Рассмотрим принципиальные схемы устройств защитного отключения.

Схема с реакцией на напря­жение корпуса относительно зем­ли (рис. 16.11). В этой схеме датчиком служит реле максимального напря­жения KV, включенное между кор­пусом электрооборудования и вспо­могательным заземлителем. Защита срабатывает при замыкании одной фазы на корпус. Схема применяется в сети напряжением до 1 кВ, обору­дованной защитным заземлением.

В данном случае УЗО является дополнительной мерой безопасности, поскольку срабатывает на отключение аварийного электрооборудова­ния. Датчиком сигнала служит реле напряжения KV. Вспомогатель­ное заземление Л_в устанавливают в зоне нулевого потенциала зем­ли, вдали от защитного заземления R₃. При замыкании одной фазы на корпус на нем появится напряжение относительно земли £/₃, зна­чение которого ограничено сопротивлением основного защитного за­земления. Если это напряжение окажется выше допустимого, то в со­ответствии с уставкой реле напряжения срабатывает и замыкает свой контакт KV ъ цепи отключающей катушки автоматического выключа­теля SF. Кнопка К служит для проверки действия схемы.

В сети с заземленной нейтралью реле KV включается между корпусом электрооборудования и нулевым защитным проводником (рис. 16.12). При срабатывании реле его контакты замыкают цепь накоротко, отчего перегорает вставка предо-хранителя и с поврежденного электро­оборудования снимается напряжение.

В случае прохождения тока с корпуса электроприемника через ЗУ на землю и при достижении предельно допустимого его значения реле сработает и его контакты КА замкнут цепь отключающей катушки электромагнита YAT автоматического выключателя SF. Эта схема выполняет защитное отключение в сетях как с изолированной, так и с глухозаземленной нейтралью при любом номинальном напряжении. На схеме рис. 16.13, б максимальное то­ковое реле включено во вторичную обмотку трансформатора тока ТА.

Схема защитного отключения с реакцией на напряжение фазы относительно земли. Реле минимального напряжения 1KV — 3KV (датчики) включены между фазами и землей согласно рис. 16.14.

Рис. 16.14. Схема защитного отключения с реакцией на напряжение фазы относительно земли

При исправной и одинаковой по проводимости изоляции фаз относительно земли (проводимости Y_a = Y_b = y_c ≈ 0) реле находятся под одинаковым фазным напряжением. В случае повреждения изоля­ции или значительного уменьшения сопротивления изоляции какой-либо фазы относительно земли, например в случае прикосновения человека к неизолированному проводу фазы А, образуется дополни­тельная проводимость этой фазы относительно земли. При этом на­рушается симметрия напряжений и напряжение фазы А относитель­но земли уменьшается. Когда напряжение понизится до значения уставки, реле сработает и его контакты замкнут цепь питания отклю­чающей катушки электромагнита YAT автоматического выключателя SF, который и отключит данную сеть.

Схема защитного отключения с реакцией на напряжение нулевой последовательности. В этой схеме (рис. 16.15) в качестве датчика сигнала на отключение используется так называемый фильтр нулевой последовательности, состоящий из трех конденсато­ров, включенных звездой, в нулевую точку которых включено реле максимального напряжения.

При равенстве проводимостей (сопротивлений) изоляции фаз от­носительно земли напряжение нулевой последовательности U_Q, при-

Рис. 16.15. Схема защитного отключения с реакцией на величину напряжений нулевой последовательности

ложенное к обмотке реле KV, равно нулю. При повреждении изоляции одной фазы и увеличении ее проводимости (а также в случае увеличе­ния проводимости при прикосновении человека к токоведущей части фазы) симметрия фазных напряжений нарушается и появляется на­пряжение тем большее, чем больше проводимость изоляции поврежден­ной фазы. В результате этого реле срабатывает и отключает установку. Схема с реакцией на ток нулевой последовательности. Защитное отключение по этой схеме (рис. 16.16) использует в качестве датчика сигнала -В вторичную обмотку -А трансформатора то­ка нулевой после­довательности ТА, магнитопровод ко­торого охватывает все три фазы ответв­ления, питающего электроприемник М (например, жилы кабеля).

К вторичной обмотке ТА подключается через усилитель обмотка реле максимального тока КА. При отсутствии замыкания на землю в цепи лектроприемника и при равных проводимостях изоляции фаз относительно земли ток нулевой последовательности во вторичной цепи трансформатора равен нулю. При замыкании одной фазы на землю или при прикосновении человека, стоящего на земле, к токо­ведущей части одной фазы нарушается симметрия токов и возникает дополнительная проводимость. Через вторичную обмотку и через реле КА проходит усиленный ток нулевой последовательности

I_р=3 I₀ / n,

где п — коэффициент трансформации ТА. Этот ток вызывает сраба­тывание реле КА, контакты которого размыкают цепь питания рабо­чей катушки контактора КМ, и контактор отключается.