Назначение нулевого защитного проводника

Ток Jз может оказаться недостаточным, чтобы вызвать срабатывание защиты, то есть установка может не отключиться. Возникает опасность поражения электрическим током, чтобы ее устранить, необходимо обеспечить автоматическое отключение, то есть увеличить ток. Это достигается уменьшением сопротивления цепи, по которой пойдет ток, за счет введения в схему нулевого защитного проводника, обладающего очень малым сопротивлением. То есть в трехфазной сети до 1000В с ЗН без нулевого защитного проводника невозможно обеспечить безопасность при замыкании фазы на корпус, поэтому такую сеть применять запрещается.

Назначение заземления нейтрали

В этой сети зануление обеспечивает отключение поврежденной установки и с этой точки зрения нейтраль как бы не имеет значения, однако при замыкании фазы на землю между зануленным оборудованием и землей возникает напряжение Uk, которое близко к Uф.Это напряжение будет существовать до отключения установки либо вручную, либо до ликвидации аварийной ситуации. В сети с ЗН (пунктир) при таком положении будет безопасно, поскольку Uф разделится пропорционально сопротивлению фазы на землю Rзам и заземлением нейтрали Rз.

Как правило Rзам, которое оказывает току грунт, и сопротивление нейтрали несопоставимы, как правило сопротивление замыкания намного больше, чем сопротивление нейтрали (приблизительно в 5 раз), поэтому Uk незначительно. Назначение заземления нейтрали в сети до 1000В снижает напряжение прикосновения относительно земли до безопасного значения.

Электрическая сеть до 1000В с нулевым защитным проводником без заземления нейтрали применяться не должна.

Безопасность должна обеспечиваться снижением напряжения прикосновения и быстрым отключением.

Время действия тока, сек	0.1	0.2	0.3	0.7
Допустимый ток, мА
Допустимое напряжение прикосновения, В

 

Корпуса оказавшиеся под напряжением должны быть заземлены через нулевой проводник. То есть с момента возникновения замыкания и до автоматического отключения установки проявляются свойства защитного заземления. Заземления корпусов через нулевой проводник снижает их напряжение относительно земли.

Трехфазные четырхпроводные сети до 1000В с ЗН это сети, в которых (линейное\фазное):

1. 660\380

2. 380\220

3. 220\127

Лекция №5 (15.11.2011)

Защитное отключение

ЗО – быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения человека током.

Такая опасность возникает в результате:

• Замыкания фазы на корпус
• Снижение сопротивления изоляции ниже нормы
• Прикосновение человека непосредственно к токоведущим частям

Отличие ЗО от ЗЗ: отключение за счет незначительного отклонения от номинала питающего напряжения.

Мера защиты – быстрый разрыв цепи.

Основные элементы устройства защитного отключения (УЗО):

1. Прибор защитного отключения
2. Автоматический выключатель

Прибор защитного отключения – представляет собой совокупность отдельных элементов, которые воспринимают входящую величину, реагирует на ее изменение и при заданном ее значении вырабатывает сигнал на срабатывание выключателя.

Основные элементы этого прибора:

• Датчик – воспринимает воздействие из внешней сети, либо по току, либо по напряжению и преобразует его в срабатываемый сигнал. Таким датчиком является реле, соответствующего типа (реле тока или реле напряжения). Иногда в качестве датчика – измерительные трансформаторы, различного рода фильтры тока и напряжения нулевой последовательности.
• Автоматический выключатель - вкл/откл цепи, которая находится под нагрузкой или в случае КЗ. Автомат при поступлении сигнала от датчика отключает установку. В качестве таких выключателей применяют контактеры (машинное реле).

Основные требования к УЗО

Высокая чувствительность – способность реагировать на малые изменения входящих величин

Малое время отключения – время срабатывания защиты + время выключения (от 0.05 сек до 0.2 сек)

Селективность – избирательное действие УЗО – от сети должны отключаться лишь поврежденные объекты. Если такой селективности нет – неселективность – отключение, не только поврежденного оборудования, но и всего остального, что недопустимо. Селективность достаточно дорога и используется редко.

Способность осуществлять самоконтроль – исправлять собственные схемы

Достаточная надежность – срабатывание во всех случаях, без исключений.

Принцип работы всех УЗО:

Основан на сравнении токов во всех трех фазах и в нулевом проводнике. Векторное сравнение токов осуществляется на сердечнике электромагнита, на котором обмотки намотаны, обтекаемые фазовыми токами и током нейтрали. При неравенстве суммы токов нулю (утечка токов на землю) электромагнит воздействует на спусковой механизм выключателя (механический участок, который разрывает электрическую цепь). При прикосновении человека к токоведущим частям УЗО будет работать через исполнительные механизмы ИМ, представляющие собой контактор – выключатель, снабженный элементом управления.

1. Дифференциальный трансформатор тока
2. Тест кнопка
3. Тестовый резистор
4. Силовые контакторы
5. Защитный контактор в цепи тестирования

Сравнение текущего значения 2 токов по амплитуде и фазе наиболее эффективно, так как обладает минимальной погрешностью. В рабочем положении (норма) тока утечки нет и для токов, протекающих по направлению к нагрузке (J1) и от нагрузки (J2) справедливо равенство J1 = J2, следовательно, результирующий магнитный поток равен 0, и ток во вторичной обмотке трансформатора равен 0. ИМ находиться в состоянии покоя, силовые контакты замкнуты. При возникновении утечки тока (пробой изоляции на корпус или прикосновение человека) по фазному проводнику через УЗО кроме J1 потечет дополнительный ток J_утечки, следовательно возникает разбалланс магнитных потоков и как следствие возникновение во вторичной обмотке трансформатора дифференциального тока ΔJ. Если ΔJ превышает значение (порог) срабатывает ИМ. Силовые контакторы втягиваются и установка отключается.

Для осуществления предварительного контроля в данной схеме используется цепь тестирования (3-5*Z). ЗО единственная рациональная мера защиты в целом ряде электроустановок таких, когда они эксплуатируются в регионах. В настоящее время УЗО – единственная мера защиты в различных электроприборах, фенах.

Типы устройств УЗО в зависимости от входных величин условно делятся на несколько групп, основные три группы: