Устройство защитного отключения (УЗО)

 

УЗО предназначено для обеспечения электрической и пожарной безопасности в бытовых и промышленных электроустановках.

Конструкция УЗО обеспечивает быстрое отключение защищаемой электроустановки от сети при протекании тока через тело человека Если ток утечки на землю возникает в результате разрушения изоляции, то УЗО можно рассматривать и как устройство для обеспечения пожарной безопасности

 

Элементы конструкции и принцип действия УЗО

Основными элементами конструкции УЗО (рис 4 1) являются дифференциальный трансформатор тока 3; чувствительный элемент - магнитоэлектрическое реле-защелка 4; механизм расцепителя 5 с контактной системой 6

Функционально УЗО определяется как быстродействующий защитный выключатель реагирующий на дифференциальный ток в проводниках, подводящих электроэнергию к защищаемой электроустановке (рис. 4.1)

В нормальном режиме при отсутствии дифференциального тока (тока утечки) - рабочие токи нагрузки 7 в прямом и обратном проводниках дифференциального трансформатора 3 равны по величине и направлены навстречу друг другу. Соответственно эти токи создают равные по величине встречнонаправленные магнитные потоки Ф₁ и Ф₂, в результате чего ток во вторичной обмотке равен нулю и не вызывает срабатывания чувствительного элемента - магнитоэлектрической защелки 4.

При возникновении дифференциального тока I_Dn например, при пробое изоляции на корпус заземленного электроприемника, при прикосновении человека к открытым токопроводящим частям баланс токов в прямом и обратном проводниках, а следовательно, и магнитных потоков нарушается и во вторичной обмотке появляется трансформированный дифференциальный ток небаланса, который вызывает срабатывание защелки 4. Она действует, в свою очередь, на механизм расцепителя 5, а он приводит в действие контактную систему 6, и защищаемая цепь обесточивается

Конструкции УЗО разделяются на две категории

УЗО, функционально не зависящие от напряжения питания (электромеханические). Источником энергии, необходимой для функционирования (выполнения операции отключения), является сам сигнал - дифференциальный ток, на который оно реагирует.

УЗО, функционально зависящие от напряжения питания (электронные). Их механизм для выполнения операции отключения нуждается в энергии, получаемой либо от контролируемой сети, либо от внешнего источника.

Область применения устройств, функционально зависящих от напряжения питания, ограничена в силу их меньшей надежности, подверженности воздействию внешних факторов и др.

Расширение электрических сетей с нулевым защитным проводником требует обязательного применения УЗО в целях защиты электропроводок и электрооборудования от возгорания. Использование нулевого защитного проводника в сетях зданий без УЗО повышает их пожарную опасность вследствие возможности возникновения короткого замыкания фазного провода на заземляющий проводник электрической сети или внешние заземленные поверхности электрооборудования с оболочкой класса I.

 

4.4.2. Термины и определения

Согласно ГОСТ Р 50807-95 [33] нормируются следующие параметры УЗО.

Номинальное напряжение - указанное изготовителем действующее значение напряжения, при котором обеспечивается работоспособность УЗО.

Номинальный ток нагрузки - указанное изготовителем значение тока, которое УЗО может пропускать в продолжительном режиме работы.

Номинальный отключающий дифференциальный ток - значение дифференциального тока, которое вызывает отключение УЗО при заданных условиях эксплуатации.

Номинальный неотключающий дифференциальный ток - наибольшее значение дифференциального тока, которое не вызывает отключения УЗО при заданных условиях эксплуатации.

Сверхток - ток, значение которого превосходит наибольшее рабочее значение тока.

Предельное значение неотключающего сверхтока - минимальное значение неотключающего сверхтока при симметричной нагрузке двух- и четырехполюсных УЗО или несимметричной нагрузке четырехполюсных УЗО.

Номинальная включающая и отключающая способность (коммутационная способность) - действующее значение ожидаемого тока, который УЗО способно включать, пропускать в течение времени своего размыкания и отключать при заданных условиях эксплуатации без нарушения его работоспособности.

Номинальная включающая и отключающая способность по дифференциальному току - действующее значение ожидаемого дифференциального тока, которое УЗО способно включать, пропускать в течение своего размыкания и отключать при заданных условиях эксплуатации без нарушения его работоспособности.

Номинальный условный ток короткого замыкания (ток термической стойкости) - указанное изготовителем действующее значение ожидаемого тока, которое способно выдержать УЗО, защищаемое устройством защиты от коротких замыканий - плавкой вставкой с номинальным током, равным току нагрузки УЗО.

Номинальный условный дифференциальный ток короткого замыкания - действующее значение ожидаемого дифференциального тока, которое способно выдержать УЗО, защищаемое устройством защиты от коротких замыканий при заданных условиях эксплуатации без необратимых изменений, нарушающих его работоспособность.

Время отключения (время срабатывания) - промежуток времени между моментом внезапного возникновения отключающего дифференциального тока и моментом завершения срабатывания данного устройства до полного гашения дуги.

 

Параметры УЗО

Конкретная модификация УЗО выбирается на основе электротехнического расчета нормальных и аварийных режимов работы электроустановки.

Технические требования и параметры УЗО на основе ГОСТ Р 50807-95 и НПБ 243-97 [32] приведены в табл. 4.7.

 

 

Таблица 4.7

 

Технический параметр	Значение параметра
Номинальное напряжение Un, В	220, 380 *
Номинальный ток нагрузки In, А	6, 16, 25, 32, 40, 63, 80, 100, 125, 200*
Номинальный отключающий дифференциальный ток (ток утечки) IDn, мА	10, 30, 100, 300, 500*
Номинальный неотключающий дифференциальный ток IDno, мА	0, 5IDн
Предельное значение неотключающего сверхтока Inm, A	6In
Номинальная включающая и отключающая (коммутационная) способность Im, A	10In или 500 А (выбирается большее значение)
Номинальная включающая и отключающая способность по дифференциальному току IDm, А	10In или 500 А (выбирается большее значение)
Номинальный условный ток короткого замыкания Inc, А	1500, 3000, 6000, 10000
Номинальный условный дифференциальный ток короткого замыкания IDc, А	1500, 3000, 6000, 10000
Номинальное время отключения Тн**, с	0, 3 при IDn, 0, 15 при 2IDn, 0, 04 при 5IDn или при 500 А

 

* В зависимости от модификации устройства.

** Т_н - заданы для любого-рабочего тока, не превышающего номинальный.

 

Выбор типа и параметров УЗО

УЗО должно отключать защищаемую часть электроустановки при появлении в ней синусоидального переменного или пульсирующего постоянного (в зависимости от модификации) тока утечки, превышающего 0, 5 номинального отключающего дифференциального тока.

Уставка (номинальный дифференциальный отключающий ток) УЗО выбирается на основе критериев электробезопасности с учетом тока нагрузки. Рекомендуемые значения уставки приведены в табл. 4.8.

 

Таблица 4.8

 

Вид потребителя	Номинальный ток уставки УЗО в зоне защиты, мА, при токе нафузки, А
Одиночный потребитель
Группа потребителей			(100)
На главном вводе (ВРУ, ВРЩ)

 

В ряде случаев, для определенных потребителей значение уставки задается нормативными документами.

Стандартные значения максимального времени отключения при любом рабочем токе нагрузки не должны превышать значений, приведенных в табл. 4.8.

Схема включения УЗО должна предусматривать установку последовательно с УЗО защитного устройства от сверхтоков (автоматический выключатель, плавкая вставка), отвечающего соответствующим стандартам. При этом номинальный ток УЗО должен быть равен или быть на ступень выше номинального тока защитного устройства от сверхтоков.

В некоторых случаях, например для одиночных потребителей электроэнергии, целесообразно применять комбинированное УЗО, т.е. УЗО со встроенной защитой от сверхтоков и перегрузки.

В настоящее время выпускаются УЗО двухполюсные (для однофазных электроустановок) и четырехполюсные (для трехфазных электроустановок).

Некоторые виды отечественных УЗО и их параметры представлены в табл. 4.9.

 

 

Таблица 4.9

 

Параметры	Тип устройства защитного отключения
УЗО-22	ВАД-11	Д-АС	М304	Астро*УЗО
Номинальное напряжение, В		220/380
Частота, Гц		50; 60
Номинальный ток нагрузки, А	6, 3; 10; 16; 25; 32; 40	6; 40	6; 10; 16; 25; 32	16; 25; 40; 63
Номинальное значение дифференциального отключающего тока, мА	10; 30	10; 30; 100	10, 30, 100, 300	10; 30	10; 30; 100; 300
Максимальное время отключения при номинальном дифференциальном токе, мс
Рабочая температура, °С	От -10 до +40	От -5 до +40	От -5 до +40	От -25 до +40	От -20 до +45
Зависимость от колебаний напряжения сети	Не зависит
Потребность в источнике питания	Требуется	Не требуется
Тип расцепителя	Электронно-магнитный	Электромеханический

Селективность работы УЗО

Для обеспечения требований селективной работы нескольких УЗО в радиальных схемах электроснабжения необходимо учитывать следующие факторы.

В силу очень высокого быстродействия УЗО практически невозможно обеспечить селективность действия УЗО по току при значениях уставок 10, 30, 100 мА. В этом диапазоне уставок селективность работы УЗО может быть обеспечена благодаря применению модификаций УЗО с выдержкой времени (УЗО с индексом S), имеющих задержку срабатывания 10-20 мс.

Селективность срабатывания по току утечки на землю может быть обеспечена при применении на вводе - в качестве головного - УЗО с уставками 300, 500 мА и на отходящих линиях (группах) - УЗО с уставками 10, 30 мА.

 

Требования пожарной безопасности

Конструкция УЗО должна обеспечивать его пожарную безопасность как в нормальном режиме работы, так и при возникновении неисправностей и нарушении правил эксплуатации.

При оценке пожарной опасности УЗО следует определить его показатели в соответствии с НПБ 243-97. Результат положительной оценки подтверждается сертификатом пожарной безопасности.

Показатели пожарной опасности определяют путем прямых испытаний стандартных образцов УЗО, а также конструкционных и электроизоляционных материалов или образцов из состава деталей, комплектующих УЗО.

Конструкция УЗО должна исключать появление в процессе функциональных испытаний, а также испытаний на пожарную опасность пламени, дыма, размягчения и оплавления конструкционных материалов.

Не допускается применение УЗО для электроустановок, внезапное отключение которых может привести по технологическим причинам к возникновению ситуаций, опасных для пользователей (например, к отключению пожарной, охранной сигнализации и т. п.).

 

Тепловые реле

 

Тепловые реле обычно применяют для защиты электродвигателей от опасного нагрева при длительных перегрузках (рабочий период не менее 30 мин).

Тепловые реле используют обычно и для защиты электродвигателей от работы на двух фазах. В этих случаях применяют два одноэлементных тепловых реле или одно двухэлементное.

Тепловые реле имеют следующие параметры.

Номинальное напряжение реле U_н.p. - наибольшее из номинальных напряжений сетей, в которых допускается применять данное реле.

Номинальный ток реле I_н._р. - наибольший длительный ток, который не вызывает срабатывания реле.

Номинальный ток нагревателя I_н._нагр - наибольший длительный ток, при котором реле с данным нагревателем не срабатывает (для реле со сменными нагревателями).

Номинальный ток уставки реле (для реле с регулятором) I_{н.уст.р.} - наибольший длительный ток, который при данной настройке реле не вызывает срабатывания.

Обычно I_{н.уст.р.} =(0, 6 - 1)I_н.нагр

Таблица 4.10

 

Пускатель	Наибольшая мощность управляемого электродвигателя, кВт, при напряжении, В	Ток уставки тепловых реле, А
Тип	Величина	Номи- нальный ток, А				Номи- нальный ток, А	Нулевая уставка (номин. ток нагревательного элемента)	Диапазон уставок
ПМЕ-222			5, 5			6, 25 7, 87 10, 0 12, 5 15, 6 20, 0 25, 0	6, 3 12, 5	3, 75-6, 25 4, 72-7, 87 6-10 7, 5-12, 5 9, 38-15, 6 12-20 15-25
ПА-322								24-40
ПА-422								33-56
ПА-522								78-115
ПА-622								94-140

 

Примечаниям: 1. Нулевая уставка - уставка в нулевом положении указателя шкалы теплового реле.

2 Регулировка тока уставки реле плавная и производится регулятором уставки. Шкала регулятора тока уставки имеет по пять делений влево (минус) и вправо (плюс) от нулевой риски шкалы. Каждое деление шкалы соответствует примерно 5 % номинального тока нагревательных элементов (тока нулевой уставки) для пускателей открытого исполнения и 5, 5 % - для защищенного исполнения.

3. Для магнитных пускателей серии ПА 4, 5 и 6-й величин (с тепловым реле без термокомпенсации) при температуре окружающей среды ниже +30 °С вносится поправка в пределах шкалы реле.

 

Таблица 4.11

 

Величина пускателя	Тип реле	Номинальный ток реле, А	Номинальный ток теплового реле, А, при +25 °С (положение регулятора уставки на нуле)	Предел регулирования номинального тока уставки
	ТРН-8 или ТРН-10		0, 5; 0, 63; 0, 8; 1; 1, 25; 1, 6; 2; 2, 5; 3, 2; 4; 5; 6, 8; 8; 10	От 0, 75Iн до 1, 3Iн
	ТРН-20 или ТРН-25		5; 6, 3; 8; 10; 12, 5; 16; 20; 25	От 0, 74Iн до 1, 3Iн
	ТРН-32 или ТРН-40		16; 20; 25; 32; 40	От 0, 75Iн до 1, 3Iн
	ТРП-60		25; 30; 40; 50; 60	От 0, 75Iн до1, 25Iн
	ТРП-150		50; 60; 80; 100	От 0, 75Iн до1, 25Iн
	ТРП-150		100; 120; 150	От 0, 75Iн до 1, 25Iн

 

Для реле с регулятором значения I_н.р и I_н.нагр соответствуют нулевому (среднему) положению поводка регулятора (току нулевой уставки).

В настоящее время применяют тепловые реле серий ТРП, ТРН, ТРА, ТРВ, ТРГ, ТРТ.

При выборе тока тепловых реле (например, для магнитных пускателей серии ПМЕ и ПА) следует руководствоваться данными табл. 4.10 и 4.11.

 

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ИСКРОБЕЗОПАСНОСТЬ (ЭСИБ) И ЗАЩИТА ОТ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

 

Основные положения

 

Опасность статической электризации и ее разнообразных проявлений сопряжена с разрядами статического электричества и их способностью зажигать горючие газы, пары или пыли в среде воздуха.

Наряду со специфичными техническими решениями, предусматривающими предупреждение образования взрывоопасных смесей и возникновение загораний, пожаров и взрывов, разрабатываются и применяются устройства, способы и средства защиты от опасных проявлений статического электричества (см. табл. 5.1). Мероприятия по защите от статического электричества должны осуществляться во взрывопожароопасных зонах помещений и зонах наружных взрывоопасных установок, отнесенных к классам B-I, B-Ia, B-Iб, B-Iг, B-II, В-IIa, П-I, П-II. Защите подлежат: человек (см. табл. 5.2) или биологические объекты; объекты, чувствительные к зажигающему или инициирующему взрыв воздействию разрядов статического электричества; объекты, подлежащие защите от пробоя или появления дефектов от разрядов статического электричества, а также объекты, необходимость защиты которых вызвана технологическими причинами. Разрабатываются способы и устройства, позволяющие обеспечивать нормальный ход производства или технологического процесса, ослаблять силовые проявления электростатических полей, устранять дефекты продукции, воздействие разрядов на светочувствительные материалы, снижать скорость старения и загрязнения декоративных поверхностей и т. п.

 

Таблица 5.1

 

Опасные проявления статического электричества	Система и критерии безопасности
Пожаро- и взрывоопасность	Электростатическая искробезопасность (ЭСИБ). Снижение риска зажигания, взрыва, пожара или ущерба до нормируемого значения
Опасное воздействие на человека	Санитарные нормы. Ограничение времени пребывания на рабочем месте. Исключение нежелательных воздействий разрядов на человека
Помехи в радиосвязи	Сертификация радиотехнической продукции на помехозащищённость от разрядов статического электричества

Таблица 5.2

 

Вид средств защиты	Перечень средств защиты
Средства индивидуальной защиты	Антиэлектростатическая одежда и обувь, средства защиты рук, антиэлектростатические кольца и браслеты
Средства коллективной защиты	Заземляющие устройства и полы; индукционные, высоковольтные, лучевые и аэродинамические нейтрализаторы; распылительные, испарительные и холодильные увлажняющие устройства; антиэлектростатические вещества, вводимые в объём материала или наносимые на поверхность, экранирующие устройства, козырьки и перегородки, ослабляющие напряжённость поля на рабочем месте

 

При разработке и применении средств и способов пожаротушения важно учитывать также требования ЭСИБ, санитарные нормы по предупреждению нежелательного воздействия процессов электризации на человека, возможность пробоя или появления нежелательных электростатических нагрузок на стенки из неметаллических материалов, помех радиосвязи, создаваемых разрядами статического электричества.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Анодного (или защитного) заземления
2. И определение эффективности защитного заземления
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗАЩИТНОГО
4. Наибольшее допустимое время защитного автоматического
5. Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения
6. Организация сварочно-монтажных работ при автоматической сварке трубопровода в среде защитного газа
7. Реле времени для отключения КМ20.