Принципы построения схем защитного отключения

Основные требования к защитному отключению следующие.

Быстродействие — короткое время срабатывания защитного аппарата и собственное время коммутационного аппарата (автоматического выключателя, магнитного пускателя). Длительность отключения поврежденного участка должна быть не более 0,2 с, Надежность — отсутствие отказов, ложных срабатываний. Для этого в схеме должен осуществляться самоконтроль, сигнализирующий о неисправностях, предусматриваются кнопки для периодической проверки исправности схемы.

Высокая чувствительность — входной сигнал не должен превышать по току нескольких миллиампер, а по напряжению — нескольких десятков вольт.

Селективность — избирательность отключения только аварийного участка.

Простота, удобство обслуживания, экономичность.

Устройство защитного отключения состоит из прибора защитного отключения и исполнительного органа — автоматического выключателя.

Существует ряд схем ЗОУ, которые могут осуществлять следующие виды защиты: от замыканий на землю (на корпус); от утечек тока; автоматический контроль цепи заземления или зануления; самоконтроль, т. е. автоматический контроль исправности защитного отключения. Кроме того, некоторые устройства выполняют защиту от перехода напряжения с высокой стороны на низкую, предварительный контроль состояния изоляции перед каждым включением, электроустановки и периодический ручной контроль исправности защитного отключения.

Наиболее простыми являются схемы контроля напряжения на корпусе электрооборудования относительно земли.

Схема устройства защитного отключения, реагирующего на напряжение корпуса относительно земли: а — с автоматическим выключателем; б — с магнитным пускателем; ОК — отключающая катушка; РЗ — реле земляное (реле-датчик); К — кнопка контроля; i? B — вспомогательный заземлитель; R3 — защитное заземление (зануление) В схемах этого типа чувствительным элементом (датчиком) служит реле максимального напряжения РЗ, включенное между корпусом и вспомогательным заземлителем i? B непосредственно или через трансформатор напряжения.

Электроды вспомогательного заземлителя размещаются в зоне нулевого потенциала, т. е. на расстоянии не ближе 15—20 м от заземлителя корпуса (или заземлителя нулевого защитного провода). При пробое фазы на заземленный или зануленный корпус вначале проявляется защитное свойство заземления (зануления), вследствие чего напряжение уменьшается до некоторого значения UK = I3R3, где /3 — ток замыкания на землю. Затем, если UK окажется выше заранее установленного допустимого напряжения, сработает устройство защитного отключения, т. е. реле РЗ разомкнет нормально замкнутый контакт в цепи управления, при этом катушка ОК максимального автомата обесточится и отключит электроустановку. Исправность схемы проверяют вручную путем замыкания фазы на корпус нажатием кнопки контроля К.

Достоинством схем контроля напряжения на корпус относительно земли является их простота, недостатками — необходимость применения вспомогательного заземления, неселективность отключения при централизованном заземлении корпусов (отключаются и неповрежденные электроустановки вследствие появления напряжения относительно земли через общие заземляющие провода), отсутствие самоконтроля исправности. Применение их ограничивается установками с индивидуальными заземлителями (например, передвижные электроустановки).

В практике защитного отключения наиболее часто применяют следующие схемы ЗОУ: вентильные (УАКИ-380, УАКИ-660); на токе нулевой последовательности (С-881, С-901, ИЭ-9801, РУД-024, ЗОУП-25); комбинированные на постоянном оперативном токе и токе замыкания на землю (С-904, ИЭ-9802); на напряжении нулевой последовательности и постоянном оперативном токе (С-899, ИЭ-9806).

Области применения защитного отключения в сетях напряжением до 1000 В. В сетях с глухозаземленной нейтралью при пробое на корпус напряжение по отношению к земле может колебаться в широких пределах, например, в сетях 380/220 В оно может превышать 100 В. Если электроприемники оборудованы защитным отключением, возможны ложные отключения неповрежденных электроприемников. Избежать таких ложных отключений весьма сложно, а в большинстве случаев и невозможно, например, в условиях промышленного предприятия трудно изолировать электроприемники от металлических конструкций зданий, стальной арматуры фундаментов, балок и т. п. Поэтому при повреждении изоляции корпуса электроприемника напряжение пробоя может быть даже вдали от места повреждения. Приведенные обстоятельства ограничивают область применения защитного отключения в сетях с заземленной нейтралью. В сетях с изолированной нейтралью — на угольных шахтах, текстильных и других предприятиях, торфяных разработках, имеющих пожарои взрывоопасные участки, — требуется, по соображениям электробезопасности, применение защитного отключения.

Защитное отключение сложнее в выполнении, чем заземление или зануление, но развитие приборостроения позволяет создать несложные малогабаритные устройства с применением полупроводников и магнитных усилителей. Это позволит широко использовать защитное отключение в бытовых электроустановках (стиральные машины, утюги, плиты), в животноводстве (электропоилки, электродойки) и во многих других отраслях народного хозяйства.