7.12. Защитное отключение

Защитное отключение предназначено для быстрого и автоматического отключения поврежденной электрической установки в случаях замыкания фазы на корпус, снижения сопротивления изоляции проводников или при замыкании человека на токопроводящие элементы.

Область применения устройства защитного отключения (УЗО) практически не ограничена: они могут применятся в сетях любого напряжения и с любым режимом нейтрали. Наибольшее распространение УЗО получили в сетях напряжением до 1000 В на установках с высокой степенью опасности, где применение защитного заземления или зануления затруднено по техническим или другим причинам, например, на испытательных или лабораторных стендах.

К преимуществам УЗО относятся: простота схемы, высокая надежность, высокое быстродействие (время срабатывания t = 0,02ё0,05 с), высокая чувствительность и селективность.

По принципу действия УЗО различаются следующим образом:

- Прямого действия:

УЗО, реагирующее на напряжение корпуса Uк;

УЗО, реагирующее на ток корпуса Iк.

- Не прямого действия:

УЗО, реагирующее на несимметрию фазных напряжений - напряжение нулевой последовательности Uо;

УЗО, реагирующее на несимметрию фазных токов - тока нулевой последовательности Iо;

УЗО, реагирующее на оперативный ток I_оп.

Рассмотрим перечисленные типы устройств защитного отключения.

Узо, реагирующее на напряжение корпуса

 3

 2

 1

П





МП МК Р

 

ОК

КС С



R_с Э У ЛС РН

РН



r₃ r_g

a₁ a₂

Рис.7.28. Принципиальная схема устройства защитного отключения, реагирующего на потенциал корпуса.

МП - магнитный пускатель; ОК - отключающая катушка с пружиной Р;

РН - реле напряжения с нормально закрытыми контактами РН;

r₃ - сопротивление основного защитного заземления;

r_g - сопротивление дополнительного заземления;

ЛС - линия самоподпитки; МК - дополнительный механический контакт; П - кнопка «ПУСК»;

С - кнопка «СТОП»; КС - кнопка «САМОКОНТРОЛЬ»; R_c - сопротивление самоконтроля

a₁, a₂ - коэффициенты прикосновения основного и дополнительного заземлений.

Работа схемы УЗО, представленной на рис.7.28, осуществляется следующим образом:

- Запуск в работу ЭУ производится нажатием на кнопку «ПУСК» с нормально открытыми контактами. При этом отключающая катушка ОК, получив питание от фазных проводников 2 и 3, сжимая пружину Р и втягивая шток, замыкает все 4-е контакта магнитного пускателя МП. Кнопка «ПУСК» отпускается, а дальнейшее питание ОК при работающей ЭУ осуществляется по линии самоподпитки ЛС через контакт МК. При замыкании фазного проводника, например проводника 2, на корпус ЭУ через реле напряжения РН, установленное на линии дополнительного заземления (r_g), потечет ток. При этом нормально закрытые контакты реле напряжения РН разомкнутся, катушки ОК обесточатся и при помощи механической пружины Р произойдет размыкание контактов магнитного пускателя МП и отключение поврежденной установки от сети. Устраняется опасность поражения обслуживающего персонала электротоком. Для проверки работоспособности схемы УЗО производится операция самоконтроля на холостом ходу работы электроустановки. При нажатии кнопки КС, соединенной с фазным проводником 1 и линией защитного заземления через сопротивление R_с, корпус ЭУ окажется под напряжением. При исправном состоянии и отсутствии дефектов в схеме УЗО произойдет отключение всей установки, как описано выше. При помощи линии самоподпитки ЛС с дополнительным механическим контактом МК схема УЗО, представленная на рис.7.28, позволяет осуществлять нулевую защиту - защиту от самозапуска электроустановки при внезапном исчезновении и внезапной подаче напряжения.

Выбор напряжения срабатывания УЗО, реагирующего на напряжение корпуса, производится по формуле:

U_пр^доп Ц R_p² + X_L²

U_cp = , В ( 7.25)

a_1* a₂ Ц(R_p + r_g)² + X_L²

где U_пр^доп - допустимое напряжение прикосновения, принимаемое равным 36 В при продолжительности воздействия тока на человека 3 ё 10 с. (табл.7.2),

R_p, X_L - активное и индуктивное сопротивления РН,

a₁, a₂ - коэффициенты прикосновения соответствующих заземлителей,

r_g - сопротивление дополнительного заземления.

Расчет по формуле (7.25) сводится к определению величины r_g при этом напряжение срабатывания схемы УЗО должно быть меньше напряжения прикосновения, т.е. U_ср < U_пр.