Закрити

  Авторизація

Логін
Пароль
Запам'ятати на 2 тижні?

Забули пароль?
Якщо ви незареєстровані, пройдіть реєстрацію
Останні новини
Останні новини
Ринок електроенергії вимагає підвищення тарифів…
20.09.2018р.

В Україні тариф для населення на сьогодні покриває...

«Volvo» представила електровантажівку із запасом ходу 300 км
18.09.2018р.

«Volvo Trucks» презентувала нову електричну вантажівку...

На горі Хом'як у Карпатах встановили сонячні панелі
18.09.2018р.

На вершині карпатської гори Хом’як змонтували...

Родина завдяки CЕС заробляє 6 тис грн за місяць
17.09.2018р.

Родина Марчуків з села Дубище Чуднівського району...

Львів цілком перейде на відновлювану енергетику
14.09.2018р.

Учора, під час офіційного відкриття Міжнародного...

Опитування
Опитування

Вам подобається оновлений портал?

13712
28.02.2006р. |
Розімкнене коло. Принцип дії і вимоги до підключення ПЗВ
У статті розповідається про принцип дії пристроїв захисного відімкнення (ПЗВ) функціонально незалежних від напруги живлення,  вимоги до підключення ПЗВ, типовиконання ПЗВ, залежність функціонування ПЗВ від напруги живлення, час спрацьовування ПЗВ  та інше.
"Електротема" № 3 (11) 11-24 лютого 2003 року

Принцип дії пристроїв захисного відімкнення (ПЗВ) функціонально незалежних від напруги живлення

ПЗВ складається з підсумовуючого трансформатора струму, чутливого вимикального реле, механізму відімкнення з контактною системою і кола контролю.Через вікно трансформатора струму пропускаються всі робочі провідники (L1, L2, L3, N).Якщо в колі за місцем встановлення ПЗВ буде протікати струм у землю чи в захисний провідник РЕ, наприклад, у випадку замикання на корпус чи випадкового дотику людини до струмопровідної частини, векторна сума струмів у робочих провідниках, пропущених через трансформатор струму, буде мати значення, відмінне від нуля, тобто з`явиться диференційний струм.Наявність диференційного струму зумовлює появу електрорушійної сили у вторинній обмотці трансформатора струму, яка за допомогою вимикального реле запускає механізм відімкнення. Таким чином, відбувається швидке вимикання ушкодженої частини мережі.Відповідно до першого закону Кірхгофа, нормальна робота ПЗВ забезпечується і при несиметричному навантаженні. Те ж саме має місце при неповній кількості робочих провідників (трифазні електроспоживачі без провідника N).

Робота вимикального реле з постійним магнітом базується на принципі суперпозиції (накладення) двох магнітних полів: магнітного поля постійного магніту і змінного магнітного поля, створюваного керуючої обмоткою (котушкою збудження).При увімкнутих контактах ПЗВ якір реле притягнуто до ярма котушки внаслідок дії магнітного поля постійного магніту. Протидіючасила розтягнутої пружини спрямована на відтягування якоря. Після появи на керуючій обмотці через наявність диференційного струму електрорушійноїсили відбувається накладення постійного і змінного магнітного полів. У певний момент негативного напівперіоду змінного струму в керуючій котушці при перевищенні величини диференційним струмом заздалегідь встановленого значення, результуюча енергія магнітного поля виявиться меншою від потенційної енергії пружини, що спричинить миттєве відпадання якоря, і як наслідок - розмикання контактів. Повторне вмикання проводиться вручну за допомогою ручки керування. Споживана потужність ПЗВ при його спрацьовуванні складає близько 10-4 Вт, що набагато разів менше, ніж можна було б досягти, використовуючи звичайну конструкцію реле з втягуванням якоря в котушку. Конструкція відмикального реле дозволяє споживати потужність близько 50 мкВт. Однак при такому чутливому виконанні не досягається достатня довгострокова експлуатаційна надійність.

З принципу дії ПЗВ випливає, що у випадку короткого замикання між робочими провідниками (без землі) ПЗВ не спрацьовує.Не відбудеться вимкнення й у випадку виникнення струму перевантаження.Таким чином, ПЗВ не здатне виявляти наявність перевантаження чи короткого замикання, при якому струм ушкодження не протікає по землі чи захисному провідникові, як аварійний стан мережі.

У зв`язку з тим, що ПЗВ не захищає коло від надструмів, цей захист повинні забезпечити додатково встановлювані (додаткові) запобіжники чи автоматичні вимикачі, причому значення їхнього номінального струму вказує виробник ПЗВ. Параметри додаткового запобіжника чи автоматичного вимикача визначають стійкість ПЗВ до короткого замикання.Тому для характеристики ПЗВ, у частині впливу на нього струмів короткого замикання, часто вживають більш точний термін - умовна стійкість до короткого замикання. Іншим рішенням проблеми є використання ПЗВ з убудованим максимальним струмовим захистом.

Зауваження.

Необхідно розрізняти два поняття: номінальний вимикальний диференційний струм і номінальний струм ПЗВ.

Вимоги до підключення ПЗВ

При монтажі ПЗВ повинні бути виконані такі умови:

а)відкриті провідні частини, які захищаються, повинні бути приєднані до захисного провідника;

б) захисні провідники вибираються відповідно до стандарту МЕК 60 364-5-54;

в) через вікно трансформатора струму повинні бути пропущені всі необхідні з поглядунормального функціонування ПЗВ робочі провідники;

г) ПЗВ повинно вимикати всі робочі провідники кола, яке захищається;

д) через вікно трансформатора струму ПЗВ пропускати захисний провідник (РЕ, РЕN) не слід;

е) до введення в експлуатацію ПЗВ повинне бути випробувано, а в процесі експлуатації його стан має періодично контролюватися (зазвичай раз на 1-3 місяці).

Наведені умови є загальними для всіх типів систем заземлення електричних мереж. При використанні мережі системи TNу більшості країн не потрібно вимикання нульового робочого провідника (N), тому що його потенціал дуже близький до потенціалу землі. ПЗВ з прямим вимиканням завжди розмикають і провідник N.

Зауваження

У мережах систем TN- Sі TN– C- Sнульовий робочий провідник вимикатися не повинен, якщо він надійно заземлений (слово „надійно` означає, що напруга дотику на відкритій провідній частині при ушкодженні чи перекритті ізоляції не буде перевищувати припустиме значення UL). Для забезпечення цього нульовий захисний провідник варто заземлювати якомога в більшій кількості місць. Нульовий робочий провідник повинен мати чітку зовнішню ознаку (колір). Виконання зазначених вище вимог дозволяє вигідно використовувати ПЗВ з непрямим вимиканням (мал, 3), де можуть бути застосовані триполюсні запобіжники чи автоматичні вимикачі.

Типовиконання ПЗВ

Класифікація ПЗВ, керованих диференційним струмом, може бути зроблена в такий спосіб:

- відповідно до способу монтажу: для фіксованого монтажу в розподільних щитах і мобільному монтажі (адаптери для штепсельних розеток);

- відповідно до функціональної залежності від напруги живлення:

FI - функціонально незалежні,

DI- функціонально залежні,

HFI- функціонально умовно залежні;

- відповідно до конструкції механізму вимикання: із прямим вимиканням (механізм вимикання є складовою частиною ПЗВ) і непрямим вимиканням (як детектор використовується підсумовуючий трансформатор струму, як аналізатор - вимикальне реле, як вимикальний пристрій - контактор чи автоматичний вимикач);

- відповідно до числа полюсів: двополюсні і чотириполюсні;

- відповідно до витримки часу при вимиканні: без затримки спрацьовування, із затримкоюспрацьовування - тип Gі селективні - тип S;

- відповідно до виду захисту від надструмів: без убудованого максимального струмового захисту і з убудованим максимальним струмовим захистом.

Число полюсів ПЗВ

Як було зазначено раніше, ПЗВ за конструктивним виконанням поділяються на двополюсні, які призначені для захисту в однофазних колах (L, N), і чотириполюсні, використовувані в трифазних мережах (L1, L2,L3, N). 

Зауваження.

Якщо нульовий робочий провідник не використовується, то до ПЗВ підключаються тільки фазні провідники.Застосування чотириполюсного ПЗВ можливе й у двопровідних мережах.У цих випадках для забезпечення функціонування кола контролю (із кнопкою `ТЕСТ` і обмежувальним опором) необхідно правильно підключити провідники мережі до затискувачів ПЗВ. У загальному випадку рекомендується підключати до вхідних затискувачів повне число робочих провідників, навіть якщо для живлення електроспоживача використовується тільки частина з них (наприклад, не використовується провідник N для підключення асинхронного двигуна). Це найпростіший спосіб уникнення помилки при забезпеченні функціонування кола контролю.

Частота

ПЗВ сконструйовані для роботи в мережах змінного струму промислової частоти, і всі параметри пристроїв відповідають цій частоті. Як випливає з принципу роботи пристрою, для переносу енергії в підсумовуючому трансформаторі використовується індуктивний зв`язок, параметри якого істотною мірою залежать від частоти струму. Тому за потреби застосувати ПЗВ в колах з більш високими частотами потрібно консультуватися з виробником ПЗВ.

Залежність функціонування ПЗВ від напруги живлення

ПЗВ, функціонально незалежні від напруги живлення (ПЗВ типу FI)

Структурна схема ПЗВ типу FIнаведена на мал. 6. Чутливий механізм вимикання ПЗВ типу FI оснащений механічним збірником енергії, до складу якого входить механізм вільного розчіплювання.Акумулювання механічної енергії, необхідної для вимикання, здійснюється при розтяганні пружини механізму вимикання.Сила, необхідна для спрацьовування механізму вільного розчіплювання, дуже мала.Тому для того, щоб забезпечити надійну роботу при відносно великих зусиллях у контактній системі ПЗВ (зазвичай кілька кілограмів), механізм вимикання має бути якісно виготовленим і точно налаштованим.

Вимикальне реле з постійним магнітом є головною складовою частиною ПЗВ типу FI, оскільки його правильне функціонування має найбільш вагомий внесок у забезпечення чутливості і надійності ПЗВ зазалом.

Незалежність від напруги кола, яке захищають, є перевагою ПЗВ типу FIпорівняно з ПЗВ інших типів.Джерелом одержання енергії, необхідної для спрацьовування механізму вимикання, є тільки вторинна обмотка підсумовуючого трансформатора струму за наявності в колі, що захищається, струму, який протікає в землю чи в захисний провідник.Значення номінального вимикального диференційного струму ПЗВ типу FIможе складати 10 мА, однак це значення, як уже відзначалося раніше, не приносить порівняно з IΔn= 30 мА, відчутного підвищення рівня безпеки.

ПЗВ, функціонально залежні від напруги живлення (ПЗВ типу DI)

ПЗВ, функціонально залежні від напруги живлення типу DI,містять електронний підсилювач, що слугує для підсилення й аналізу величини напруги на вторинній обмотці підсумовуючого трансформатора струму при виникненні диференційного струму.

Реле, що живиться від підсилювача, не має такої високої чутливості, як вимикальне реле ПЗВ типу F1. Механізм вимикання також може бути більш простим і схожим за своєю конструкцією на механізм автоматичних вимикачів.

Ці фактори забезпечують високу експлуатаційну надійність механічної частини ПЗВ. З огляду на те, що аналіз диференційного струму здійснює електронний підсилювач, експлуатаційна надійність ПЗВ типу DIобмежена надійністю елементів електронної схеми, що постійно перебувають під напругою. ПЗВ типу DIподіляються на дві групи:

- ПЗВ, які не вимикають коло, що захищається, у випадку зникнення напруги в мережі;

- ПЗВ, що вимикають коло, що захищається, у випадку зникнення напруги в мережі. Властивість ПЗВ вимикати коло, що захищається, при зникненні напруги іноді використовується для захисту від зниження напруги. Наприклад, завдяки використанню ПЗВ типу DIдля штепсельних розеток вирішується проблема з живленням переносного ручного електроінструменту: він вимикається у випадку значного зниження напруги живлення.

Норми випробувань вимагають, щоб ПЗВ, функціонально залежні від напруги живлення, надійно працювали в межі при коливанні напруги від 85% до 110% номінальної напруги.

Зауваження.

Істотним недоліком ПЗВ цього типу є неможливість виконання ним своїх функцій при припиненні живлення електронного кола аналізу, наприклад, у випадку обриву нульового робочого провідника.

Відповідно до чинних вітчизняних тимчасових вказівок із застосування ПЗВ в електроустановках житлових будинків, ПЗВ повинні зберігати працездатність і характеристики при короткочасних (до 5 с) спаданнях напруги до 50% від номінальної, а використання у зазначених будинках ПЗВ, що автоматично вимикають споживачів від мережі при зникненні чи недопустимому спаданні напруги в мережі, не допускається

ПЗВ, функціонально умовно залежні від напруги живлення (ПЗВ типу HFI)

Заміна періодичної перевірки, яка проводиться за допомогою контрольної кнопки „ТЕСТ`, на періодичну, але незалежну від людини автоматичну перевірку, є нерозв`язаним з технічних і економічних причин завданням.Тому для підвищення надійності роботи ПЗВ запропоноване нове рішення, що полягає у використанні високонадійних елементів конструкції. Спрацьовування механізму вимикання відбувається не за допомогою реле з постійним магнітом, а за допомогою потужного електромагнітного пускового механізму, як у ПЗВ типу DI. Електромагнітний пусковий механізм пасивний доти, поки на нього не впливає електронне коло, що аналізує сигнал, одержуваний від підсумовуючого трансформатора струму. Живлення цього кола також здійснюється від вторинної обмотки підсумовуючого трансформатора струму.Тому електронні кола аналізу працюють тільки за наявності визначеної величини диференційного струму, що забезпечує найбільш високий ступінь їхньої надійності. Такі ПЗВ, відповідно до класифікації стандарту МЕК 755, є функціонально залежними від напруги живлення. Однак, з огляду на те, що залежним є тільки пусковий механізм і, на відміну від ПЗВ типу DI, тільки при невеликих значеннях напруги (до 50 В), ці ПЗВ можна назвати умовно залежними від напруги живлення.

Висока надійність окремих елементів ПЗВ зумовлює високу надійність пристрою загалом. Якщо для раніше описаних виконань ПЗВ імовірність несправностіскладає від 3 до 5% протягом десяти років, то використання розглянутої конструкції дозволяє знизити цей показник на порядок. На використанні описаного принципово нового рішення заснована конструкція ПЗВ типу HFI, що не має контрольної кнопки „ТЕСТ`, як вимагає стандарт МЕК 755. ПЗВ цього типу оснащено сервісною кнопкою „SERVICE`, що слугує для перевірки пристрою до введення його в експлуатацію, а надалі - для проведення періодичних ревізій (1 раз на кілька років).Відповідно до чинних вітчизняних тимчасових вказівок із застосування ПЗВ в електроустановках житлових будинків, тестування ПЗВ повинне проводитися не рідше одного разу на три місяці.Можливість практичної реалізації цієї вимоги при масовому використанні ПЗВ дуже сумнівна.Тому впровадження ПЗВ з розглянутими вище властивостями є, безумовно, актуальним.

Чутливість ПЗВ до різних видів диференційного струму

У деяких випадках у зв`язку з використанням силових схем з напівпровідниковими елементами відбувається спотворення кривої змінного струму, що супроводжується збільшенняму ній частки постійної складової. При застосуванні ПЗВ в колах з потужними споживачами необхідно аналізувати криву струму, що протікає через ПЗВ, і вибрати відповідний цій кривій тип пристрою. Найчастіше застосовують ПЗВ, призначені для змінного диференційного струму (тип АС), рідше - для змінного й водночас для пульсуючого постійного струму (тип А). Графічні позначки, що характеризують відповідний тип ПЗВ, наведені в таблиці 1; вони нанесені на корпус кожного пристрою.

Зауваження

Відповідно до чинних вітчизняних тимчасових вказівок із застосування ПЗВ в житлових будинках, переважно, повинні застосовуватися ПЗВ типу А. Джерелом пульсуючих постійних диференційних струмів є пральні машини з регулятором швидкості, телевізори, магнітофони, регульовані джерела світла, персональні комп`ютери тощо. Використання ПЗВ типу АС допускається тільки в обґрунтованих випадках. Така нормативна вимога, на думку багатьох фахівців, є передчасною, адже для її обґрунтування потрібні спеціальні випробування. Річ у тім, що ПЗВ типу АС застосовуються в більшості країн світу, за винятком декількох, наприклад, Німеччини. При цьому ПЗВ типу АС надійно працюють й у колах вищевказаних споживачів. Слід також зазначити, що вартість ПЗВ типу А істотно вище від вартості пристроїв типу АС.

Таблиця 1. Позначки, що характеризують чутливість ПЗВ до різних видів диференційного струму (відповідно до стандарту МЕК 755)

Позначки

Тип

Властивості ПЗВ

АС

Чутливий до змінного диференційного струму

А

Чутливий до змінного і пульсуючого постійного* диференційних струмів

В

Чутливий до змінного, пульсуючого постійного і зглаженого постійного** диференційних струмів.

* - пульсуючий постійний струм - хвилеподібні імпульси струму тривалістю (у кутовому вимірі) не менш 150° за один період пульсації, що виникають періодично з номінальною частотою і розділені проміжками часу, протягом яких постійний струм приймає значення, що не перевищує 0,006 А.

** - згладжений постійний струм - постійний струм з незначними хвилеподібними імпульсами (коефіцієнт пульсації не вище 10%)

Час спрацьовування ПЗВ

Визначена затримка спрацьовування  характеризується терміном - граничний час невимкнення (10 мс для типу Gи 40 мс для типу S). Протягом цього нормованого відрізка часу ПЗВ не повинне спрацьовувати навіть при великому диференційному струмі. При короткочасному імпульсі диференційного струму енергія імпульсу недостатня для заряду конденсатора до рівня граничної напруги перекидного органа, а отже, не відбудеться спрацювання вимикального реле і вимикання ПЗВ. Вимикання ПЗВ типів GiS відбувається при визначених значеннях величини і тривалості диференційного струму. Метою затримки спрацювання є усунення помилкових вимикань, що були і дотепер часто є аргументом проти використання ПЗВ.

У табл. 2 наведені граничні значення часу вимикання ПЗВ різних типів. Зазначені в таблиці значення відрізняються від наведених у стандарті МЕК 755.

Таблиця 2. Граничні значення часу вимикання ПЗВ залежно від величини диференційного струму ІΔ

Тип ПЗВ

Час вимкнення, с, при

ІΔΔn

ІΔ = 2ІΔn

ІΔ = 5ІΔn

ІΔ = 500 mA

Для загального використання без затримки

<0,3

<0,15

<0,04

<0,04

З мінімальною затримкою 10 мс

0,01÷0,3

0,01÷0,15

0,01÷0,04

0,01÷0,04

Селективне з мінімальною затримкою 40 мс

0,13÷0,5

0,06÷0,2

0,05÷0,15

0,04÷0,15

З табл. 2 випливає:

- ПЗВ для загального застосування без затримки спрацювання й ПЗВ типу G мають однакові верхні граничні значення часу вимикання. ПЗВ цих типів повинні вимикатися не пізніше 0,3 cпісля виникнення диференційного струму ІΔ =`ІΔn, а пристрої селективного типу - не пізніше 0,5 с;

- в ПЗВ для загального застосування відсутня нижня межа часу спрацювання;

- ПЗВ із затримкою спрацювання має визначений час невимикання, коли пристрій перебуває в стані очікування. Очевидно, що ПЗВ із затримкою можна використовувати для уникнення помилкових спрацювань під впливом короткочасних зовнішніх впливів (перенапруг, різних перешкод, коммутацій електроспоживачів).

До ПЗВ також ставиться вимога, яка полягає в тім, що робочий діапазон спрацювання пристрою має лежати в межах від 50 до 100 відсотків номінального вимикального диференційного струму, ІΔn.

Параметр, названий „стійкістю до імпульсного струму`, визначає найбільшу величину максимального миттєвого значення струму (ударний струм) у робочих провідниках, при якому ПЗВ не повинно спрацювати.Наприклад, якщо в ПЗВ загального застосування без затримки вимикання стійкість до імпульсного струму складає 250 А, то у випадку наявності ударного струму при комутації електроспоживача, що перевищує зазначене значення, може відбутися помилкове вимикання ПЗВ.Спрацювання відбудеться через несиметричне розташування проводів у вікні підсумовуючого трансформатора струму.Очевидно, що ПЗВ з затримкою спрацювання відрізняється підвищеною стійкістю до ударного струму в робочих провідниках.

За матеріалами ДП “Моеллер Електрик” підготував Микола ЦАП.

Теги та ключові фрази
пзв складаєтьс, схема підключення трйох фазного щита з використанням імпусного запобіжника, пристроїв захисного відімкнення та їх залежність функціонування від напруги живлення, типовиконання пристроїв захисного відімкнення та їх залежність функціонування від напруги живлення, підключення пзв, пзв принцип, пзв складаеться, пристрій пзв ціна, схема пзв шнайдер підключення, ПЗВ EN 60898 принцип роботи


Поділіться цією інформацією в соцмережах, дякуємо за популяризацію порталу:
Також Ви можете:

Додати до закладок Підписатись Версія для друку




Інші статті
17.11.2010р.

Електричні щити 2

Електричний щит - це початок всієї електричної частини будівлі, і не важливо, що це - величезний завод у мегаполісі або скромний будиночок у селі. Скрізь є електричні щити

05.02.2010р.

Комплектні пристрої для електропостачання будмайданчика

Схема тимчасового електропостачання містить джерела й споживачів електроенергії, силові пункти й розподільні мережі. Джерелами електропостачання на будівельному майданчику є трансформаторні підстанції стаціонарного або пересувного типу. За відсутності джерел або мереж електропостачання можна застосовувати тимчасові пересувні електростанції на автомобільні шасі, що працюють на рідкому паливі.

Більше статей за тегами
При використанні матеріалів посилання на www.proelectro.info (для інтернет ресурсів з гіперссилкою) обов'язкове.