Пристрої захисного відключення (ПЗВ)

__________________________________________________________________________

Пристрій захисного відключення (ПЗВ), або вимикачі диференціального струму (ВДС): означення, застосування. Вимого до ПЗВ. Аналогові ПЗВ. Будова ПЗВ.  Застосування ПЗВ у мережі з ізольованою нейтраллю і в мережі з глухозаземленою нейтраллю. Пристрої захисту, які реагують на диференціальний струм– пристрої захисного відключення (ПЗВ). Застосування ПЗВ в системах заземлення TN-S, TT, ІТ. Найбільший допустимий час захисного автоматичного відключення. Основні характеристики та параметри ПЗВ. Стандартні значення часу відключення і невідключення ПЗВ. Маркування ПЗВ.Серія (лінійка)ПЗВ. Сучасний релейний захист. Мікропроцесорні пристрої. Мікроконтролери. Розвиток інтегральних мікросхем. Силові ключі.Адаптивні мікроконтролери. Мікропроцесорні пристрої захисту як якісно нове покоління захисту. Електроживлення будинку (квартири): схеми, пояснення.

______________________________________________________________________________________

Пристрій захисного відключення (ПЗВ) (residual current device)– це механічний комутаційний апарат, призначений для включення, проведення та відключення струмів при нормальних умовах експлуатації, а також розмикання контактів у разі, коли значення диференціального струму досягає заданої величини в певних умовах.

Як вказує ПУЕ, додатковим заходом захисту від ураження електричним струмом у випадку прямого дотику в електроустановках напругою до 1 кВ є застосування пристроїв захисного відключення (ПЗВ) з номінальним диференціальним струмом відключення не більше 30 мА (ПЗВ ще має назву диференціальне реле).

ПЗВ слід застосовувати у випадках, якщо інші заходи електробезпеки (основна ізоляція, огорожі й оболонки, бар’єри, розміщення поза зони досяжності) є недостатні або можлива їх відмова, а також при наявності вимог до конкретних електроустановок.

До ПЗВ пред’являються наступні вимоги:

· швидкодія, або малий час відключення, а саме проміжок часу від моменту виникнення пошкодження до моменту відключення живлення, не повинна перевищувати 0,2 с;

· селективність роботи, тобто вибірковість дії ПЗВ, що полягає в здатності відключати від мережі лише ушкоджене обладнання (здатність відключати напругу тільки з пошкодженого обладнання);

· висока чутливість, тобто здатність датчика ПЗВ реагувати на малі зміни вхідної величини (струму замикання на землю, напруги корпуса відносно землі, напруги фаз відносно землі, напруги нульової послідовності тощо);

· самоконтроль – здатність відключати обладнання при несправності в ПЗВ;

· надійність– властивість ПЗВзберігати у часі в установлених межах значення всіх параметрів, які характеризують здатність виконувати потрібні функції в заданих режимах, а також постійна готовність ПЗВ до роботи, здатність спрацьовувати у всіх випадках, пов’язаних з небезпекою ураження людини електричним струмом.

Аналогові ПЗВ складаються з двох основних частин: приладу захисного відключення і виконавчого органу (контактор, магнітний пускач, автоматичний вимикач тощо).

Пристрій захисного відключення має пов’язані між собою такі елементи:

§ датчик(реле, вимірювальний трансформатор, вхід підсилювача, фільтр струму чи напруги нульової послідовності тощо), який сприймає малі зміни вхідної величини та перетворює їх в у відповідний сигнал;

§ підсилювачсигналу датчика;

§ коло контролю (зворотного зв’язку), яке служить для періодичної перевірки справності захисного відключення;

§ допоміжні елементи, які характеризують стан електроустановки (сигнальні лампи, вимірювальні прилади).

Рекомендуємо студентам за літературою [12; 13; 16; 28]ознайомитися з принципом дії найбільш простих схем аналогових ПЗВ – на напругу корпуса електроустановки відносно землі та на струмі замикання на землю.

Слід проаналізувати переваги та недоліки схем, призначення ПЗВ даних типів. Ми ж тільки відзначимо, що аналогові ПЗВ переважно на основі автоматів (виконавчих органів) і блоку захисту.

У мережі з ізольованою нейтраллю для захисту людей від ураження електричним струмом застосовують ПЗВ типів РУВ-380, УАКИ-380, УАКИ-660 тощо.

У мережі з заземленою нейтраллю при трифазних несиметричних і однофазних замиканнях на землю, а також при однофазному дотику до струмоведучих частин застосовують ПЗВ типів УЗО-22, ПЗВ-2002, ЗОУП-25, ИЭ-9801, С-881, ВД1- 63тощо.

Пристрої типу ИЭ призначені для забезпечення безпеки при роботі з ручним електрофікованим інструментом, номінальний струм якого не перевищує 10 А.

Підкреслимо, що застосування ПЗВ не може бути єдиним заходом захисту від прямого дотикуі не виключає необхідності застосування одного із вищеназваних заходів: основна ізоляція, огорожі й оболонки, бар’єри, розміщення поза зони досяжності. Разом з тим, автоматичне відключення живлення може застосовувати окремо (як єдиний захід захисту) у випадку непрямого дотику(для запобігання ураження електричним струмом при пошкодженні ізоляції).

У випадку застосування автоматичного відключення живлення для захисту від ураження електричним струмом відкриті провідні частини (корпуса електричних машин, трансформаторів, апаратів, світильників, приводи електричних апаратів, каркаси розподільних щитів, шафів, металевих оболонок кабелів, корпусів електрообладнання, металевих і залізобетонних конструкцій тощо) належить з’єднувати з РЕ-провідником відповідно особливостей системи заземлення та приєднувати до заземлювача (рис. 12, г, справа). Зокрема, в електроустановках з системою TN-C-S приєднувати РЕ-провідник до РЕN-провідника необхідно з боку живлення відносно ПЗВ.

Таким чином, для захисного автоматичного відключення живлення можна використовувати крім пристроїв захисту, які реагують на надструми, також пристрої захисту, які реагують на диференціальний струм–пристрої захисного відключення(ПЗВ).

Відповідно ПУЕ, вказані пристрої можна встановлювати в колах окремих електроприймачів, групових колах і на вводі в електроустановку. Зокрема, для додаткового захисту від прямого та непрямого дотикання в колах штепсельних розеток з робочим струмом до 32 А повинні бути встановлені ПЗВ з номінальним диференціальним струмом відключення не більше 30 мА. Виключенням з цього правила є кола штепсельних розеток з електроприймачами, які передбачають великий струм витоку (більше 10 мА). Допускається застосовувати переносні електроприймачі, обладнані штепсельними ПЗВ-вилками.

ПЗВ не слід застосовувати в електроустановках з системою TN-C(рис. 12, б, зліва). Також не допускається застосовувати ПЗВ в колах, раптове відключення яких за технологічних причин може призвести до виникненню ситуацій, небезпечних для користувача та обслуговуючого персоналу, відключенню пожежної, охоронної сигналізації тощо.

Допустимий час автоматичного відключення живлення при подвійному замиканні змінного струму на відкриті провідні частини електроустановки залежить від діючої напруги U₀ між лінійним провідником і землею та становить нормовані значення для систем ІТ(табл. 5). Також в системі TN час автоматичного відключення живлення в групових колах з робочим струмом до 32 А не повинно перевищувати значень, наведених у табл. 7.7.

Зовнішній вигляд пристоїв захисного відключення подано на рис. 7.25.

Рис. 7.25. Пристрої захисного відключення

Таблиця 7.7

Найбільший допустимий час захисного автоматичного відключення

живлення в групових колах з робочим струмом до 32 А

Для розподільних кіл, які живлять розподільні, групові та інші щити та щитки, а також групових кіл з робочим струмом більше 32 А час автоматичного відключення не повинен перевищувати 5 с. Якщо U₀  позначає номінальну діючу напругу між лінійним провідником (фазою) і землею, Z– повний опір кола замикання “фаза-нуль”, І_спр.– струм спрацьовування пристрою автоматичного відключення живлення за проміжок часу, який вказаний в табл. 4, то вказані вище вимоги виконуються при додержанні умови:

                                             Z×І_спр.£U₀ .                                                                          (7.8)

Таким чином,пристрій захисного відключення (ПЗВ) – це швидкодіючий захисний вимикач, що реагує на диференційний струм в провідниках, що підводять електроенергію до електроустановки, яка захищається.

Нерідко цей вимикач називається як вимикач диференціального струму (ВДС). За допомогою ПЗВ реалізується захисне відключення–швидкодіючий захист, що забезпечує автоматичне відключення електроустановки при виникненні в ній небезпеки ураження працівника електрострумом безаварійно діючої електроустановки, який доторкнувся до її струмопровідної частини (клеми, ділянки голого провідника (клеми, ділянки голого провідника, пошкодженої ізоляції і т. ін.).Таким чином, ПЗВ спрацьовує при ситуації, пов'язаної з витоком струму в землю.Наприклад, в однокімнатній квартирі швидше за все буде достатньо одного ПЗВ, розрахованого на струм витоку в 30 мА.

Це сучасний, ефективний засіб, покликаний захищати людей від ураження електрикою та захистумалопотужних електроустановок від виникнення пожежі, від загоряння, яке може статися в результаті протікання струму витоку.Струми витоку зазвичай мають малі значення, тому захист від КЗ і від перевантаження, яку забезпечують звичайні автоматичні вимикачі (АВ), на струми витоку не реагують.ПЗВ має бути захищене від струмів КЗ послідовним захисним пристроєм (ПЗП): автоматичним вимикачем або запобіжником, що відповідають вимогам відповідних стандартів. При цьому номінальний струм ПЗП не повинен перевищувати номінальний робочий струм ПЗВ.