6. Защитное отключение

Защитным отключением называется автоматическое отключение электроустановок при однофазном (однополюсном) прикосновении к частям, находящимся под напряжением, недопустимым для человека, и (или) при возникновении в электроустановке тока утечки (замыкания), превышающего заданные значения.

Полное время отключения аварийного участка сети  при этом должно быть не более 0,2 с.

Устройства, реализующие защитное отключение, называют устройствами защитного отключения - УЗО

Принцип работы УЗО состоит в постоянном контроле входного сигнала и сравнении его с наперед заданной величиной (уставкой). Если входной сигнал превышает уставку, то устройство срабатывает и отключает защищенную электроустановку от сети.

В качестве входных сигналов устройств защитного отключения используют различные параметры электрических сетей:

- напряжение корпуса относительно земли,

- дифференциальный (остаточный) ток,

- ток замыкания на землю,

- напряжение нулевой последовательности

- др.

Схема УЗО, реагирующего на потенциал корпуса

1 – корпус электроустановки; 2 – автоматический выключатель; 3 - отключающая катушка; 4 – сердечник катушки; 5 – реле максимального напряжения; R_З – сопротивление защитного заземления; R_В – сопротивление вспомогательного заземления; I_З – ток замыкания; I_р – ток, протекающий через реле

При замыкании на корпус защитное заземление R_з снизит потенциал корпуса относительно земли до величины U_кор=I_зR_з.

Если по каким-либо причинам окажется, что

U_кор > U_{кор_доп} ,

(где U_{кор_доп} - потенциал корпуса, при котором напряжение прикосновения не превышает допустимого)

то срабатывает реле 5, которое своими контактами замкнет цепь питания катушки коммутационного аппарата и произойдет отключение поврежденной электроустановки от сети.

Узо дифференциального типа

1. Дифференциальный трансформатор тока;

2 - Пусковой элемент;

3 - Исполнительный механизм;

4 - Кнопка «Тест» для контроля исправности УЗО;

I1 , I2 - токи в линии (первичные обмотки дифференциального трансформатора);

I_D – ток утечки;

Ф1 , Ф2 - магнитные потоки.

Нормальный режим

При исправности контролируемой линии (ток I_D =0) токи во встречно включенных первичных обмотках дифференциального трансформатора равны между собой. Из-за того, что равные магнитные потоки идущие навстречу друг другу взаимовычитаются (то есть результирующий магнитный поток равен нулю), то во вторичной катушке не возникает электромагнитное поле, а значит и не возникает напряжение (ЭДС) способное воздействовать на реле, на основе которого собран пусковой механизм.

Аварийный режим

При возникновении тока утечки I_D на защищаемой (контролируемой) линии нарушатся равенство токов I₁ и I₂ в первичных обмотках дифференциального трансформатора 1. Вследствие этого возникает электромагнитное поле во вторичной  обмотке дифференциального трансформатора. То есть, во вторичной обмотке возникает напряжение, величина которого зависит от величины тока утечки. Если ток утечки превышает уставку, то срабатывает реле пускового элемента 2, который воздействует на исполнительный механизм 3, отключающий контактную группу, обесточивая, таким образом, защищаемую линию.

УЗО требует ежемесячной проверки, которая осуществляется нажатием кнопки «Тест». При этом происходит замыкание электроцепи, эмитирующей искусственную утечку тока и срабатывание устройства защитного отключения.

На рисунке приведена схема прикосновения человека к нетоковедущим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением вследствие пробоя изоляции.