6.3.4. Пристрої захисного вимкнення

Захист людей від уражень електричним струмом в побуті, торгівельних, лікувальних, адміністративних та інших приміщеннях, на будівельних майданчиках, сільськогосподарських об’єктах, в басейнах тощо, де можливий безпосередній чи посередній контакт людини і з струмовідними частинами є найважливішою задачею, яку необхідно вирішувати під час проектування та експлуатації мереж низької напруги. Для цього використовують цілу низку заходів, пов’язаних з посиленням ізоляції, вирівнюванням потенціалів, покращенням якості пристроїв уземлення тощо. Дуже ефективним заходом є застосування пристроїв захисного вимкнення (ПЗВ), для побудови яких використовувались раніше різні принципи. Найбільш вдалими виявилися ПЗВ, в основу принципу дії яких покладено вимірювання суми струмів приєднання, значення якого в нормальному режимі дорівнює струму небалансу (витоку) й близьке до нуля. Під час пошкодження ізоляції чи пробою на корпус струм небалансу (диференційний струм) значно зростає, перевищує уставку і пристрій вимикається. Перші повідомлення про такі ПЗВ, керовані диференційним струмом, відносяться до 1928 р. Рівень розвитку технологій не дозволяв досягти тоді прийнятних значень струмів та часу спрацювання. Лише в сімдесяті роки ХХ століття вдалося розробити апарат із струмом спрацювання до 10мА та швидкодією порядку 10 мс, який може надійно захистити людину навіть у випадку прямого дотику. З цього часу почалось інтенсивне впровадження ПЗВ, чому сприяло розроблення та прийняття нормативних документів МЕК. Кількість встановлених ПЗВ в Європі на сьогодні оцінюється на рівні до одного мільярда, в результаті чого (разом з іншими заходами) досягнуто зменшення електротравматизму більше, ніж на порядок (з 30-40 смертельних випадків на 1 мільйон жителів на рік до 1 – 0,6).

Рис 6.22. Конструкція, характеристики, принципова схема двополюсного та чотириполюсного вимикача навантаження з ПЗВ

Принцип дії ПЗВ, керованих диференційним струмом, зрозуміло з викладеного вище, а склад ПЗВ, конструктивне виконання та способи їх приєднання до мережі показані на рис.6.22.

ПЗВ характеризують та вибирають за наступними параметрами:

• кількість полюсів;

• номінальна напруга U_ном;

• номінальний робочий струм І_ном;

• номінальний диференційний струм спрацювання І _ном

• допустимий наскрізний струм І_доп.кз.

• час вимкнення (визначається типом ПЗВ) t_вим.

ПЗВ випускають на струми І _ном = 10, 30, 100, 300, та 500 мА без витримки часу, а також з витримкою часу – селективні.

Відомо, що для виникнення полум’я в точці пошкодження ізоляції достатньо виділення потужності, рівної 60 Вт, значення струму при 220 В – 300мА. Таке пошкодження може виявити і вимкнути тільки ПЗВ й запобігти тим самим виникненню пожежі.

Використання ПЗВ в мережах НН регламентоване новими Правилами будови електроустановок [6.1] й детально розглянуто в [6.9].

6.3.5. Пристрої захисту від перенапруг

В процесі експлуатації в мережах НН час від часу виникають перенапруги, спровоковані грозовою атмосферною діяльністю та комутацією потужних реактивних елементів. Дуже чутливими до перенапруг є коштовне електронне обладнання та комунікаційні мережі, а основні збитки, крім пошкодження обладнання, можуть бути пов’язані з втратою чи спотворенням важливої технічної та економічної інформації.

Для обмеження цих перенапруг застосовують зовнішній та внутрішній захист. Вважають, що зовнішній захист забезпечує 50% захисту від прямих уражень блискавок, а від решти впливів повинен захищати внутрішній захист, який виконується з використанням спеціальних приладів – розрядників (або обмежувачів перенапруг) НН. Їх виробництво та застосування регламентовано відповідними нормами МЕК.

Згідно з цими нормами розрізняють розрядники наступних класів [6.10]:

• класу А – іскрові розрядники для зовнішніх повітряних вводів;

• класу В (І) – розрядники 1-го ступеню внутрішнього захисту з обмеженням перенапруг в мережі 0,4 кВ до 4 кВ;

• класу С (ІІ) – розрядники 2-го ступеню внутрішнього захисту з обмеженням перенапруг до 2,5 кВ;

• класу Д (ІІІ) – розрядники 3-го ступеню внутрішнього захисту з обмеженням перенапруг до 1,5 кВ.

Рис.6.23. Схема розташування розрядників в мережі типу TN-C-S

Основою захисних елементів є варистори, а також газорозрядні прилади. Конструктивно розрядники виробляють в системі модульних пристроїв з монтажем на рейці DІN для трифазних мереж з різними системами заземлення та однофазних відгалужень. Вони характеризуються наступними параметрами:

• номінальна напруга;

• номінальний струм спрацювання;

• максимальний струм спрацювання;

• рівень залишкової напруги;

• час спрацювання;

• найбільший супровідний струм;

• опір ізоляції.

Приклад схеми розташування розрядників в мережі типу TN-C-S наведено на рис.6.23, з якого видно принципи їх вибору й розподілу. Для забезпечення нормальної роботи захисту від перенапруг необхідно, щоб відстань між розрядниками різних класів була не менше 10 метрів. Якщо цю умову виконати неможливо, слід використовувати спеціальні індуктивні пристрої, які забезпечують еквівалентне продовження мережі.