Пристрої захисного вимкнення

Захист людей від уражень електричним струмом у побуті, торговельних, лікувальних, адміністративних та інших приміщен­нях, на будівельних майданчиках, сільськогосподарських об’єктах, у басейнах тощо, де можливий безпосередній чи посередній контакт людини із струмовідними частинами є найважливішим завданням, яке необхідно розв’язувати під час проектування та експлуатації мереж низької напруги. Для цього використовують цілу низку захо­дів, пов’язаних з посиленням ізоляції, вирівнюванням потенціалів, покращанням якості пристроїв уземлення тощо.

Дуже ефективним заходом є застосування пристроїв захисного вимкнення (ПЗВ). Принцип дії ПЗВ ґрунтується на вимірюванні різниці струмів її фазного L та h нульового N проводів, значення якої в нормальному режимі близьке до нуля. Під час ушкодження ізоляції напруга фазного провідника потрапляє на корпус електроприймача. У разі доторкання людини до корпусу (рис. 4.12) через її тіло виникає шлях для протікання струму. Струм небалансу ЛІ (диференційний струм), що замикається через тіло людини, у цьому разі значно зростає. Оскільки струми // та І₂ відрізняються на величину ЛІ, то й утворені ними магнітні потоки відрізняються на ЛФ. Чим більше значення струму небалансу, тим більший некомпенсований потік ЛФ. Електро­рушійна сила, що індукується у котушці трансформатора струму за певного значення ЛІ, спричиняє спрацювання вимикального реле, яке приводить у дію механізм розчеплення контактної системи. Існує поняття номінального вимикального диференційного струму ПЗВ ЛІ_Н, який спричиняє його спрацювання, і значення номінального струму /#, який ПЗВ може пропустити у тривалому режимі роботи. На номі­нальний струм розраховані силові контакти пристрою. Робочий діапа­зон диференційних струмів повинен бути у межах ЛІ—(0,5 —1,0) ЛІ_Н.

Існують ПЗВ з чутливістю до різних форм диференційного струму: змінного; змінного і пульсуючого постійного; змінного і згладженого постійного. Пульсуючий постійний струм - це струм з хвилеподібними імпульсами тривалістю понад 150° за період повто­рення імпульсів, які розділені між собою проміжками, на яких значення струму не перевищує 0,006 А. Згладжений постійний струм - постійний струм з незначними хвилеподібними пульсаціями, коефіцієнт пульсації якого не перевищує 10 %>. Для забезпечення селектив­ності захисту (порядку послідовного спрацювання ПЗВ від місця пошкодження до джерела живлення) існують ПЗВ з мінімально природною витримкою часу невимикання, з підвищеною стійкістю до струму КЗ і середньою затримкою та селективні з великою затримкою часу неспрацювання. Затримка необхідна для уникнення хибних спрацювань від зовнішніх впливів (електромагнітних завад, комутаційних перенапруг тощо). ПЗВ з затримкою неспрацювання розташовують на лініях живлення груп приймачів; при тому ПЗВ з великою затримкою - ближче до джерела живлення.

Перші повідомлення про ПЗВ, керовані диференційним стру­мом, належать до 1928 р. Рівень розвитку технологій не давав змоги досягти тоді прийнятних значень струмів та часу спрацювання. Лише в сімдесяті роки XX століття вдалося розробити апарат із струмом спрацювання до 10 мА та часом спрацювання 10 мс, який може надійно захистити людину навіть у разі прямого дотику до струмовідної частини електричного приймача. З цього часу почалось інтенсивне впровадження ПЗВ, чому сприяло розроблення та прийняття нормативних документів МЕК. Кількість встановлених ПЗВ в Європі сьогодні оцінюється на рівні до одного мільярда, внаслідок 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).

Будова ПЗВ та способи їх приєднання до мережі показані на рис. 4.13.

ПЗВ випускають у двох модифікаціях: для фіксованого монта­жу у розподільних щитах і мобільні (переносні) для індивідуальних приймачів, що вмикаються у розетку.

ПЗВ характеризують та вибирають за такими параметрами:

• кількість полюсів (двополюсні для використання у одно­фазних мережах і чотириполюсні для використання у трифазних мережах);

• номінальна напруга [/„;

• номінальний робочий струм /„;

• номінальний диференційний струм спрацювання /_д „;

• ДОПУСТИМИЙ НаСКрІЗНИЙ СТруМ Ідоп.кз,

• час вимкнення (визначається типом ПЗВ) t_euM.

ПЗВ випускають на струми /_{д ном} = 10, 30, 100, 300, та 500 мА

без витримки часу, а також з витримкою часу - селективні.

Відомо, що для виникнення загорання (займання) у точці ушкодження ізоляції достатньо потужності, що дорівнює 60 Вт. Для цього достатньо, щоб значення струму у місці ушкодження дорів­нювало 300 мА у мережі напругою 220 В. Таке пошкодження у мережі може виявити і вимкнути тільки ПЗВ й тим самим запобігти виникненню пожежі.