Лабораторная работа 4 изучение конструкции и исследование защитных характеристик устройств защитного отключения
Цель работы
Изучить принцип действия и конструкции устройств защитного отключения (УЗО).
Ознакомиться с УЗО отечественного и импортного производства. Освоить методику определения дифференциального отключающего тока УЗО.
Задание к работе
1. Изучить устройство и принцип действия УЗО.
2. Изучить схемы включения УЗО.
3. Произвести монтаж схемы включения УЗО.
4. Снять защитные характеристики УЗО.
Общие сведения
Защитное отключение – электрозащитная мера, основанная на применении быстродействующих коммутационных аппаратов, отключающих питание электроустановки при возникновении в ней тока утечки на землю, или на защитный проводник, которое могло быть вызвано непреднамеренным включением человека в электрическую цепь.
Устройства, реализующие защитное отключение, согласно действующему ГОСТ Р 53312-2009 называются устройствами защитного отключения – УЗО.
В основе действия защитного отключения как электрозащитного средства лежит принцип ограничения (за счет быстрого отключения) продолжительности протекания тока через тело человека при непреднамеренном прикосновении его к элементам электроустановки, находящимся под напряжением.
На рис. 4.1 представлены граничные кривые переменного тока промышленной частоты (сообщение Международной энергетической комиссии (МЭК) 479 , глава 2, 3 - е издание 1994 года ), характеризующие воздействие электрического тока на человека в зависимости от продолжительности времени его протекания. Необходимые пояснения к рис 4.1 приведены в табл. 4.1.
Таблица 4.1
Воздействие электрического тока на организм человека
Обозначение интервала (АС - переменного тока) |
Предельное значение тока в интервале |
Физиологическое воздействие |
1 |
2 |
3 |
АС-1 |
до 0,5 мА (прямая а) |
Обычно без ощутимого воздействия |
АС-2 |
от 0,5 мА до ломаной линии b |
Обычно без вредного физиологического воздействия |
АС-3 |
от ломаной линии b до кривой c1 |
Обычно без органического повреждения. Возможна судорога мышц и проблемы с дыханием, если ток протекает дольше 2с. Нарушение сердечной деятельности без фибрилляции сердечной мышцы наблюдается только при более продолжительном времени протекания и при более высоких значениях тока |
АС-4 |
выше кривой c1 |
Увеличивается вероятность возникновения таких опасных патологических явлений, как остановка дыхания и тяжелые ожоги |
|
|
Окончание табл. 4.1 |
1 |
2 |
3 |
АС-4-1 |
c1- c2 |
Вероятность возникновения фибрилляции сердечной мышцы 5% |
АС-4-2 |
c2- c3 |
Вероятность возникновения фибрилляции сердечной мышцы приблизительно 50% |
АС-4-3 |
выше кривой c3 |
Вероятность возникновения фибрилляции сердечной мышцы выше 50% |
Главным фактором, обуславливающим отсутствие смертельного исхода при поражении человека электрическим током, является малое время протекания электрического тока.
В специальной литературе приводится значение предельно допустимого произведения тока, протекающего по телу человека, и времени его протекания, равного 70 мА·с. При значениях сопротивления тела человека 2000 Ом и напряжения прикосновения 230 В величина тока, протекающего по телу, составит 230/2000 = 0,115 А. Время протекания тока в этом случае не должно превышать значения 0,6 с. В случае использования УЗО с номинальным отключающим дифференциальным током, равным IΔn=30 мА (рис. 4.1), значение времени отключения при касании человеком токоведущего проводника обычно находится в пределах от 10 до 30 мс, что гарантирует высокую степень безопасности.
ГОСТ Р 505713-94 (стандарт МЭК 60 364-4-41) устанавливает требования по обеспечению защиты от поражения электрическим током при эксплуатации зданий. Эта защита осуществляется применением мер, которые должны:
а) предотвратить возможность протекания тока через тело человека (изоляция токоведущих частей, уравнение потенциалов и другие);
б) ограничить величину тока, протекающего через тело человека, до безопасного значения, путем использования систем безопасного сверхнизкого напряжения;
в) быстро отключить неисправное электрооборудование от источ-ника питания (предохранители, автоматические выключатели, УЗО).
В соответствии с 413-м разделом МЭК 60 364-4-41 мерами для обеспечения защиты от косвенного прикосновения являются:
– автоматическое отключение питания за определенное время (наибольшее время, в течение которого должно произойти автоматическое отключение источника питания, нормируется исходя из данных о воздействии электрического тока на организм человека (рис. 4.1));
– применение электрооборудования класса II или с равноценной изоляцией;
– применение изолирующих (непроводящих) помещений, зон, площадок;
– использование незаземленной системы местного уравнивания потенциалов;
– электрическое разделение цепей (с помощью разделяющего трансформатора или источника питания, равноценного ему по степени обеспечения электробезопасности).
Защита посредством автоматического отключения питания в установленное время может быть использована в системах заземления типов TN, TT и IT.
В соответствии с ГОСТ Р 50571.2.94 (МЭК 364-3-93) в обозначении системы заземляющего устройства первая буква I или Т характеризует режим нейтрали трансформатора (генератора). Буква I означает, что сеть с изолированной нейтралью (нейтраль трансформатора изолирована от земли или связана с землей через очень большое сопротивление или разрядник). Буква Т означает, что нейтраль трансформатора имеет глухое заземление.
Вторая буква в обозначении системы характеризует тип соединения с землей нетоковедущих частей (корпуса) электроустановки, доступных прикосновению, которые могут оказаться случайно под напряжением. Буква Т означает прямое соединение открытых проводящих частей (корпусов) электроустановки с землей без связи их с нулевым многократно заземленным проводом, без связи их с нейтралью трансформатора.
Буква N указывает на присоединение нетоковедущих частей (корпусов) электроустановки с заземленной нейтралью (с нулевым многократно заземленным проводом) посредством PEN- или PE- проводников.
Последующие буквы характеризуют устройство нулевого защитного и нулевого рабочего проводников. Буква С означает, что функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников объединены в одном проводнике (PEN- проводнике), буква S – функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводника обеспечиваются раздельными проводниками (табл. 4.2).
Условные графические изображения на электрических схемах нулевых рабочих и нулевых защитных проводников приведены в табл. 4.2.
Таблица 4.2