Контрольные вопросы и задания

1. Для чего предназначены КРУ?

2. Какими шкафами могут комплектоваться КРУ, КРУН?

3. Назовите достоинства и недостатки КРУ с электромагнитными, масляными и вакуумными выключателями.

4. Какую установку имеют шкафы КРУ серии К-63?

5. Сколько отсеков имеет шкаф КРУН К-VI-У1?

6. Сколько отсеков входит в состав ячейки КСО-6(10)-Э1?

7. Какой выключатель используется в ячейке КСО-6(10)-Э1?

8. Каково назначение КТП?

9. Назовите классы номинальных мощностей КТП.

10. Что входит в состав вводного устройства КТП?

11. Какими аппаратами осуществляется защита отходящих линий КТП от токов короткого замыкания?

12. Объясните, каким образом происходит управление уличным освещением?

13. Какие коммутационные аппараты входят в состав КТП?

Работа 15. Устройства защитного отключения

Цель работы: изучить конструкцию и принцип действия устройства защитного отключения (УЗО).

Содержание работы

1. Ознакомиться с назначением и областью применения УЗО.

2. Изучить принцип действия и назначение основных элементов УЗО.

3. Ответить на контрольные вопросы.

Общие сведения

УЗО предназначены для защиты людей и животных от поражения электрическим током при непосредственном контакте с проводящими частями электроустановок. Кроме того, использование этого устройства позволяет предотвратить развитие пожароопасных проявлений токов утечки через изоляцию.

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. Из всех известных электрозащитных средств УЗО является единственным, обеспечивающим защиту человека от поражения электрическим током при прямом прикосновении к одной из токоведущих частей.

Принцип действия прибора основывается на сравнении токов, проходящих по фазному проводу и нулевому. Если их разница (утечка тока) выше значения указанного порога на УЗО, то дифференциальный автоматический выключатель срабатывает, отключая и фазу, и «нуль». (В трехфазных УЗО сравниваются суммы токов фаз с «нулем»). УЗО может сработать и при выключенном автомате (отключенной фазе), если по нулевому проводнику протекает ток.

В настоящее время действует международная классификация УЗО, разработанная международной электротехнической комиссией – МЭК (IEC). Принято общее название – residual current protective device – RCD.

Точный перевод – защитное устройство по разностному (дифференциальному) току.

Дифференциальный автоматический выключатель (рис. 5.51) подключается к электрической сети таким образом, чтобы поля, наводимые фазой и нейтралью и проходящие через сердечник устройства, были противоположно направлены, вследствие чего они компенсируют друг друга. В случае возникновения утечки величина токов, текущих по нейтрали и по фазе, становится неравной, т.е. нарушается баланс компенсации, и в обмотке сердечника начинает течь ток, значение которого оценивает реле разностного тока R. При превышении определенного порога реле разрывает цепи.

Рис. 5.51. Внешний вид дифференциального автоматического выключателя

Работа УЗО также построена на законе индукции. В обычном состоянии арматура, которая является приводом расцепителя, удерживается в состоянии равновесия полем постоянного магнита, с одной стороны, и пружиной – с другой. В случае возникновения утечки ток, возникающий в катушке тороида, начинает протекать через катушку реле разностного тока и наводит в сердечнике поле. Как результат, пружина приводит к срабатыванию расцепителя.

Как правило, УЗО предполагают возможность работы в одно- или трехфазной сети. Если в доме (квартире) не возникает большой нагрузки и тока 32 А достаточно, можно пользоваться однополюсным УЗО. Но наличие большого количества электроприборов со значительным энергопотреблением потребует установки в квартирный или этажный распределительный щиток трехполюсного УЗО.

Функционально УЗО можно определить как быстродействующий защитный выключатель, реагирующий на дифференциальный ток в проводниках, подводящих электроэнергию к защищаемой электроустановке.

Основным блоком УЗО является дифференциальный трансформатор тока 1. (рис. 5.52). Пусковой орган (пороговый элемент) 2 выполняется на чувствительных магнитоэлектрических реле прямого действия или электронных компонентах. Исполнительный механизм 3 включает в себя силовую контактную группу с механизмом привода. В нормальном режиме, при отсутствии дифференциального тока – тока утечки, в силовой цепи по проводникам, проходящим сквозь окно магнитопровода трансформатора тока 1, протекает рабочий ток нагрузки. Проводники, проходящие сквозь окно магнитопровода, образуют встречно включенные первичные обмотки дифференциального трансформатора тока. Если обозначить ток, протекающий по направлению к нагрузке, как I₁, а от нагрузки как I₂, то можно записать равенство I₁ = I₂.

Рис. 5.52. Принцип действия УЗО: 1 – дифференциальный трансформатор тока; 2 – пусковой орган; 3 – исполнительный механизм

Равные токи во встречно включенных обмотках наводят в магнитном сердечнике трансформатора тока равные, но векторно встречно направленные магнитные потоки Ф₁ и Ф₂. Результирующий магнитный поток равен нулю, ток во вторичной обмотке дифференциального трансформатора также равен нулю. Пусковой орган 2 находится в этом случае в состоянии покоя. При прикосновении человека к открытым токопроводящим частям или к корпусу электроприемника, на который произошел пробой изоляции, по фазному проводнику через УЗО кроме тока нагрузки I₁ протекает дополнительный ток – ток утечки (I_∆), являющийся для трансформатора тока дифференциальным (разностным). Неравенство токов в первичных обмотках (I₁ + I_∆ в фазном проводнике и I₂, равный I₁, в нулевом рабочем проводнике) вызывает небаланс магнитных потоков и как следствие возникновение во вторичной обмотке трансформированного дифференциального тока. Если этот ток превышает пороговое значение уставки элемента пускового органа 2, последний срабатывает и воздействует на исполнительный механизм 3. Исполнительный механизм, обычно состоящий из пружинного привода, спускового механизма и группы силовых контактов, размыкает электрическую цепь. В результате защищаемая УЗО электроустановка обесточивается. Для осуществления периодического контроля исправности (работоспособности) УЗО предусмотрена цепь тестирования 4. При нажатии кнопки «Тест» искусственно создается отключающий дифференциальный ток. Срабатывание УЗО означает, что оно в целом исправно.