Блок утечки тока – Блок утечки тока Abb F202, 2 полюса

Что такое утечка тока и каковы причины её возникновения?

В идеальной электрической цепи сопротивление изоляции стремится к бесконечности. К сожалению, на практике не все так однозначно. Какой бы качественной не была изоляция провода или других токоведущих элементов оборудования, это конечная величина, а, следовательно, даже при штатной работе происходит незначительная утечка тока. Ситуация в корне меняется, когда этот параметр превышает установленные нормы, чем это грозит и как определить утечку Вы узнаете прочитав статью.

Что такое утечка тока и чем она опасна

Эквивалентная схема 3-х фазной электросети с изолированной нейтралью

Начнем с терминологии. Точное определение этого явления описано в ГОСТ 61140 2012 и ГОСТ 30331.1 2013, далее дословно: «Электрический ток, протекающий в землю, открытые, сторонние проводящие части и защитные проводники при нормальных условиях». Для более детального описания явления приведем в качестве примера эквивалентную схему 3-х фазной электрической сети IT (изолированная нейтраль).

Обозначения:

• А, В, С – фазы сети.
• R_a, R_b, R_с – величина активного сопротивления между землей и каждой фазой.
• С_а, С_b, С_с – параметры емкости линий относительно земли.
• U_a, U_b, U_c – напряжение каждой из фаз по отношению к земле.
• I_a, I_b, I_c – токи утечки.

В приведенном примере активное сопротивление R_a, R_b, R_с не стремиться к бесконечности, а вполне измеряемая величина. Соответственно и токоведущих проводников емкость относительно земли (С_а, С_b, С_с) будет какую-то величину больше нуля. Следовательно, в токоведущих частях с напряжениями U_a, U_b, U_c будут образовываться токи утечки I_a, I_b, I_c.

Пути таких токов напрямую зависят от того, какой тип заземления используется в системе. В приведенном примере с изолированной нейтралью (IT), утечка происходит через изоляцию проводов в токопроводящие элементы оборудования. Из них по проводникам, соединенным с ЗУ, уходит в зону растекания (локальную землю).

В системах с глухозаземленной нейтралью (TN) ток утечки по шине PEN течет до ЗУ на вводе электропитания.

Опасность утечки

Пока ток утечки соответствует принятым нормам, он не представляет серьезной опасности. Когда сопротивление изоляции снижается, например, при ее повреждении, ток утечки резко возрастает и может стать опасным для человека. На 1-й части рисунка 2 схематически изображен путь тока утечки (I_у) при касании человеком корпуса электроустановки, в которой повреждена изоляция корпуса R_и

Рисунок 2. Опасность утечки

При заземлении корпуса электроустановки (см. 2-ю часть рис.2) поражение электротоком при касании не происходит, поскольку утечка пойдет по пути наименьшего сопротивления. Но в этом случае в месте крепления защитного проводника (отмечено на рисунке красным кругом) может наблюдаться интенсивное выделение тепла, что провоцирует возникновение пожара.

Причины возникновения утечки тока

Из приведенной выше информации мы выяснили, что утечка происходит всегда, даже при штатной работе электрического оборудования. Опасность представляет превышение нормальных показателей. Давайте рассмотрим ситуации, когда превышаются допустимые нормы дифференциальных токов, чтобы установить причины возникновения неисправности.

С электроприбора в квартире или доме

Опасное напряжение может появиться на корпусе бытового электроприбора, например, накопительного нагревателя воды (бойлера) или стиральной машины. Как правило, причина этого нарушение целостности одного из ТЕНов или механическое повреждение изоляции. К чему приведет пробой на корпус, зависит от системы заземления жилого помещения. Рассмотрим варианты с трехпроводным подключением стиральной машины в системе TN-C-S и двухпроводное подключение при заземлении TN-C.

Рисунок 3. Пробой на корпус в системах: А) TN-C-S; В) TN-C

Как видно из рисунка в случае пробоя на заземленный корпус ток утечки будет на шину-PE, что приведет к срабатыванию электромагнитной или тепловой защиты автоматического выключателя, установленного на линию питания электроустановки.

При двухпроводном подключении утечка тока не вызовет срабатывание АВ и стиральная машина будет продолжать работать, пока не образуется дифференциальный ток. Это может произойти в случае одновременного касания корпуса электроустановки и заземленного элемента конструкции здания или труб водоснабжения. Ток утечки в этом случае пойдет от корпуса через тело человека на землю (см. В рис.3). Величины тока в образованной цепи будет недостаточно для срабатывания АВ, но УЗО или диффавтомат обнаружит утечку и произведет отключение оборудования.

В скрытой электропроводке в доме или квартире

Причины утечки в скрытых проводках напрямую связаны со снижением уровня изоляции токоведущих жил кабеля. Это может быть вызвано следующими причинами:

1. Превышение допустимого срока службы проводки. Это довольно распространенное явление в домах возведенных 30-40 лет назад и более давних постройках. Согласно нормативным документам (в частности ВСН 58 88) срок эксплуатации срытых электропроводок, выполненных кабелем с медными токоведущими жилами, не может превышать 40 лет. Для алюминиевых проводов установлен срок службы не более 30 лет.
2. Нарушения режимов эксплуатации. Если проводка подвергалась перегрузке, то велика вероятность разрушения изоляции вследствие нагрева токоведущих жил.
3. Механические повреждения изоляции провода. Они могут быть нанесены из-за не соблюдения технологии монтажных работ или впоследствии при сверлении стен.

Причины повреждения изоляции кабеля скрытой проводки

Не следует надеяться на постоянную величину сопротивления изоляции, при малейших подозрениях следует проверить этот показатель.

В автомобиле

Рассматриваемое нами явление нередко наблюдается и в электросети автомобиля. Причем вероятность утечки может не зависеть марки авто и его состояния. Результат потери тока во всех случаях приводит к одному итогу – разряду аккумулятора. Предлагаем рассмотреть наиболее вероятные причины утечки тока в электрической сети автотранспортного средства.

С аккумулятора

Основные функции АКБ заключаются в запуске мотора автомобиля и обеспечении питания внутренней сети, в тех случаях, когда генератор не справляется с этой задачей. Подзарядка аккумуляторной батареи производится в процессе работы двигателя, также вращающего генератор. У припаркованной машины с выключенным ДВС разряд АКБ происходит за счет питания подключенной электроники (например, сигнализации) и допустимого тока утечки.

Если недавно заряженный аккумулятор быстро разрядился, не спешите сваливать на него всю вину, вполне возможно, что произошло превышение допустимой величины утечки по следующим причинам:

1. Повреждение изоляции бортовой сети, КЗ в блоке предохранителей.
2. Неправильно подключенная электроника и/или сигнализация потребляет ток сверх установленной нормы.
3. Загрязнение или окисление клемм аккумулятора.
4. Подключение дополнительных электрических приборов.

Плохой контакт клемм АКБ — одна из причин ее быстрого разряда

Как измерить заряд автомобильного аккумулятора и его утечку, было описано на нашем сайте.

Через генератор

Как показывает практика, довольно часто причина утечки через генератор связана с «пробитием» одного из диодов выпрямительного блока. На представленном ниже рисунке приведена упрощенная схема подключения АКБ к генератору, в котором «пробит» один из силовых диодов.

Путь тока утечки через поврежденный выпрямительный диод

Как производить поверку генератора, можно прочитать на нашем сайте.

Через сигнализацию

Практически все современные системы охраны для понижения потребления электричества с целью снижения разряда батареи переходят в режим «сна». Иногда может возникнуть сбой ПО или произойти другая неисправность, устранить которую довольно сложно. В результате сигнализация потребляет ток сверх допустимой нормы, что приводит к разряду АКБ. Особенно в этом замечена китайская продукция.

С диодов, транзисторов, конденсаторов

В данных радиоэлементах всегда присутствует незначительный уровень тока утечки, его показатели указываются в даташит к каждому компоненту. При выходе из строя транзистора, диода или конденсатора этот показатель может существенно увеличиться.

Последствия

Как мы уже говорили, протекание дифференциальных токов происходит даже при наличии изоляции должного уровня. Из-за их низкой величины не возникает деструктивных последствий. Ситуация в корне изменяется, когда утечка превышает допустимую норму.

В таких случаях возможны следующие последствия:

• Угроза поражения электротоком.
• Вероятность возникновения пожара.
• Протекание дифференциального тока в сети приводит к тому, что даже при отключенных потребителях электроэнергии по показаниям приборов учета будет наблюдаться расход электричества.
• Электрический ток, проходя через неизолированные токопроводящие конструкции, вызывает их ускоренную коррозию. Что можно наглядно наблюдать на клеммах аккумуляторных батарей.
• Утечка в бортовой сети автомашины может вызвать воспламенение проводки и практически всегда становится причиной разряда аккумуляторной батареи, что создает проблемы цепи зажигания.

Перечисленных последствий вполне достаточно, чтобы осознать опасность дифференциального тока, поэтому поговорим о способах защиты и устранении утечки.

Средства защиты

Самый надежный способ защиты в рассматриваемой ситуации – установка на линию питания УЗО или диффавтомата. Эти устройства произведут разрыв цепи питания, как только произойдет утечка, останется только приступить к ее поиску и устранению.

Не менее эффективно действует подключение корпусов электрических приборов к шине заземления (PE), если имеется такая возможность.

Найти подробную информацию по выбору и установке УЗО, АВ, диффавтоматов, а также получить сведения о заземлении электрооборудования, Вы сможете на нашем сайте.

Как проверить и найти ток утечки своими руками

Приведем несколько косвенных способов, позволяющих обнаружить утечку:

• Если при отключении от сети всех постоянных потребителей электрической энергии, счетчик продолжить регистрировать расход электроэнергии, значит необходимо приступать к поиску и устранению неисправности. То есть, ищите утечку.
• При наличии бойлера вода, поступающая с кранов, вызывает ощущение прохождения электричества.
• Срабатывает защита УЗО или диффавтомата.
• В системе TN-C-S происходит отключение АВ.
• Быстро разряжается аккумулятор автомобиля.

Теперь перейдем к более точным измерениям, для этого могут понадобиться следующие инструменты:

• Простой или бесконтактный пробник напряжения. С их помощью можно определить наличие напряжения на корпусе бытовых приборов или смесителях, то есть, обнаружить утечку.
• Токоизмерительные клещи, вместо них можно использовать мультиметр с режимом амперметра. При помощи этих инструментов снимаются показания амперметра, что позволяет измерить дифференциальные токи. После проведения измерений показатели прибора (амперметра) сравниваются с допустимыми параметрами. Обратим внимание, что контакты амперметра могут быть не приспособлены для замера больших величин, в таких случаях токовые клещи более удобны.
• Авометр (необходим для проверки изоляции). Диапазон измерения выставляется в мегаомах, если сопротивление несколько сот кОм, то это говорит о недостаточной изоляции.

И несколько видео по теме (пример того, как искать утечку тока в автомобиле):

Внимание! Измерение сопротивления должно проводиться при полном отключении источника питания, то есть нуля и фазы для переменно напряжения и плюса и минуса в системах постоянных токов. Рекомендуется перед проверкой изоляции провести замеры в режиме измерения постоянного или переменного напряжения (в зависимости от типа сети).

Советуем также почитать:

www.asutpp.ru

F202 AC-25/0,03 Блок утечки тока (УЗО) 2-полюс. 25A 30mA, тип АC ABB 2CSF202001R1250 – цена, фото, отзывы

Описание товарной позиции 2CSF202001R1250 от производителя ABB

Дифференциальный выключатель F202 AC-25/0,03 типа AС, предназначен для защиты от переменного синусоидального тока утечки на землю и защиты при прикосновении в цепях переменного тока с напряжением до 400 Вольт и номинальном токе 40 Ампер. Номинальный отключающий дифференциальный ток этой модели составляет 30 миллиампер. Максимальное сечение подключаемых кабелей — 25 кв. мм. Для обеспечения максимальной безопасности пользователя дифференциальный выключатель имеет визуальный индикатор реального положения контактов.

Дифференциальный выключатель предназначен для крепления на дин-рейку имеет 2 полюса и занимает на дин-рейке, соответственно, 2 DIN-модуля. Для данной модели дифференциального выключателя имеется возможность подключения дополнительных аксессуаров, таких как дополнительные, вспомогательные и сигнальные контакты, дистанционные расцепители минимального или максимального напряжения, моторные приводы или блоки автоматического повторного включения.

Диапазон рабочих температур дифференциального выключателя от -25 °C до +55 °C. Оригинальный выключатель дифференциального тока имеет лазерную маркировку знаков сертификации, схему подключения и технические характеристики на видимой области корпуса. В целях обеспечения непрерывности питания электроустановки вашего дома данный выключатель может быть соединен с блоком автоматического повторного включения F2C-ARI.

Номин. напряжение	230 … 440 В
Способ монтажа	DIN-рейка
Возможна дополнительная комплектация	Да
С рег-кой задержки	Нет
Номин. ток	25 А
Глубина монтажн. встраиваемая	75.8 мм
Макс. потери мощности	1
Количество модулей (модульная ширина)	2
Тип тока утечки	Переменный (AC)
Степень защиты	IP2X
Селективная защита	Нет
Кратковременная задержка срабатывания	Нет
Номин. ток утечки	0.03 А
Прочность импульсная	0.25 кА
Номин. отключающая способность	1 кА
Кол-во полюсов	2
Тип срабатывания	AC
Макс. сечение кабеля	25

www.asberg.ru

дифавтомат или УЗО?» – Яндекс.Знатоки

Дифавтомат позволяет достичь одновременно несколько ступеней защиты:

1. защита от короткого замыкания;

2. защита от перегрузок;

3. защита от удара электрическим током.

Автоматический выключатель дифференциального тока или дифавтомат — это прибор, объединяющий в одном корпусе свойства автоматического выключателя и УЗО. Проще говоря, он позволяет защищать электрическую цепь от напряжения перегрузки и токов короткого замыкания (свойства автоматического выключателя) и от токов утечки (свойства УЗО), позволяя защитить человека от возможного удара электрическим током и предупредить возможность возгорания в результате повреждения изоляции электрической проводки электроустановки.

В корпусе дифференциального автомата сосредоточено вместе УЗО и автоматический выключатель. Работа дифавтомата полностью аналогична работе УЗО + автоматический выключатель. Установкадифавтомата экономит место в электрическом щитке и упрощает работу по установке приборов.

По цене у УЗО и дифавтомата конечно есть отличия. Хорошего качества узо в связке с автоматическим выключателем российского производства стоит, конечно, дороже, чем такого же качества дифференциальный автомат. Импортные приборы такого же класса стоят, конечно, дороже приборов российского производства, но и по качественные показатели у них выше. Отечественный производитель в принципе выпускает неплохую продукцию, но проигрывает в такой главной характеристике как время срабатывания и уступают в качестве корпусов.Что выбрать УЗО или дифавтомат, особенности, которые стоит учитывать при выборе.

Как следствие того, что дифференциальный автомат, является устройством универсальным, то при срабатывании дифавтомата невозможно определить по какой причине сработало отключение (утечка, короткое замыкание или перегрузка).

Большим плюсом является удобство монтажных работ. Посудите сами, электромонтажные работы обычно ведутся в очень стесненных условиях (электрические шкафы, щитки) и как важно электрику закрутить на два или четыре винта меньше. Да и надежность никто не отменял, всем известно, что чем меньше соединений, тем надежнее схема.

С другой стороны в ремонте дешевле применение пары УЗО автоматический выключатель. Если что-то сломается можно поменять отдельно, а дифференциальный автомат нужно будет менять полностью.

В любом случае при проектировании схемы электропроводки нужно подходить индивидуально. Так для квартир выбор между парой УЗО автоматический выключатель и дифференциальным автоматом разницы почти не имеет. Другое совсем дело обстоит с частными домами и коттеджами. Тут надо смотреть и выбирать по максимальной нагрузке, куда можно поставить автоматический выключатель дифференциального тока, а куда пару устройство защитного отключения автомат.

yandex.ru

Fh302 AC-25/0,03 Блок утечки тока (УЗО) 2-полюс. 25A 30mA, тип АC ABB 2CSF202004R1250 – цена, фото, отзывы

Описание товарной позиции 2CSF202004R1250 от производителя ABB

Дифференциальный выключатель Fh302 AC-25/0,03 типа AС, предназначен для защиты от переменного синусоидального тока утечки на землю и защиты при косвенном или прямом прикосновении к цепям переменного тока с напряжением до 400 Вольт и номинальном токе 25 Ампер. Номинальный отключающий дифференциальный ток этой модели составляет 30 миллиампер. Максимальное сечение подключаемых кабелей — 25 кв. мм. Для обеспечения максимальной безопасности пользователя дифференциальный выключатель имеет визуальный индикатор реального положения контактов. Дифференциальный выключатель предназначен для крепления на дин-рейку имеет 2 полюса и занимает на дин-рейке, соответственно, 2 DIN-модуля.

Диапазон рабочих температур дифференциального выключателя от -25 °C до +55 °C. Оригинальный выключатель дифференциального тока имеет лазерную маркировку знаков сертификации, схему подключения и технические характеристики на видимой области корпуса. В целях обеспечения непрерывности питания электроустановки вашего дома данный выключатель может быть соединен с блоком автоматического повторного включения.

Номин. напряжение	230 … 440 В
Способ монтажа	DIN-рейка
Возможна дополнительная комплектация	Да
С рег-кой задержки	Нет
Номин. ток	25 А
Глубина монтажн. встраиваемая	75.8 мм
Количество модулей (модульная ширина)	2
Тип тока утечки	Переменный (AC)
Степень защиты	IP2X
Селективная защита	Нет
Кратковременная задержка срабатывания	Нет
Номин. ток утечки	0.03 А
Кол-во полюсов	2
Тип срабатывания	AC
Макс. сечение кабеля	25

www.asberg.ru

3.6. Защитное отключение

В состав аппаратуры защитного отключения входят коммута­ционный аппарат (автоматический выключатель) и аппарат защиты от утечек тока (реле утечки). Реле утечки реагирует на снижение сопротивления изоляции сети ниже допустимой ве­личины в случае прикосновения человека к токоведущим ча­стям, а также на появление тока утечки, опасного в отношении открытого искрения в условиях взрывоопасной подземной атмо­сферы.

В настоящее время в шахтах и рудниках применяются аппа­раты защиты от утечек типа УАКИ, предназначенные для се­тей напряжением 127, 380 и 660 В, имеющих емкость до 1 мкФ/фаза. Принцип работы схем этих аппаратов одинаков (схемы отличаются только конструкцией делителей напряже­ния), но уставки отключающих сопротивлений этих аппара­тов различны (табл. 3.3). Поэтому достаточно рассмотреть аппарат УАКИ-660, принципиальная схема которого представ­лена на рис. 3.9.

В схеме аппарата типа УАКИ трехфазный выпрямитель об­разован диодами VD1—VD6 и питается от делителя, образо­ванного резисторами R1—R3 и R5—R10. Между общей точкой диодов 0 ₁ и нулевой точкой звезды делителя напряжения 0₂ существует выпрямленное напряжение, являющееся оператив­ным напряжением цепи защиты. При высоком уровне сопро­тивления изоляции и практическом отсутствии утечек под дей­ствием этого напряжения по обмоткам / и 2 реле К протекает вспомогательный ток. Числа витков и сопротивления обмоток 1 и 2 выбраны так, что при R_с→∞ и R→∞ создаваемые этими обмотками магнитные потоки равны. Обмотки включены встречно, поэтому их результирующее воздействие на реле равно нулю, и реле находится в нейтральном состоянии.

При снижении уровня сопротивления изоляции и появлении утечки возникает проходящий через обмотку 1 оперативный ток, величина которого зависит от сопротивления изоляции сети. При дальнейшем снижении сопротивления изоляции опе­ративный ток увеличивается, а значение вспомогательного тока, проходящего через диод VD7, уменьшается. Если оперативный ток по величине станет больше вспомогательного, этот диод запирается. При этом составляющая тока, определяемая сопро­тивлением изоляции, протекает по обмотке 2 реле, а образо­вавшаяся разность магнитных потоков обмоток 1 и 2 приводит к срабатыванию реле К и замыканию его контакта в цепи не­зависимого расцепителя ОК автоматического выключателя. В результате сеть с поврежденной изоляцией отключается.

Рис. 3.9. Принципиальная электрическая схема аппарата защиты от утечек УАКИ-660,

Рис. 3.10. Принципиальная электрическая схема аппарата защиты АЗЛК

Для уменьшения емкостных токов утечки в аппаратах УАКИ-380 и УАКИ-660 применен компенсатор емкости в виде дросселя Др с воздушным зазором в магнитопроводе. Дроссель Др зажимом 1 присоединен к нулевой точке звезды, образо­ванной конденсаторами С2—С4 по 1 мкФ каждый, создаю­щими искусственную нейтраль сети и служащими для предот­вращения замыкания на землю оперативного выпрямленного тока. Вторым своим зажимом дроссель Др присоединен через конденсатор С = 20 мкФ к земле. Дроссель Др имеет обмотку с двумя отпайками 2 и 3,’позволяющими регулировать значе­ние индуктивности в зависимости от суммарной протяженности защищаемой сети. Отпайка 3 используется при емкости сети до 0,5 мкФ/фаза, отпайка 2 — при емкости в пределах 0,5— 1 мкФ/фаза.

Кнопка S служит для проверки исправности защиты вклю­чением между сетью и землей проверочного резистора R4. Для того чтобы кроме исправности аппарата при проверке можно было убедиться в наличии соединения схемы аппарата с землей (при нарушении которого прекращается действие защиты от утечек), кнопка S присоединяется к специальному дополнительному заземлению Дз, которое должно быть распо­ложено на расстоянии не менее 5 м от местного заземле­ния.

Для условий угольных шахт, опасных по газу или пыли, предназначены аппараты защиты АЗАК, позволяющие осу­ществлять автоматическую компенсацию емкостной составляю­щей токов утечки в подземных электрических сетях перемен­ного тока напряжением 380 и 660 В.

На рис. 3.10 приведена принципиальная, электрическая схема аппарата АЗАК, состоящая из устройств защиты от то­ков утечки I и автоматической компенсации емкостных токов утечки ІІ.

Устройство автоматической компенсации состоит из компен­сирующего дросселя ДрЗ; трехфазного дросселя-трансформа­тора TV4; усилителя переменного тока, собранного на транзи­сторах VT2—VT4, измерительного генератора; источника пита­ния, включающего в себя диоды VD1—VD6, конденсатор С1, резисторы R13, R29 и стабилитроны VD8, VD10. Компенсирую­щий дроссель ДрЗ представляет собой дроссель насыщения с положительной обратной связью. Его магнитопровод собран из Ш-образных пластин. На крайних стержнях магнитопро-вода дросселя помещаются обмотки переменного тока / и 2, имеющие одинаковое число витков и соединенные согласно. По­этому при отсутствии тока в обмотке управления, помещенной на среднем стержне магнитопровода, магнитный поток в этом стержне и, следовательно, переменное напряжение на обмотке управления дросселя отсутствуют. Компенсирующий дроссель ДрЗ с помощью дросселя-трансформатора TV4 и разделитель­ных конденсаторов СІІ-С14 присоединяется между фазами сети и землей, т. е. параллельно емкостям фаз сети относи­тельно земли.

Изменяя величину индуктивности дросселя ДрЗ, можно настроить параллельный колебательный контур, образованный емкостями фаз сети относительно земли и индуктивностью самого дросселя, на резонансную частоту 50 Гц. При этом ем­костная составляющая тока утечки будет скомпенсирована. Из­менение индуктивности компенсирующего дросселя ДрЗ произ­водится постоянным током управления, протекающим в его об­мотке W. При этом на переменный магнитный поток в крайних стержнях магнитопровода дросселя накладывается постоянный магнитный поток. В результате в одном из крайних стержней эти потоки складываются и при определенной величине сум­марного потока этот стержень насыщается, что приводит к из­менению индуктивности дросселя. Регулирование тока управле­ния дросселя производится двухкаскадным усилителем, собран­ным на транзисторах VT2—VT4. В цепь нагрузки выходного каскада усилителя через выпрямительный мост включена об­мотка управления дросселем, который настраивается в резо­нанс с фактической емкостью сети.

Измерение емкости фаз сети относительно земли произво­дится измерительным генератором, собранным на транзисторе VT1. Измеряемая емкость сети через конденсаторы С7, С9, С10, С15—С17 и дроссель Др2 подключена параллельно рези­стору R12 отрицательной обратной связи по переменному току измерительного генератора. Изменение емкости сети вызывает соответствующее изменение напряжения на колебательном кон­туре, образованном емкостью конденсатора С5 и индуктивно­стью обмотки трансформатора TV1. Напряжение, определяе­мое величиной емкости сети, усиливается и подается на об­мотку управления компенсирующего дросселя, устанавливая необходимую индуктивность последнего.

Влияние напряжения смещения нейтрали на работу измери­тельного генератора практически исключается применением дросселя Др1, который для частоты 50 Гц практически пред­ставляет короткозамкнутую цепь. Поэтому все напряжение сме­щения нейтрали прикладывается к конденсаторам С7, С10 а на сопротивлении обратной связи R12 генератора напряжение про­мышленной частоты близко к нулю.

Для подземных электрических сетей напряжением 380 и 660 В шахт горно-химической промышленности (калийных руд­ников) , имеющих свои особенности (высокий уровень активного сопротивления изоляции сети, высокое сопротивление растека­нию тока в земле и т. д.), предназначены аппараты защиты АЗТС.

Аппарат АЗТС по конструкции идентичен аппарату АЗАК. Электрическая схема усовершенствована, собрана на транзи­сторах и состоит из блоков защитного отключения и автомати­ческой компенсации емкостных токов утечки. Электрическая схема блока защитного отключения измеряет посредством по­стоянного тока активное сопротивление фаз сети относительно земли и при снижении его до заданной величины вызывает сра­батывание промежуточного маломощного контактора (типа ПМЕ) и отключение сети автоматическим выключателем. Ком­пенсация емкостных токов утечек осуществляется дросселями насыщения, подключенными между фазами сети и землей. Ин­дуктивность дросселей регулируется, как и в схеме аппарата АЗАК, подмагничиванием их постоянным током. При измене­нии емкости сети в пределах 0—1 мкФ/фаза аппарат АЗТС обеспечивает непревышение длительного тока утечки 10 мА (для АЗАК—25 мА) и отключающее сопротивление трехфазной утечки в пределах 70—120 кОм/фаза (для АЗАК—10,5— 30 кОм/фаза). ВНИИВЭ и Прокопьевским заводом шахтной автоматики разработан унифицированный аппарат защиты АЗШ, имеющий три варианта исполнения: АЗШ-1, АЗШ-2 и АЗШ-3. Базовым является аппарат АЗШ-1, который легко с помощью дополни­тельных конструкторских элементов перемонтируется в АЗШ-2 или АЗШ-3. АЗШ-1 выполнен для встраивания в распредели­тельное устройство низкого напряжения (РУНН) шахтных пе­редвижных трансформаторных подстанций ТСВП (взамен блока АЗПБ) и может воздействовать как на нулевой расце-питель, так и на независимый расцепитель, а также одновре­менно на оба расцепителя автоматического выключателя. АЗШ-2 конструктивно выполнен для встраивания в РУНН шахтных подстанций ТКШВП и ТКШВПС (взамен блока БЗП-1А), осуществляет тепловую защиту подстанции и воз­действует на независимый расцепитель автоматического выклю­чателя. АЗШ-3 конструктивно выполнен в отдельной взрыво-безопасной оболочке.

На рис. 3.11 показана блок-схема аппарата АЗШ. Схема содержит блок питания 3, на который подается напряжение от трансформатора TV собственных нужд подстанций 1 (АЗШ-1 и АЗШ-2) или от сети, отходящей от автоматического выклю­чателя S. Блок устройства контроля сопротивления изоляции 4 присоединяется к сети через присоединительный трансформа­тор 7, компенсирующий дроссель 8 и землю. Оперативный ток от источника протекает через землю, сопротивления изоляции Rl—R3 и возвращается через присоединительный трансформа­тор 7 к источнику. При снижении сопротивления изоляции опе­ративный ток увеличивается и при критическом уровне сопро­тивления изоляции достигает порогового значения, в резуль­тате чего происходит срабатывание выключающего элемента 6, который выдает команду на отключение либо независимому и нулевому расцепителю 2 автоматического выключателя S (АЗШ-1), либо отключающей катушке (АЗШ-2, АЗШ-3). Вы­ключатель отключает сеть, осуществляя защитное отключение. Аналогичным образом происходит отключение и в случае

. 3.11. Блок-схема унифицированного аппарата защиты АЗШ прикосновения человека к токоведущим частям. При этом аппарат становится на самоблокировку, срабатывает сигнализация 15, и выключатель S невозможно будет включить до тех пор, пока не устранена причина, вызвавшая отключение сети.

Устройство автоматической компенсации емкостной состав­ляющей тока утечки состоит из трансформатора 7, дросселя 8, разделительного конденсатора 9 и электронной схемы на­стройки. Компенсирующий дроссель представляет собой дрос­сель насыщения, который через присоединительный трансфор­матор и разделительный конденсатор подключается парал­лельно емкости сети С1—СЗ, образуя с ней параллельный колебательный контур. Индуктивность компенсирующего дрос­селя регулируется изменением постоянного тока, протекающего по обмотке управления. Регулирование величины тока подмагничивания компенсирующего дросселя осуществляется электрон­ной схемой настройки. Настроенный в резонанс параллельный колебательный контур обеспечивает снижение емкостной состав­ляющей токов утечки.

Электронная схема настройки состоит из блока измерения емкости сети 12 и усилителя постоянного тока 13. Блок измере­ния емкости сети — из стабилизатора напряжения, автогенера­тора, трансформатора 11 и присоединительного фильтра 10. Присоединительный фильтр подключен к выходу автогенера­тора. Вторичная обмотка трансформатора 11 подключена к входу усилителя постоянного тока. При изменении распре­деленной емкости сети меняется собственная частота колеба­тельного контура, образованного присоединительным фильтром 10 и первичной обмоткой трансформатора 11. По мере прибли­жения собственной частоты колебательного контура к частоте задающего автогенератора напряжение на вторичной обмотке трансформатора 11 возрастает. Это напряжение выпрямляется диодным мостом 14 и подается на вход усилителя постоянного тока, на выходе которого включена обмотка управления ком­пенсирующего дросселя 8. С увеличением емкости сети уве­личивается и ток подмагничивания, который регулирует индук­тивность компенсирующего дросселя. Регулировочным органом 5 осуществляется регулировка порога срабатывания устройства контроля сопротивления изоляции и величин длительного и кратковременного токов утечки.

Блок тепловой защиты 16 (АЗШ-2) расположен на съемной лицевой панели и состоит из датчика нагрева (терморезистор R _Т ), усилителя постоянного тока, порогового элемента и испол­нительного реле. Порог срабатывания 1 (в ме­сте установки датчика нагрева) свыше установленной темпера­туры возрастает ток через терморезистор, реле срабатывает и своим контактом воздействует на выключающий элемент 6. Последний воздействует на расцепитель 2, в результате чего автоматический выключатель срабатывает и отключает сеть. Аппарат позволит повторно включить сеть при снижении тем­пературы до допустимого уровня.

Аппараты АЗШ предназначены для эксплуатации в сетях на­пряжением 380 и 660 В и обеспечивают непревышение длитель­ного тока утечки величиной 25 мА при емкости в сети в пре­делах 0—1 мкФ/фаза. Сопротивления срабатывания при напря­жениях 380 и 660 В составляют соответственно: при трехфазной утечке — не менее 10 и 30 кОм/фаза; при однофазной утечке — не более 12 и 20 кОм.

Для электрических сетей с тиристорными преобразовате­лями, питающими регулируемые приводы подъемных машин и лебедок, предназначены аппараты защиты АЗПТ, обеспечиваю­щие непревышение длительного тока утечки 25 мА. Сопротивле­ния срабатывания при напряжениях 380 и 660 В составляют со­ответственно: при трехфазной утечке — не менее 10 и 20 кОм/фаза; при однофазной утечке — не более 40 и 70 кОм.

Система защиты от токов утечки в электрических сетях на­пряжением 1140 В (рис. 3.12) состоит из комплекса аппаратов, контролирующих сопротивление изоляции R_из сети (блок БЗО), производящих отключение сети в случае снижения указанного сопротивления до опасного уровня (блок БЗО и автоматический выключатель Q) и снижающих кратковременный ток утечки до требуемой величины (блок БКЗ). В систему защиты входит также высоковольтное комплектное распределительное устрой­ство КРУВ (высоковольтная ячейка), которое отключает сеть с поврежденной изоляцией при отказе выключателя Q [10].

В блоке защитного отключения БЗО собраны два незави­симо работающих устройства контроля изоляции и защитного отключения. Оба устройства питаются от одного источника опе­ративного постоянного напряжения Е_ОП. Одно из них, выполняю­щее функции основной защиты, собрано по схеме с последова­тельным включением измерительного релейного элемента К-2

Рис. 3.12. Принципиальная электрическая схема системы защиты в электри­ческих сетях напряжением 1140 В

в оперативную сеть. Оперативный ток от источника оператив­ного напряжения Е_ОП протекает через заземлитель з, землю, сопротивление изоляции сети R _ИЗ обмотки трехфазного транс­форматора TV2 и компенсирующего дросселя L, балластный ре­зистор R3, обмотку реле К2. При высоком сопротивлении изо­ляции сети R _ИЗ этот ток недостаточен для срабатывания реле К2. По мере снижения _Rиз ток в обмотке реле К2 возрастает, что приводит при определенном значении R _ИЗ к срабатыванию этого реле и отключению защищаемой сети.

Второе устройство, выполняющее функции резервной за­щиты, собрано по схеме с параллельным относительно R _ИЗ и Е_ОП отключением реле К1. Оно состоит из реле К1, резистора R1 и трехфазного трансформатора TV1, с помощью которого устройство присоединено к фазам сети до контактов автомати­ческого выключателя. Устройство связано с землей с помощью дополнительного заземлителя Д₃, изолированного от элементов основной системы заземления. Искусственная нулевая точка, образованная соединенными в звезду обмотками трансформа­тора TV1, соединена с источником оперативного напряжения через размыкающий контакт Q.1 автоматического выключателя и резистор R2. Поэтому при отключенном автоматическом вы­ключателе это устройство осуществляет контроль изоляции эле­ментов, расположенных в распределительном устройстве низ­кого напряжения передвижной трансформаторной подстанции и включенных перед контактами автоматического выключателя Q, после включения которого резервная защита, так же как и основная, осуществляет контроль сопротивления изоляции и за­щиту от токов утечки по всей сети, на которую подано на­пряжение.

Вся система защиты от токов утечки работает следующим образом. До подачи высокого напряжения на трансформатор­ную подстанцию TV контакты Q.2 и К.2.2 в цепи нулевого рас-цепителя НРЯ КРУВ (ячейки) замкнуты и дают возможность взвести КРУВ. Если сеть исправна, после подачи напряжения на подстанцию реле К.1 взводится и замыкает свои контакты К.1.1 и К.1.2 в цепях нулевых расцепителей автоматического вы­ключателя (НРА) и ячейки (НРЯ). В результате расцепитель НРА срабатывает и дает возможность, включив выключатель Q, подать напряжение на защищаемую сеть. Если сопротивление изоляции отходящего от подстанции присоединения ниже уставки основной защиты в режиме блокировочного реле утечки (БРУ), то реле К2 срабатывает и размыкает свои контакты К2.1 и К2.2 б цепях питания НРА и НРЯ. При этом расцепи­тель НРА оказывается отключенным и включить автоматиче­ский выключатель невозможно. Реле К1 резервной защиты в этом режиме остается включенным, так как силовые контакты Q разомкнуты и устройство не реагирует на состояние R _ИЗ сети, отключенной выключателем. Поскольку контакт К1.2 оста­ется замкнутым, КРУВ не отключается и на трансформаторную подстанцию продолжает подаваться напряжение.

Уставки основной защиты выбираются выше, а время ее срабатывания ниже, чем те же параметры резервной защиты. Это дает возможность обеспечить при правильном функциони­ровании аппаратов защиты опережающее действие основной защиты (реле К2 — автоматический выключатель Q) по отноше­нию к резервной защите (реле К1—КРУВ) в случае поврежде­ний изоляции сети и появления опасных токов утечки. В резуль­тате при исправной аппаратуре защиты КРУВ отключается только при повреждении изоляции элементов, включенных до контактов автоматического выключателя. В остальных аварий­ных режимах блокируется лишь автоматический выключатель.

При срабатывании реле К2 основной защиты его переклю­чающий контакт К2.1 в цепи нулевого расцепителя НРА вы­ключателя Q размыкается и замыкается в цепи независимого расцепителя РА этого же выключателя. Такая схема позволяет существенно повысить надежность отключения автоматического выключателя при возникновении аварийной ситуации, так как вероятность одновременного выхода из строя двух независимо работающих расцепителей весьма мала.

Таким образом, блок БЗО обеспечивает не только контроль изоляции сети и ее отключение в случае возникновения опасных утечек тока, но и не позволяет эксплуатировать сеть с повреж­денными элементами этого блока или цепями его присоедине­ния и заземления. Кроме того, защитное отключение осуще­ствляется даже при повреждении автоматического выключателя воздействием с помощью реле К1 резервной защиты на расце­питель высоковольтной ячейки. Следовательно, контролем ис­правности и резервированием охвачены все элементы системы

защитного отключения и цепи их связи с сетью и между собой.

Снижение кратковременных токов утечки (токов через че­ловека) обеспечивается блоком БКЗ, в состав которого входят два устройства: статической компенсации емкостных токов утечки; обнаружения фазы сети с поврежденной изоляцией и замыкания ее на землю. Устройство компенсации, состоящее из первичных обмоток трансформатора TV2, образующих искус­ственную нулевую точку, компенсирующего дросселя L и раз­делительного конденсатора С, настроено на половину макси­мальной емкости сети. Оно обеспечивает снижение тока через человека до уровня не более 0,28 А. Дальнейшее снижение этого тока производится короткозамыкателем, включаемым в работу после срабатывания реле К2 основной защиты в блоке БЗО. Контакты короткозамыкателя К _А,К _В,К _С присоединены между соответствующими фазами А, В, С и заземлителем з. В случае прикосновения человека, например, к фазе А срабатывает БЗО, затем БКЗ и своим контактом

К _А замыкает фазу А на землю. В результате ток через тело человека снижается до тре­буемого уровня.

В угольных шахтах основные рабочие и вспомогательные машины на участке (угледобывающий комбайн, конвейеры, мас-лостанция, насосы орошения и др.) настолько взаимосвязаны общим технологическим процессом, что остановка одной из ма­шин вызывает.отключение остальных. Для оперативного выяв­ления той электроустановки, в цепи которой произошла недопу­стимая утечка, применяются блокировочные реле утечки БРУ.

В автоматических выключателях серии АВ применяется бло­кировочное реле утечки (БРУ) (рис. 3.13), состоящее из источ­ника оперативного питания, в качестве которого используется установленный в выключателе трансформатор напряжения TV, и самого блока БРУ.

Блок БРУ состоит из выпрямительного моста, собранного на диодах VD3—VD6; усилителя постоянного тока, выполнен­ного на транзисторах VT1—VT2 с соответственно р-п-р и п-р-п переходами; измерительного моста из резисторов R1(R2)—R5 и сопротивления изоляции сети относительно земли, в одну из диагоналей которого включен эмиттер-базовый переход тран­зистора VT1- исполнительного органа, в качестве которого использовано электромагнитное реле К1; сглаживающих кон­денсаторов С1 и С2. Измерительная цепь устройства БРУ при­соединяется к фазам сети через размыкающийся контакт вы­ключателя QF5 и блок присоединения А1.

Устройство работает следующим образом. Контроль сопро­тивления изоляции сети относительно земли осуществляется от вторичной обмотки трансформатора TV через выпрямительный мост по цепи: положительный полюс выпрямительного моста, резистор R1, диод VD1, размыкающий контакт выключателя QF5, кнопка проверки устройства S1, блок присоединения из вы­прямителей, фаза сети, сопротивление изоляции сети относительно

земли, земля, резистор R5, отрицательный полюс выпря­мительного моста.

Кроме этого, ток вторичной обмотки трансформатора TV протекает через резисторы R3 и R4. При изменении величины сопротивления изоляции сети относительно земли изменяется ток утечки, который вызывает соответствующее изменение вели­чины и полярности напряжения диагонали моста из резисторов.

Параметры схемы выбраны так, что при сопротивлении изо­ляции, равном или меньшем уставки срабатывания устройства, потенциал точки б диагонали моста из резисторов становится больше потенциала точки а. Транзисторы VT1 и VT2 отпира­ются, вызывая срабатывание исполнительного реле К1. При этом размыкается контакт К1.2 в цепи нулевого расцепителя выключателя, что не позволяет произвести его включение. Од­новременно замыкается контакт К1.3 в цепи сигнальной лампы, информируя о том, что сопротивление изоляции снизилось ниже допустимого уровня.

Согласно ГОСТ 22929—78, величина сопротивления срабаты­вания БРУ должна быть не менее: при напряжении 380 и 660 В —30 кОм, при напряжении 1140 В—100 кОм.

В разветвленных и протяженных подземных электрических сетях рудников неселективное действие общесетевой защиты от утечек тока обусловливает непроизводительные простои отдель­ных ответвлений. В связи с этим НИГРИ разработана аппара­тура селективной защиты типа АСЗС (рис. 3.14), в состав ко­торой входят собственно селективные реле утечки и трансфор­маторы тока нулевой последовательности ТНП в количестве, соответствующем числу защищаемых фидеров подземной под­станции, и один блок резервной защиты.

Селективные реле утечки направленного действия реагируют на ТНП и предназначены для избирательного отключения за­щищаемых участков сети при утечках тока, превышающих до­пустимые значения. Селективное реле утечки состоит из транс­форматора ТНП и фильтра напряжения нулевой последователь­ности (С5—С7, TV, VT), усилителя на двух триодах VT5 и VT6, одновременно выполняющего функции фазового дискрими­натора, исполнительного реле К1 и блока питания С_т, VD1, VD2, L1, С1, С2, С4. При появлении однофазной утечки на вто­ричных обмотках трансформатора ТНП и фильтра возникают напряжения, которые подаются на вход усилителя. На повреж­денном ответвлении оба напряжения совпадают по фазе, испол­нительное реле обтекается током и срабатывает при утечке в сети, превышающей принятую уставку защиты. Селективное реле утечки обеспечивает непревышение отключаемого тока од­нофазной утечки величиной 25 мА, отключаемое сопротивление однофазной утечки при напряжении 380 В составляет 10— 12 кОм.

Блок резервной защиты (L3, L2, VD4, VT8, К2) работает не­селективно, отключает автомат ввода и предназначен для за­щиты сети от симметричных утечек, а также от одно- и двух­фазных утечек вне зоны действия селективных реле на участке сети: обмотка низшего напряжения силового трансформа­тора— кабель ввода — сборные шины. Отключаемое сопротив­ление симметричной утечки составляет 1,5 кОм.

В контактных сетях постоянного тока шахт и рудников с ис­пользованием рельсового пути электровозной откатки в качестве токопровода утечка (тело человека) подключается парал­лельно нагрузке и токи утечек на несколько порядков меньше токов нагрузки. Это создает значительные трудности контроля утечек тока на землю.

Опыт показывает, что наибольшее распространение получают следующие устройства защиты, основанные на способе разделе­ния каналов потребителей и утечек:

с временным разделением каналов тягового и оперативного тока, осуществляющие питание двигателей электровозов им­пульсным током, а в паузах между импульсами — контроль уте­чек оперативным током обратной полярности;

с частотным разделением каналов тягового и оперативного тока, осуществляющие контроль утечек оперативным током по­вышенной частоты при одновременном заграждении цепей элек­тровозов по оперативному току.

Представителями класса устройств с временным разделе­нием каналов являются защиты типа УЗО (разработка МакНИИ), в которых току утечки дополнительно придается полярный признак, а также защита с синхронной коммутацией цепей нагрузок (разработка ДГИ). На рис. 3.15 приведена схема УЗО-2, поясняющая принцип действия защиты с времен­ным разделением каналов.

Аппаратура УЗО-2 предназначена для контроля утечек при питании контактной сети пульсирующим с определенной скваж­ностью напряжением с использованием двухтактного выпрями­теля. В паузах между импульсами питающего напряжения со­стояние изоляции контролируется постоянным оперативным то­ком противоположной полярности. Для устранения влияния электровоза на работу защиты цепь по оперативному току за­граждается диодным заградителем VD1. Диод VD3, шунтирую­щий тяговый двигатель, служит для сглаживания пульсаций. Через диод VD2 к контактному проводу и рельсовому пути под­ключено реле К1. С помощью фильтра обратного тока Ф и со­противлений R_ф и R₀ обмотка реле связана с трехфазной питаю­щей сетью. Диод VD2 включен встречно напряжению контакт­ной сети, поэтому по обмотке реле ток контактной сети не проходит. По этой цепи протекает обратный ток, который явля­ется оперативным током контроля изоляции контактного провода относительно рельсов и земли. Реле К1 срабатывает и своим контактом замыкает цепь контакторной катушки К, в резуль­тате чего срабатывает контактор и включается рабочее напря­жение. Последовательно с нагрузкой электровоза включен заграждающий диод VD4, закрытый для оперативного напряже­ния и открытый для тока нагрузки. При снижении сопротивле­ния изоляции контактного провода R _УТ вследствие шунтирую­щего действия цепи утечки снижается величина оперативного напряжения на обмотке реле К1, что приводит к отключению напряжения питания контактной сети. Схема позволяет контро­лировать утечки проводимостью (1,5÷6) 10^-4 См.

При применении источника питания сети в виде шеститакт-ного выпрямителя отключение обеспечивается при R_ут или со­противлении тела человека 6 кОм и менее, повторное автомати­ческое включение — при R_ут≥12 кОм.

Принцип частотного разделения каналов для контроля утечки тока на землю реализован в устройствах защиты типа РУКС (разработка ДПИ) на оперативном токе с заграждением цепей потребителей их собственным индуктивным сопротивлением или пассивными индуктивно-емкостными фильтрами, а также типа АЧЗ (разработка ДГИ) с компенсационной схемой загражде­ния или с активными потенциальными заградителями. Схемы защит этого класса описаны в [И].

studfile.net