Устройства дифференциального тока

Ответить
admin
Site Admin
Сообщения: 93
Зарегистрирован: 05 янв 2015, 05:10
Контактная информация:

Устройства дифференциального тока

Сообщение admin » 02 июн 2012, 11:07

Устройства дифференциального тока предназначены для защиты цепи от сильных токов замыкания на землю.
Данные устройства постоянно измеряют векторную сумму линейных токов в однофазных и трехфазных сетях. Если ее значение будет отличным от нуля и превысит порог чувствительности устройства, оно сработает и разомкнёт цепь.
Устройства дифференциального тока различаются:
• По конструкции.
• По форме тока утечки на землю.
• По чувствительности.
• По времени срабатывания.
По конструкции устройства дифференциального тока подразделяются на:
• Выключатели дифференциального тока - ВДТ (без защиты от сверхтоков)
• Автоматические выключатели дифференциального тока -АВДТ (со встроенным автоматическим выключателем)
• БДТ (автоматический выключатель подключается к блоку на месте установки)
АВДТ (УЗО) являются аппаратами, объединяющими функции устройств дифференциального тока и автоматических выключателей. Они срабатывают как в случае замыкания на землю, так и в случае перегрузки и короткого замыкания. Они способны самостоятельно защитить себя от тока короткого замыкания.
Значение максимального тока короткого замыкания указывается на корпусе аппарата.
ВДТ чувствительны только к току замыкания на землю. Для защиты от возможного повреждения сверхтоками ВДТ следует подключать последовательно с автоматическим выключателем или предохранителем.
Перед ВДТ должен быть установлен автоматический выключатель, который предназначен для ограничения количества удельной пропускаемой энергии и являющийся главным автоматическим выключателем по отношению к нижестоящим автоматам (установленным, например, в квартирных электрощитах).
БДТ являются устройствами, которые объединяются со стандартными модульными автоматическими выключателями на месте установки. Согласно стандарту IEC/EN 61009 прил. G, вне заводских условий разрешается объединять с автоматическими выключателями только ВДТ, снабженные специальным посадочным местом под соответствующий автомат. Автоматический выключатель можно присоединить всего один раз, попытка демонтажа приведет к повреждению аппарата. В собранном виде (БДТ+ автомат) обладает как характеристиками выключателя дифференциального тока, так и характеристиками автоматического выключателя.
По форме тока утечки на землю устройства дифференциального тока разделяются на три группы:
• тип АС (только для переменного тока): пригодны для защиты установок от тока утечки синусоидальной формы;
• тип А: пригодны для защиты установок от пульсирующего постоянного или синусоидального тока утечки.
• Тип В: пригодны для защиты установок от пульсирующего постоянного или синусоидального тока утечки, а также постоянного тока утечки.
Устройства типа AC применяются в системах, где возможен синусоидальный ток утечки на землю.
Они нечувствительны к импульсным дифференциальным токам с пиковым значением до 250 А (форма волны 8/20), которые могут возникнуть, например, при наложении импульсов перенапряжения при включении люминесцентных ламп, рентгеновского оборудования, систем обработки информации, тиристорных преобразователей.
Устройства типа А нечувствительны к импульсным утечкам с пиковым значением тока до 250 А (форма волны 8/20).
Они предназначены для использования в установках, где имеются электронные выпрямители и фазоимпульсные регуляторы физической величины (скорости, температуры, интенсивности освещения) класса изоляции I, получающие электропитание непосредственно из электросети без использования трансформатора (класс изоляции II, по своему определению, не допускает утечки на землю). Устройства дифференциального тока типа А способны распознавать пульсирующие токи замыкания на землю с постоянной составляющей, которые могут возникать в подобных схемах.
Устройства дифференциального тока типа В способны распознавать постоянный ток утечки с небольшой пульсацией. Их рекомендуется использовать для защиты электродвигателей и инверторных при-
водов насосов, лифтов, текстильных и обрабатывающих станков.
Устройства дифференциального тока типа АС и А соответствуют стандартам IEC/EN 61008/61009.
Устройства типа В пока не соответствуют стандартам для автоматических выключателей бытового и аналогичного назначения, управляемых дифференциальным током. Они соответствуют только требованиям стандарта IEC/EN 60497-2 «Аппаратура распределения и управления низковольтная» и стандарта IEC/EN 60755 «Устройства защитные, управляемые дифференциальным (остаточным) током».
В зависимости от чувствительности (IΔn) устройства дифференциального тока подразделяются на:
• аппараты с низкой чувствительностью (IΔn > 30 мА): их параметры соотносятся с сопротивлением контура заземления согласно формуле IΔn 50/R, чтобы обеспечить защиту в случае косвенного прикосновения;
• аппараты с высокой чувствительностью (IΔn: 10...30 мА): предназначены для защиты в случае непосредственного прикосновения. Их также называют физиологически чувствительными, поскольку пользователь при случайном прикосновении к токоведущей части, благодаря определенному сопротивлению своего тела, создает цепь, по которой ток протекает на землю;
• противопожарные (IΔn<500 мА) согласно IEC/EN 60364

Применение устройств дифференциального тока в зависимости от чувстивительности

• С высокой чувствительностью (физиологически чувствительные)
Бытовое и специальное применение
IΔn ≤ 30 мА
Согласно IEC/EN 60364 данные устройтсва обязательно устанавливаются в ванных комнатах, душевых, частных и общественных плавательных бассейнах и прочих местах, где электроприборы включаются в розетку без изолирующих или понижающих трансформаторов.

• С низкой чувствительностью
Лаборатории, сервисные центры и мастерские
30 мА<IΔn< 500 мА

Крупные сервисные центры и промышленные предприятия
500 мА<IΔn< 1000 мА


По времени срабатывания устройства дифференциального тока подразделяются на:
• мгновенного отключения, быстродействующие, общего назначения;
• селективные – с задержкой срабатывания (типа S)
Селективные устройства дифференциального тока (АВДТ, ВДТ или БДТ) снабжены устройством задержки отключения и устанавливаются в качестве вышестоящих, чтобы обеспечить селективность.
Таким способом отключается только та часть питаемой установки, на которую повлиял отказ.
Время срабатывания не регулируется. Для каждого типа устройств дифференциального тока существует своя кривая защиты (см. график ниже). По ней видно, что при низких значениях чувствительности IΔn время срабатывания велико, с увеличением IΔn оно сокращается до минимально возможного.
vremja_srabatyvanija.png
значения времени срабатывания устройств дифференциального тока различных типов

В таблице указаны значения времени срабатывания устройств дифференциального тока различных типов в зависимости от их чувствительности согласно стандартам IEC/EN 61008 и 61009

krivye_zashity_ustroistv_diff_toka.png
кривые защиты устройств дифференциального тока различных типов

Примечание: характеристики показаны для примера. Частота тока 50– 60 Гц.

Работа аппаратов при токе с постоянной составляющей
В течение многих лет производители электроприборов и электрооборудования используют в своих изделиях различные электронные устройства для повышения эффективности, удобства эксплуатации и экономии энергии.
Такие электроприборы, как стиральные машины с изменяемой скоростью вращения барабана,
электроинструменты с регуляторами скорости, термостаты и светорегуляторы, используют при работе токи различной формы (пульсирующий ток с постоянной составляющей, импульсный ток, сглаженный выпрямленный ток).
Различаются три типа токов:
Тип I – это выпрямленный ток с постоянной составляющей, постоянно превышающий нулевой уровень, который получается в результате:
- двухполупериодного выпрямления трехфазного переменного тока,
- однополупериодного выпрямления со сглаживающим LC-фильтром,
- удвоения напряжения по схеме Вилларда.
Тип II – пульсирующий ток с постоянной составляющей, который может достигать нулевого значения (только при активной нагрузке), получаемый в результате:
- однополупериодного выпрямления без сглаживания (фильтрации),
- выпрямления однофазного переменного тока со сглаживанием или без,
- симметричного или асимметричного фазоимпульсного регулирования (регуляторы ос-
вещения, числа оборотов).
Тип III – пульсирующий ток с постоянной составляющей, проходящий через нуль (при
индуктивной нагрузке), который получается в результате:
- однополупериодного выпрямления без сглаживания (фильтрации),
- выпрямления однофазного переменного тока со сглаживанием или без,
- симметричного и асимметричного фазоимпульсного регулирования (регуляторы освещения, числа оборотов).
Tipy_potojannogo_toka.png
Рис. А
Tipy_potojannogo_toka.png (9.1 КБ) 5204 просмотра

Если возникает ток утечки на «землю» в результате пробоя изоляции цепей с выпрямленным током, то контактное напряжение будет такое же, как и в случае переменного тока.
Обычные устройства дифференциального тока, которые предназначены для работы с
переменным током частотой 50-60 Гц, нечувствительны к токам утечки с постоянной составляющей.
Несрабатывание аппарата в ситуациях, когда имеется ток утечки с постоянной составляющей, может иметь два последствия:
- опасность поражения током людей и повреждения оборудования (возгорание)
- падение чувствительности УДТ в результате насыщения сердечника трансформатора
тока, который более не способен подавать необходимую энергию на расцепитель (Рис. Б – цикл гистерезиса No 1).
Чтобы избежать таких последствий, необходимо применять устройства типа А. Благодаря
особой конструкции тороидальных сердечников, подаваемый уровень повышается до значения, достаточного для включения расцепителя (Рис. Б – цикл гистерезиса No2).
gisterezis.png
Рис. Б

Надежность расцепителя еще более повышается за счет использования электронной
схемы, чувствительной к току различной формы. Таким образом, срабатывание УДТ обеспечивается при любой форме пульсирующего тока, даже в случае наложения постоянной
составляющей до уровня 6 мА.

Селективность
При использовании устройств дифференциального тока возникают вопросы, аналогичные вопросам, возникающим при использовании модульных автоматических выключателей. В частности, необходимо, чтобы при неисправности отключалась как можно меньшая часть системы.
Для аппаратов АВДТ проблема селективности при коротком замыкании решается так же, как для модульных автоматических выключателей.
Однако самым важным при защите от тока замыкания на землю является вопрос, связанный со временем срабатывания. Защита от поражения при непосредственном контакте эффективна лишь в случае, если не превышено максимальное время отключения, определенное на кривой защиты.
В случае, если в составе системы имеются устройства, у которых ток утечки на землю выше допустимого (например, емкостные входные фильтры, включенные между линией питания и заземлением), или в системе имеется большое количество оконечных устройств, целесообразно оснащать основные линии питания собственными УДТ, а также устанавливать вышестоящий главный автоматический выключатель или УДТ (см. схему ниже).
Горизонтальная селективность
Главный автоматический выключатель обеспечивает «горизонтальную селективность», он не размыкается при замыкании или утечке на землю, что позволяет сохранить электроснабжение нагрузок.
Однако при этом участок цепи k (см. рис.) между главным автоматом и УДТ остается без “активной” защиты. Если параллельно ему включить «главное» УДТ (обозначено пунктиром), то необходимо обеспечить «вертикальную» селективность, т.е. скоординировать срабатывание вышестоящего и нижестоящих устройств защиты так, чтобы обеспечение максимальной безопасности сочеталось с отключением в случае аварии как можно меньшей части системы.
Говоря о вертикальной селективности, следует различать селективность по току (частичную) и по времени (полную).
gorizontalnaja_selectivnost.png
gorizontalnaja_selectivnost.png (10.42 КБ) 5201 просмотр


Вертикальная селективность
Вертикальная селективность заключается в том, что в оконечных устройствах, с которыми чаще имеет дело неподготовленный персонал, устанавливаются УДТ с лучшей чувствительностью и меньшим временем срабатывания, чем у вышестоящего устройства защиты. Это позволяет в значительной мереповысить уровень защиты от прикосновения к токоведущим частям.
Селективность по току (частичная)
Обеспечивается использованием нижестоящих УДТ с высокой, а вышестоящих – с низкой чувствительностью.
Для обеспечения координации селективности необходимо выполнение следующего условия:
чувствительность вышестоящего устройства защиты IΔ1 должна более чем в 2 раза превышать
чувствительность нижестоящего IΔ2. Для обеспечения селективности по току необходимо, чтобы IΔn вышестоящего аппарата равнялось 3 IΔn нижестоящего (Например, увствительность вышестоящего F 204 типа А составляет 300 мА, А чувствительность нижестоящего F 202 типа А составляет 100 мА.).
Таким образом, будет обеспечена “частичная” селективность, и при токе замыкания на землю
IΔ2<IΔm<0,5x IΔ1 сработает только нижестоящее УДТ.
4asti4naja_selectivnost.png


Селективность по времени (полная)
Подобная селективность достигается при использовании селективных УДТ (с задержкой срабатывания). Время срабатывания вышестоящего устройства t1 должно быть всегда больше времени срабатывания последовательно подключенного к нему нижестоящего устройства t2 для всего диапазона токов. Нижестоящее устройство должно всегда размыкать цепь быстрее.
Согласно комментариям к стандарту IEC 64-8/563.3, чувствительность вышестоящего устройства защиты должна более чем в 2 раза превышать чувствительность нижестоящего. Для обеспечения селективности по току (частичной) необходимо, чтобы IΔn вышестоящего аппарата равнялось 3 IΔn нижестоящего (Например, чувствительность вышестоящего F 204 типа А составляет 300 мА, А чувствительность нижестоящего F 202 типа А составляет 100 мА.).
Для обеспечения безопасности, кривая защиты вышестоящего аппарата должна проходить ниже кривой защиты, определяемой стандартом, А кривая №3 (см. рис. ниже ) должная быть всегда выше кривой №4, в противном случае селективность не обеспечивается.
polnaja_selektivnost.png

Селективность УДТ
selektivnostudt.gif
selektivnostudt.gif (10.78 КБ) 5201 просмотр

По материалам ABB

Ответить