- •Алтайский Государственный Технический Университет
- •Стуров д.С. Защита от электрического тока техническими средствами
- •Цель работы:
- •План проведения работы:
- •1 Общие сведения по электробезопасности
- •1.1 Основные причины электротравматизма
- •1.2 Технические меры защиты от электротока
- •2 Защита от поражения электрическим током с помощью отключающих устройств
- •2.2 Типы и составные части узо
- •2.3 Узо, реагирующее на появление напряжения корпуса электроустановки относительно земли (рисунок 5)
- •2.4 Узо, реагирующие на появление тока нулевой последовательности (ток разбаланса электросистемы в аварийных ситуациях)
- •4 Порядок выполнения лабораторной работы
- •4.1 Требования безопасности
- •4.4 Включить стенд в розетку и выполнить свой вариант задания следующим образом:
- •5 Содержание отчета
2.3 Узо, реагирующее на появление напряжения корпуса электроустановки относительно земли (рисунок 5)
Рисунок 5 – Схема УЗО, реагирующая на появление напряжения на корпус относительно земли
1 - электроустановка, 2 – автоматический выключатель, 3 – заземлитель корпуса,
4 – вспомогательный заземлитель; РН – реле напряжения, ОК – отключающая катушка автоматического выключателя, Rз и Rв – сопротивление защитного и вспомогательного заземления, Iз и Iр – ток замыкания и ток, проходящий через реле напряжения РН.
Датчиком в этой схеме служит реле напряжения РН, включенное между защищаемым корпусом 1 и вспомогательным заземлителем 4. При замыкании одной из фаз на корпус в начале проявляется защитное свойство заземления (З), снижающее электрический потенциал корпуса до некоторого уровня к. Если к превысит допустимую по электробезопасности величину доп , при котором напряжение прикосновения к корпусу Uпр будет выше допустимого Uдоп , сработает устройство защитного отключения и поврежденная электроустановка автоматически отключается от сети.
Входная величина электрического параметра при которой датчик УЗО реагирует на отключение аварийной электроустановки называется уставкой.
Входная величина тока и напряжения датчика УЗО, при которой наступает отключение не должна превышать предельно допустимых значений, указанных в таблице 1.
Таблица1 – Предельно допустимые значения
Род тока |
Продолжительность воздействия, с | |||||||||||
≤ 0,08 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
>1.0 | |
Переменный 50Гц |
650 650 |
500 500 |
250 250 |
165 165 |
125 125 |
100 100 |
85 85 |
70 70 |
65 65 |
55 55 |
50 50 |
36 6 |
Постоянный |
650 650 |
500 500 |
400 400 |
350 350 |
300 300 |
250 250 |
240 240 |
230 230 |
220 220 |
210 210 |
200 200 |
40 15 |
Примечание: в числителе даны напряжения U,В; в знаменателе - токи I, мА.
2.4 Узо, реагирующие на появление тока нулевой последовательности (ток разбаланса электросистемы в аварийных ситуациях)
В устройствах защитного отключения этого типа импульсом, вызывающим отключение электроустановки, является возникновение тока нулевой последовательности в разбалансированной сети при аварийных ситуациях (рисунок 6).
Рисунок 6 – Схема УЗО, реагирующая на появление тока нулевой последовательности
1 – электроустановка, 2 – автоматический выключатель, 3 – трансформатор тока нулевой последовательности, 4 – реле тока, 5 – заземление корпуса.
В устройстве защитного отключения датчиком, воспринимающим и преобразующим импульс на отключение электроустановки 1 служит трансформатор тока нулевой последовательности 3 (ТТНП), который своим токопроводом охватывает все провода данного участка питающего электрокабеля (рисунок 7).
Рисунок 7 – Схема трансформатора тока нулевой последовательности
1 – магнитопровод (сердечник) разъемный; 2 – электрокабель; 3 – провода (фазы) кабеля – первичные обмотки трансформатора; 4 – вторичные обмотки.
Фазы кабеля в этом случае играют роль его первичных одновитковых обмоток.
В результате магнитные потоки, создаваемые в магнитопроводе ТТНП токами первичных обмоток складываются, а суммарный поток обусловливающий возникновение тока во вторичной обмотке ТТНП. Ток вторичной обмотки проходит через токовое реле РТ и является тем импульсом, при котором срабатывает УЗО, отключая аварийную электроустановку.
Благодаря разъемности конструкции ТТНП, он может быть установлен для работы в любом доступном месте временно или постоянно. Эти преимущества УЗО являются изобретением кафедры “Электроснабжение сельского хозяйства” АлтГТУ. В изготовлении опытных образцов разъемных магнитопроводов принимал участие и автор данной работы.
Устройство и работа лабораторного стенда. 1
Лабораторный стенд предназначен для экспериментальной проверки УЗО, реагирующего на ток нулевой последовательности, электрическая схема которого представлена на рисунке 8.
Источником питания схемы является электроток осветительной сети напряжением 220В. Роль электроустановки в схеме выполняет реостат Р1. Для регистрации тока нагрузки в цепь реостата включен амперметр А. В качестве поврежденной электрической линии, питающей эту электроустановку, применен отрезок двужильного кабеля 1 и электрически связанный с ним дополнительный проводник 2. Ток нулевой последовательности в схеме искусственно имитируется пропусканием тока через дополнительный проводник 2 .
Рисунок 8 – Электрическая схема стенда
1 – двужильный кабель; 2 – дополнительный проводник тока утечки; Р1 – реостат, задающий нагрузку (электроустановка); Р2 – реохорд, регулирующий ток утечки; РТ – реле тока; ОК – отключающая катушка; ТТНП – трансформатор тока нулевой последовательности.
Этот ток есть не что иное, как ток утечки через якобы поврежденную изоляцию электрокабеля. Ток утечки регулируется реохордом Р2 и контролируется миллиамперметром мА. В качестве датчика тока утечки используется трансформатор тока нулевой последовательности (рисунок 7). Первичной обмоткой трансформатора является двужильный кабель. Вторичная обмотка расположена на кольцевом магнитопроводе (сердечнике). Выводы вторичной обмотки подключены к отключающей катушке автоматического выключателя.
Расположение приборов на панели стенда показано на рисунке9.
Рисунок 9 – Расположение приборов на панели стенда
1, 2 – амперметры нагрузки и токов утечки; 3 – сигнальная лампочка;
4, 5 – переключатели уровня тока утечки, при которых схема работает в режимах “сигнал” и “отключение”; 6 – реостат, задающий ток нагрузки в сети; 7 – кнопочная станция (пуск, стоп); 8 – выключатель милиамперметра 2; 9 – резистор (реохорд), изменяющий плавно ток утечки; 10, 11 – выключатели питания всего стенда.
Амперметр 1 фиксирует ток нагрузки, создаваемый реостатом 6. Милиаперметром 2 фиксируется ток утечки. С целью расширения лабораторных возможностей, в схеме предусмотрено несколько вариантов токов утечки (уставок), при которых срабатывает УЗО. Эти варианты (а, б, в) на стенде устанавливаются переключателями 4 и 5.
При достижении заданной величины тока утечки (норматив уставки – входной величины тока от ТТНП до ТР) переключателем 9, загорается сигнальная лампочка 3. В реальных условиях рабочий персонал, увидев это, должен выяснить причину утечек тока и устранить ее.
При дальнейшем повышении тока утечки резистором 9 схема сработает на отключение нагрузки (неисправной электроустановки) и стенд обесточится автоматически. По величине разницы токов отключения и сигнала можно косвенно судить о степени опасности поражения электротоком людей и объектов. Если эта разница незначительна – это означает, что опасность поражения велика, если она намного превшает ток сигнала , то опасность в этом случае меньше и поэтому УЗО “не торопится” отключить повреждение. Например, повреждение электросети в рабочем помещении (цехе) и повреждение электросети в степи. Реакция на неисправность будет адекватна степени опасности.