Исследование параметров дифференциального автомата (ДА), устройства защитного отключения (УЗО) УЗО-4, УЗО-2

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСИВР ОБРАЗОВАНИЯ РФ

Иркутский государственный технический университет

Электроснабжение ГОРОДОВ

Исследование параметров дифференциального автомата (АД), УЗО-4, УЗО-2

Методические указания по выполнению лабораторной работы для студентов электроэнергетических специальностей

Иркутск -2011

Электроснабжение городов

Исследование параметров дифференциального автомата (АД), УЗО-4, УЗО-2

Методические указания по выполнению лабораторной работы.

Составитель С.И. Бондаренко-Иркутск, 2011 -43 с.

Иркутский государственный технический университет.

6665074, Иркутск, ул. Лермонтова,83.

Лабораторная работа

«Исследование параметров дифференциального автомата (АД), УЗО-4, УЗО-2.»

Цель работы: экспериментальным путем определить время отключения ДА, УЗО-4, УЗО-2 от тока утечки и отключение ДА от тока перегрузки и тока КЗ.

защитный отключение ток электроустановка

1. Общие рекомендации по выполнению лабораторных работ

На первом занятии в лаборатории студенты проходят инструктаж по технике безопасности, содержание которого определяется инструкцией, разработанной для конкретного помещения. Кроме того, студенты при выполнении лабораторных работ обязаны выполнять требования безопасности труда, которые изложены ниже.

Перед выполнением лабораторной работы студент должен детально ознакомиться с ее содержанием и методикой. Для этого необходимо изучить теоретический материал по лекциям, рекомендуемой литературе и ответить на вопросы, приведенные в этой или иной лабораторной работе.

К каждому лабораторному занятию студент должен подготовить таблицы для записи результатов измерений, вычертить требуемые электрические схемы. Непосредственно перед выполнением работы преподаватель проверяет готовность каждого студента по теме занятия и только затем допускает к работе. Допущенные к работе студенты бригадой из трех-четырех человек готовят лабораторный стенд к проведению опытов.

По полученным результатам студент оформляет отчет, который должен содержать название, цель и программу работы, экспериментальные электрические схемы и паспортные данные использованного оборудования и измерительных приборов, опытные и расчетные результаты по ним, а также краткие выводы по отдельным пунктам или по работе в целом.

Отчет пишется чернилами, электрические схемы, таблицы и графики выполняются карандашом.

Оформленный отчет представляется преподавателю для защиты. Неаккуратно оформленный отчет к защите не допускается.

При защите отчета студент должен давать исчерпывающие ответы на вопросы преподавателя по всему материалу лабораторной работы. Список рекомендуемой литературы приведен в конце данных методических указаний.

2. Требования безопасности труда

Разрешение на начало выполнения работы преподаватель дает после того, как убедится в правильности собранной схемы.

Сборка схемы для проведения лабораторных работ должна производиться студентами обязательно при снятом напряжении, поэтому все коммутационные аппараты (автоматические выключатели, тумблеры и др.) должны быть отключены или находиться в исходном положении.

При выполнении заданий строго соблюдать порядок операций, изложенный в данных указаниях.

При возникновении неисправностей в работе стенда прекратить работу и поставить в известность преподавателя, ведущего лабораторные работы в группе.

После выполнения всех пунктов заданий преподаватель должен убедиться в правильности результатов, после чего он дает разрешение на разборку схемы, которая должна производиться студентами обязательно при снятом напряжении.

3. Основные сведения

Все более широкое использование электроэнергии во всех областях деятельности человека, неуклонный рост энерговооруженности труда, резкое увеличение количества электроприборов в быту и на производстве естественным образом повлекли за собой повышение опасности поражения человека электрическим током.

Электрический ток не имеет каких-либо физических признаков или свойств, по которым человек мог бы его ощущать органами чувств, что усугубляет его опасность для человека.

Электротравматизм составляет значительную долю в общем числе несчастных случаев. Специалистам-электрикам и рядовым пользователям известно большое количество случаев гибели или тяжелого поражения людей от удара электрическим током или возгораний и пожаров, вызванных неисправностями электрооборудования и электропроводок.

Дополнительная защита от электропоражения при прямом прикосновении достигается путем применения устройств защитного отключения.

Устройство защитного отключения является превентивным электрозащитным мероприятием и в сочетании с современными системами заземления (TN-S, TN-C-S, ТТ.) обеспечивает высокий уровень электробезопасности при эксплуатации электроустановок.

Устройство защитного отключения, реагирующее на дифференциальный ток, наряду с устройствами защиты от сверхтока, относятся к дополнительным видам защиты человека от поражения при косвенном прикосновении, обеспечиваемой путем автоматического отключения питания. Защита от сверхтоков (при применении защитного зануления) обеспечивает защиту человека при косвенном прикосновении - путем отключения автоматическими выключателями или предохранителями поврежденного участка цепи при коротком замыкании на корпус.

При малых токах замыкания, снижения уровня изоляции, а также при обрыве нулевого защитного проводника зануление недостаточно эффективно, поэтому в этих случаях УЗО является единственным средством защиты человека от электропоражения.

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.

Другим, не менее важным свойством УЗО является его способность осуществлять защиту от возгорания и пожаров, возникающих на объектах вследствие возможных повреждений изоляции, неисправностей электропроводки и электрооборудования.

По данным ВНИИПО МВД РФ более трети всех пожаров происходят по причине возгорания электропроводки в результате нагрева проводников по всей длине, искрения, горения электрической дуги на каком-либо элементе, вызванных токами короткого замыкания.

Короткие замыкания, как правило, развиваются из дефектов изоляции, замыканий на землю, утечек тока на землю. УЗО, реагируя на ток утечки на землю или защитный проводник, заблаговременно, до развития в короткое замыкание, отключает электроустановку от источника питания, предотвращая тем самым недопустимый нагрев проводников, искрение, возникновение дуги и возможное последующее возгорание.

В отдельных случаях энергии, выделяемой в месте повреждения изоляции при протекании токов утечки, достаточно для возникновения очага возгорания и, как следствие, пожара.

По данным различных отечественных и зарубежных источников, локальное возгорание изоляции может быть вызвано довольно незначительной мощностью, выделяемой в месте утечки.

В зависимости от материала и срока службы изоляции эта мощность составляет всего 40-60 Вт. Это означает, что своевременное срабатывание УЗО противопожарного назначения с уставкой 300 мА предупредит выделение указанной мощности, и, следовательно, не допустит возгорания.

Первое устройство защитного отключения было запатентовано германской фирмой RWE (Rheinisch--Westfдlisches Elektrizitдtswerk AG) в 1928 г. (RP № 552 678 от 08.04.28).

Впервые принцип токовой дифференциальной защиты, ранее применявшийся для защиты оборудования -- генераторов, линий, трансформаторов, был применен для защиты человека от поражения электрическим током.

В 1937 г. фирма Schutzapparategesellschaft Paris & Co. изготовила первое действующее устройство на базе дифференциального трансформатора и поляризованного реле, имевшее чувствительность 0,01 А и быстродействие 0,1 с. В том же году с помощью добровольца -- сотрудника фирмы было проведено натурное испытание УЗО.

Эксперимент закончился благополучно, устройство четко сработало, доброволец испытал лишь слабый удар электрическим током, хотя и отказался от участия в дальнейших опытах.

Все последующие годы, за исключением военных и первых послевоенных, в европейских странах велась интенсивная работа по изучению действия электрического тока на организм человека, разработке электрозащитных средств и в первую очередь -- совершенствованию и внедрению УЗО.

В настоящее время сотни миллионов УЗО успешно, о чем свидетельствует официальная статистика, защищают жизнь и имущество граждан Франции, Германии, Австрии, Австралии и других стран от электропоражения и пожаров.

УЗО давно стало привычным и обязательным элементом любой электроустановки промышленного или социально-бытового назначения.

УЗО является обязательным элементом любого распределительного щита -- стационарного, временного (на стройплощадке) или мобильного.

УЗО оборудованы в обязательном порядке все передвижные объекты (жилые домики-прицепы на кемпинговых площадках, торговые фургоны, фургоны общественного питания, малые временные электроустановки наружной установки, например, устраиваемые на площадях на время праздничных гуляний), ангары, гаражи.

Следует отметить, что термин «устройство защитного отключения -- УЗО», принятый в отечественной специальной литературе, наиболее точно определяет назначение данного устройства и его отличие от других коммутационных электрических аппаратов -- автоматических выключателей, выключателей нагрузки, магнитных пускателей и т.д.

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.

УЗО применяется для комплектации вводно-распределительных устройств (ВРУ), распределительных щитов (РЩ), групповых щитков (квартирных и этажных), а также для защиты отдельных потребителей электроэнергии. Применение УЗО целесообразно и оправдано по социальным и экономическим причинам в электроустановках всех возможных видов и самого различного назначения.

Затраты на установку УЗО несоизмеримо меньше возможного ущерба -- гибели и травм людей от поражения электрическим током, возгораний, пожаров и их последствий, произошедших из-за неисправностей электропроводки и электрооборудования. Если учесть, что стоимость одного УЗО не превышает стоимости простого бытового электроприбора, а возможный ущерб, которого можно было бы избежать, если бы УЗО было бы установлено, исчисляется огромными суммами, то становится совершенно очевидной и не требующей дополнительных доказательств необходимость скорейшего и самого широкого внедрения УЗО нового поколения во всех электроустановках.

3.1 Принцип действия УЗО

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

Функциональным важнейшим блоком УЗО является дифференциальный трансформатор тока 1. (рис.1)

В литературе по вопросам конструирования и применения УЗО этот трансформатор иногда называют трансформатором тока нулевой последовательности -- ТТНП, хотя понятие «нулевая последовательность» применимо только к трехфазным цепям и используется при расчетах несимметричных режимов многофазных цепей.

Пусковой орган (пороговый элемент) 2 (рис.1) выполняется, как правило, на чувствительных магнитоэлектрических реле прямого действия или электронных компонентах. Исполнительный механизм 3 (рис.1) 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 включеные 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.1. 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 Ф₁. 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 значение уставки порогового 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.

3.2 Типы УЗО

По условиям функционирования при наличии составляющей постоянного тока:

УЗО типа АС, реагирующие на синусоидальный переменный дифференциальный ток, медленно нарастающий, либо возникающий скачком;

УЗО типа А, реагирующие как на синусоидальный переменный дифференциальный ток, так и на пульсирующий постоянный дифференциальный ток, медленно нарастающие, либо возникающие скачком.

УЗО типа В устройство защитного отключения, реагирующее на переменный, постоянный и выпрямленный дифференциальные токи.

УЗО типа S устройство защитного отключения, селективное (с выдержкой времени отключения).

УЗО типа G тоже, что и типа S, но с меньшей выдержкой времени.

Принципиальное значение пир рассмотрении конструкции УЗО имеет разделение устройств по способу технической реализации на следующие два типа:

УЗО, функционально не зависящие от напряжения питания (электромеханические). Источником энергии, необходимой для функционирования -- выполнения защитных функций, включая операцию отключения, является для устройства сам сигнал -- дифференциальный ток, на который оно реагирует;

УЗО, функционально зависящие от напряжения питания (электронные). Их механизм для выполнения операции отключения нуждается в энергии, получаемой либо от контролируемой сети, либо от внешнего источника.

Применение устройств, функционально зависящих от напряжения питания, несмотря на их относительную дешевизну, более ограничено в силу их меньшей надежности (вероятность выхода из строя какого-либо из большого количества электронных компонентов довольно высока), большей подверженности электронных схем воздействию внешних факторов и др.

Однако основной причиной меньшего распространения таких устройств является их неработоспособность при часто встречающейся и наиболее опасной по условиям вероятности электропоражения неисправности электроустановки, а именно -- при обрыве нулевого проводника в цепи до УЗО по направлению к источнику питания. В этом случае «электронное» УЗО, не имея питания, не функционирует, а на электроустановку по фазному проводнику выносится опасный для жизни человека потенциал.

Эти устройства функционируют следующим образом:

При возникновении дифференциального тока с модуля защитного отключения на скомпонованный с модулем автоматический выключатель подается либо электрический сигнал (на модифицированную катушку токовой отсечки), либо с якоря промежуточного реле через поводок осуществляется механическое воздействие на механизм свободного расцепления выключателя.

В результате автоматический выключатель срабатывает и отключает защищаемую цепь от сети.

При отсутствии напряжения на входных зажимах такого устройства (например, при обрыве нулевого проводника до УЗО по направлению к источнику питания), во-первых, из-за отсутствия питания не функционирует электронный усилитель, во-вторых, отсутствует энергия, необходимая для срабатывания автоматического выключателя.

Таким образом, в случае обрыва нулевого проводника в питающей сети устройство неработоспособно и не защищает контролируемую цепь.

При этом в данном аварийном режиме (при обрыве нулевого проводника) опасность поражения человека электрическим током усугубляется, так как по фазному проводнику через неразомкнутые контакты автоматического выключателя в электроустановку выносится потенциал.

Пользователь, полагая, что в сети напряжения нет, теряет обычную бдительность по отношению к электрическому напряжению и часто предпринимает попытки устранить неисправность и восстановить электропитание -- открывает электрический щит, проверяет контакты, подвергая тем самым свою жизнь смертельной опасности.

В европейских странах -- Германии, Австрии, Франции электротехнические нормы допускают применение УЗО только первого типа -- не зависящих от напряжения питания. УЗО второго типа разрешено применять в цепях, защищаемых электромеханическими УЗО, только в качестве дополнительной защиты для конечных потребителей, например, для электроинструмента, нестационарных электроприемников и т.д.

3.3 Выбор типа и параметров УЗО

При выборе УЗО следует руководствоваться следующими наиболее важными характеристиками этих устройств, определяющих их качество и работоспособность. Рабочие параметры - номинальное напряжение, номинальный ток нагрузки, номинальный отключающий дифференциальный ток (уставка по току утечки) выбираются на основе технических параметров проектируемой электроустановки. Их выбор обычно не представляет большой сложности.

Качество, а, следовательно, надежность работы УЗО определяется параметрами, смысл которых далеко не так очевиден. Это прежде всего, относится к коммутационной способности Im и условно расчетному току короткого замыкания Inc. Далее эти показатели будут рассмотрены подробно.

Коммутационная способность УЗО - Im, согласно требованиям норм, должна быть не менее десятикратного значения номинального тока или 500А (берется большее значение).

Качественные устройства имеют, как правило, гораздо более высокую коммутационную способность- 1000, 1500А. Это значит, что такие устройства надежнее, и в аварийных режимах, например, при коротком замыкании на землю, УЗО, опережая автоматический выключатель, гарантированно произведет отключение.

Условный расчетный ток короткого замыкания Inc- характеристика, условно определяющая надежность и прочность устройства, качество исполнения его механизма и электрических соединений. Нормами (ГОСТ Р51326.1-99) установлено минимально допустимое значение Inc, равное 4,5кА. Следует заметить, что в европейских странах не допускаются к эксплуатации УЗО с Inc , меньше, чем 6кА. У качественных УЗО этот показатель равен 10 и даже 15кА.

Номинальное напряжение Un=380V для 4^х полюсных и Un=220 V для 2^х полюсных УЗО.

Номинальный ток нагрузки In выбирается из ряда:

6,(10),16,25,40,63,80,100,125 А.

Номинальный отключающий дифференциальный ток (уставка):

6,10,30,100,300,500мА.

Номинальное время отключения:

0,2 сек.

3.4 Проверка работоспособности УЗО

Рис.2. Проверка работоспособности УЗО

Проверка работоспособности УЗО состоит из:

· проверка фиксации органа управления УЗО в двух четко различающихся положениях «Вкл» и «Откл»;

· проверка при включенном рабочем напряжении путем нажатия кнопки «Тест» (пятикратно);

· замера отключающего дифференциального тока УЗО специальным прибором;

· замера «фонового» тока утечки электроустановки в зоне защиты каждого УЗО специальным прибором;

· проверка работоспособности всей системы защиты на базе УЗО в электроустановке в целом путем имитации тока утечки в вероятных местах контакта человека с токопроводящими частями электрооборудования.

Проверка осуществляется с помощью специального прибора.

4. Описание лабораторного стенда

Лабораторный стенд состоит из:

· передней панели с миллиамперметрами PA, кнопками управления SB, тумблеров SA, автоматических выключателей QF, электронного секундомера, ДА, УЗО-4, УЗО-2, переменного сопротивления RP.

· На панели предоставлены три схемы:

схема 1 - для проверки параметров срабатывания на токи короткого замыкания, ток перегрузки, ток утечки на землю, четырехполюсного дифференциального автомата AD14 4P номинальный ток дифференциального автомата In=40A, номинальный ток утечки I_?n=30mA;

схема 2 - для проверки параметров срабатывания на ток утечки на землю четырехполюсного УЗО-4 F364, номинальный ток УЗО-4 In=40 А, номинальный ток утечки I_?n=30мА;

схема 3 - для проверки параметров срабатывания на ток утечки на землю двухполюсного УЗО-2 F362 номинальный ток In=40 А, номинальный ток утечки I_?n=30мА.

Схема 1

Рис.3. Принципиальная схема проверки параметров дифференциального автомата: QF1- вводной автоматический выключатель; HL- лампа индикации; SA3- переключатель выбора проверяемого устройства; QF2- линейный автоматический выключатель питания схемы 1; SA1- тумблер«шунт ДА»; RP- переменное сопротивление; SA2- кнопка питания секундомера; SA4- переключатель выбора фаз; QF3- дифференциальный автомат; SB2- кнопка «пуск» КМ; SA5-кнопка включения КЗ; SA6- тумблер тока перегрузки.

Схема состоит из проверяемого четырехполюсного дифференциального автомата AD14 4P In=40A I_?n=30mA; вводного автоматического выключателя BA47-63 3P In=50A B; автоматического выключателя; миллиамперметра М263М со шкалой 0ч50 мА; электронного секундомера СЭЦ-10000Щ; переключателя выбора проверяемого устройства «AD14, УЗО-4, УЗО-2»; переменного сопротивления, устанавливающего ток утечки; тумблера тока, имитирующего КЗ; тумблера, имитирующего тока перегрузки; переключателя выбора фаз; индикатора готовности отсчета времени срабатывания AD14 по проверяемым параметрам; индикатора присутствия напряжения; кнопок коммутации «Пуск», «Стоп».

Схема 2

Рис. 4. Принципиальная схема проверки параметров УЗО-4: F1- вводной автоматический выключатель; HL- лампа индикации; SA3- переключатель для выбора проверяемого устройства; QF2- линейный автоматический выключатель питания схемы; SA1- тумблер«шунт ДА»; RP- переменное сопротивление; SA2- кнопка питания секундомера; SA4- переключатель выбора фаз; QF3- дифференциальный автомат; SB2- кнопка «Пуск» КМ.

Состоит из проверяемого четырехполюсного УЗО-4 F364 In=40A I_?n=30mA; автоматического выключателя 3SB₁-63 C40 P3 In=40A; миллиамперметра М263М со шкалой 0ч50 мА; электронного секундомера СЭЦ-10000Щ; переменного сопротивления, устанавливающее ток утечки; переключателя выбора фаз; индикатора готовности отсчета времени срабатывания F364 по проверяемому параметру; индикатора присутствия напряжения; кнопок коммутации «Пуск», «Стоп».

Схема 3

Рис.5. Принципиальная схема проверки параметров УЗО-2: QF1- вводной автоматический выключатель. HL- лампа индикации. SA3- переключатель выбора проверяемого устройства. QF2- линейный автоматический выключатель питания схемы 1. SA1- тумблер«шунт УЗО-2». RP - переменное сопротивление. SA2- кнопка питания секундомера. «Сброс»- установка секундомера в нулевое положение. SA4- переключатель выбора фаз. QF3- УЗО-2. SB2- кнопка «пуск» КМ.

Состоит из проверяемого двухполюсного УЗО-2 F362 In=40 А I_?n=30мА; автоматического выключателя ВА47-29 С40 Р2 In=40A; миллиамперметра М326 со шкалой 0ч50 мА; электронного секундомера СЭЦ-10000Щ; переменного сопротивления, устанавливающее ток утечки; индикатора готовности отсчета времени срабатывания F362 по проверяемому параметру; индикатора присутствия напряжения; кнопок коммутации «Пуск», «Стоп».

4.1 Порядок работы

*убедиться, что стенд отключен (автоматический выключатель QF1 в отключенном состоянии, желтая лампочка - указатель не горит);

*проверить, что AD14, УЗО-4, УЗО-2 находится в отключенном положении;

*проверить, что автоматический выключатель QF2 схем №1,2,3 в отключенном положении;

*проверить, что электронный секундомер СЭЦ-10000Щ находится в отключенном положении;

*проверить, что переменное сопротивление RP схем №1, 2, 3, устанавливающее ток утечки, находится в крайнем левом положении;

*проверить, что тумблер SА1, шунт тока утечки, на схемах №1,2, 3 находится в отключенном положении;

* проверить, что тумблер SА4 на схеме №1 находится в положении «0»;

*проверить, что тумблер SА6 «ток перегрузки», схемы №1 находится в отключенном положении.

4.2 Лабораторная работа №1

4.2.1 Проверка ДА на время срабатывания при токах КЗ, перегрузки и номинальном токе утечки

1. Включить QF1 питание стенда, загорается HL.

2. Установить переключатель SA3 в положение 1.

3. Включить QF2 питание схемы 1.

4. Включить тумблер SA1.5. Установить потенциометром RP номинальный ток утечки .

6. Выключить тумблер SA1.

7. Включить питание секундомера кнопкой SA2.

8. Нажать кнопку «сброс» на секундомере.

9. Установить переключатель SA4 в положение 1.

10. Включить дифференциальный автомат QF3.

11. Нажать кнопку «тест» дифференциальный автомат QF3.

12. Включить дифференциальный автомат QF3.

13. Нажать кнопку SB2.

14. Снять показания секундомера занести в таб.1.

15. Установить переключатель SA4 в положение 2.16. Нажать кнопку «возврат» на дифференциальном автомате.

17. Нажать кнопку «сброс» на секундомере. 18. Включить дифференциальный автомат QF3. 19. Нажать кнопку SB2.

20. Снять показания секундомера занести в табл.1.

21. Установить переключатель SA4 в положение 3. 22. Нажать кнопку «возврат» на дифференциальном автомате. 23. Нажать кнопку «сброс» на секундомере. 24. Включить дифференциальный автомат QF3. 25. Нажать кнопку SB2.

26. Снять показания секундомера занести в табл.1.

27. Выключить питание секундомера кнопкой SA2.

28. Установить потенциометр RР в крайнее левое положение .

29. Нажать кнопку «возврат» на дифференциальном автомате.

30. Включить дифференциальный автомат QF3.

31. Нажать кнопку SB2.

32. Нажать кнопку SA5.

33. Нажать кнопку «возврат» на дифференциальном автомате QF3. 34. Включить дифференциальный автомат QF3. 35. Включить питание секундомера кнопкой SA2. 36. Нажать кнопку «сброс» на секундомере. 37. Включить тумблер SA6 . 38. Нажать кнопку SB2.

39. Снять показания секундомера занести в табл.1.40. Выключить тумблер SA6.

41. Нажать кнопку «возврат» на дифференциальном автомате QF3.42. Выключить питание секундомера кнопкой SA2.

4.2.2 Определение минимального тока утечки, срабатывания ДА

1. Установить потенциометр RР в крайнее левое положение.

2. Установить переключатель SA4 в положение 1 .

3. Включить дифференциальный автомат QF3.

4. Нажать кнопку SB2.

5. Изменить сопротивление потенциометра RP добиться срабатывания ДА.

6. Снять показания миллиамперметра занести в табл.2.

7. Установить потенциометр RР в крайнее левое положение.

8. Нажать кнопку «возврат» на дифференциальном автомате QF3.

9. Включить дифференциальный автомат QF3.

10. Установить переключатель SA4 в положение 2.11. Нажать кнопку SB2.12. Изменить сопротивление потенциометра RP добиться срабатывания ДА.13. Снять показания миллиамперметра занести в табл.2.

14. Установить потенциометр RР в крайнее левое положение.

15. Нажать кнопку «возврат» на дифференциальном автомате QF3.

16. Включить дифференциальный автомат QF3.

17. Установить переключатель SA4 в положение 2.18. Нажать кнопку SB2.19. Изменить сопротивление потенциометра RP добиться срабатывания ДА.20. Установить переключатель SA4 в положение 0.

21. Выключить QF2 питание схемы 1.

22. Выключить дифференциальный автомат QF3.

23. Выключить QF1 питание стенда, погасла HL.

4.3 Лабораторная работа №2

4.3.1 Проверка УЗО-4 на время срабатывания при номинальном токе утечки

1. Включить QF1 питание стенда, загорается HL.

2. Установить переключатель SA3 в положение 2.

3. Включить QF2 питание схемы 2.

4. Включить тумблер SA1.5. Установить потенциометром RP номинальный ток утечки .

6. Выключить тумблер SA1.

7. Включить питание секундомера кнопкой SA2.

8. Нажать кнопку «сброс» на секундомере.

9. Установить переключатель SA4 в положение 1 .

10. Включить УЗО-4 QF3.

11. Нажать кнопку «тест» УЗО-4 QF3.

12. Включить УЗО-4 QF3.13. Нажать кнопку SB2.

14. Снять показания секундомера занести в таб.1.

15. Установить переключатель SA4 в положение 2.16. Включить УЗО-4 QF3.

17. Нажать кнопку «сброс» на секундомере. 18. Нажать кнопку SB2. 19. Снять показания секундомера занести в табл.1.

20. Установить переключатель SA4 в положение 3.

21. Нажать кнопку «сброс» на секундомере. 22. Включить УЗО-4 QF3.

23. Нажать кнопку SB2. 24. Снять показания секундомера занести в табл.1.

4.3.2 Определение минимального тока утечки, срабатывания УЗО-4

1. Установить потенциометр RР в крайнее левое положение.

2. Установить переключатель SA4 в положение 2 .

3. Нажать кнопку SB2.

4. Изменить сопротивление потенциометра RP добиться срабатывания УЗО-4.

5. Снять показания миллиамперметра занести в табл.2.

6. Установить потенциометр RР в крайнее левое положение.

8. Включить УЗО-4 QF3.

9. Установить переключатель SA4 в положение 2. 10. Нажать кнопку SB2. 11. Изменить сопротивление потенциометра RP добиться срабатывания УЗО-4.

12. Снять показания миллиамперметра занести в табл.2.

13. Установить потенциометр RР в крайнее левое положение.

14. Включить УЗО-4 QF3.

15. Установить переключатель SA4 в положение 2.

16. Нажать кнопку SB2. 17. Изменить сопротивление потенциометра RP добиться срабатывания УЗО-4. 18. Снять показания миллиамперметра занести в табл.2.

19. Установить переключатель SA4 в положение 0.

20. Выключить QF2 питание схемы 2.

21. Выключить QF1 питание стенда, погасла HL.

Рис. 6. Времятоковые рабочие характеристики автоматических лей типов B, C и D выключате



Рис.7. Времятоковые характеристики УЗО А -- характеристика УЗО типа «S», I_?n=300 мА; Б -- характеристика УЗО общего применения, I_n=30 мА

4.4 Лабораторная работа №3

4.4.1 Проверка УЗО-2 на время срабатывания при номинальном токе утечки

1. Включить QF1 питание стенда, загорается HL.

2. Включить QF2 питание схемы 3.

3. Включить тумблер SA1.4. Установить потенциометром RP номинальный ток утечки.

5. Выключить тумблер SA1.

6. Включить питание секундомера кнопкой SA2.

7. Нажать кнопку «сброс» на секундомере.

8. Включить УЗО-2 QF3.

9. Нажать кнопку «тест» УЗО-2 QF3.

10. Включить УЗО-2 QF3.

11. Нажать кнопку SB2.

12. Снять показания секундомера занести в таб.1.

4.4.2 Определение минимального тока утечки, срабатывания УЗО-2

1. Установить потенциометр RР в крайнее левое положение.

2. Нажать кнопку SB2.

4. Изменить сопротивление потенциометра RP добиться срабатывания УЗО-2.

3. Снять показания миллиамперметра занести в табл.2.

4. Выключить SA2 «питание секундомера».

5. Установить переключатель SA3 в положение О.

6. Выключить QF2 питание схемы 3.

7. Выключить QF1 питание стенда, погасла HL.

Таблица 1

Тип устройства	Фаза	Ток утеки, I?n.	Время срабатывания, с
			I?n.	Ток КЗ	Ток перегрузки
	А			-	-
	В			-	-
	С			-	-
УЗО-4	А			-	-
	В			-	-
	С			-	-
УЗО-2	А			-	-

Таблица 2.

Тип устройства	Фаза	Минимальный ток утечки, мА
AD14	А
	В
	С
УЗО-4	А
	В
	С
УЗО-2	А

4.5 Отчет

1. Цель работы.

2. Назначение, принцип действия ДА, УЗО, типы (разновидности) УЗО, технические характеристики ДА, УЗО.

3. Таблицы замеров.

4. Выводы.

5. Документация на УЗО

Комплект технической документации на УЗО должен включать в себя:

1. Сертификат на соответствие ГОСТ Р 50807-95 (с 2002 г. необходим сертификат на соответствие ГОСТ Р 51326.1-99 и ГОСТ Р 51327.1-99).

В соответствии с Правилами по проведению сертификации в Российской Федерации, утвержденными постановлением Госстандарта России от 10.05.2000 №26 и зарегистрированными в Министерстве юстиции России 27.06.2000, регистрационный №2284, Система сертификации электрооборудования (ССЭ), действующая в рамках системы сертификации ГОСТ Р, предусматривает обязательную сертификацию УЗО -- код позиции по ОК 005-93 (ОКП) -- 342100.

2. Сертификат на соответствие Нормам государственной противопожарной службы МВД России НПБ 243-97.

В соответствии со ст. 33 Федерального закона «О пожарной безопасности» и в целях реализации постановления Правительства РФ «Об утверждении перечня товаров, подлежащих обязательной сертификации и перечня работ и услуг, подлежащих обязательной сертификации» от 13.08.97 №1013, УЗО включено в Перечень продукции, подлежащей обязательной сертификации в области пожарной безопасности в Российской федерации под № 4.5.

3. Паспорт (руководство по эксплуатации) на УЗО с адресом и телефонами предприятия-изготовителя, штампом ОТК, датой изготовления, отметкой о продаже, указанием гарантийного срока.

Заводская сопроводительная техническая документация (технический паспорт или руководство по эксплуатации) и маркировка УЗО должны содержать следующие сведения о технических параметрах устройств:

способ и место установки;

число полюсов;

номинальное напряжение Un;

номинальный ток In;

номинальный отключающий дифференциальный ток (уставка) I_?n;

номинальный неотключающий дифференциальный ток I_Dn0;

номинальное время отключения Тn;

условный номинальный ток короткого замыкания Inc;

предельное значение сверхтока неотключения Inm;

номинальная включающая и отключающая способность (коммутационная способность) Im;

номинальная включающая и отключающая способность по дифференциальному току I_Dm;

условный номинальный дифференциальный ток короткого замыкания Inc;

рекомендуемые схемы включения УЗО в электроустановках зданий.

Органы энергетического надзора при рассмотрении проекта электроустановки обращают особое внимание на типы УЗО, заложенные проектом, и в случае несоответствия возвращают проектную документацию на переработку.

При приеме электроустановки инспектор Энергонадзора обязан убедиться, что действительно установлены УЗО, предусмотренные проектом и что на эти УЗО имеется вся необходимая техническая документация.

В противном случае электроустановка здания не принимается в эксплуатацию до установки УЗО, имеющих соответствующие вышеперечисленные сопроводительные документы.

Государственные стандарты ГОСТ Р 51326.1-99, ГОСТ Р 51327.1-99 устанавливают минимальный гарантийный срок работы УЗО -- пять лет.

Изготовитель обязан в течение этого срока при соблюдении условий эксплуатации гарантировать надежную и безотказную работу УЗО.

6. Дополнительные устройства и принадлежности

Вспомогательные контакты.

Фирмы-производители УЗО и автоматических выключателей выпускают в качестве аксессуаров для своих устройств модули вспомогательных контактов (блок-контакты). Эти контакты предназначены для переключения цепей автоматики и сигнализации -- например, для включения сигнального устройства, оповещающего персонал или потребителя об отключении определенной цепи.

Модуль вспомогательных контактов крепится к основному устройству с боковой стороны и механически блокируется с его спусковым устройством.

Как правило, модуль имеет 1-2 пары замыкающих или размыкающих контактов, позволяющих коммутировать ток до 6 А при напряжении до 220 В.

Дистанционный привод.

Дистанционный привод предназначен для дистанционного управления УЗО -- включения и отключения. Привод снабжен программным устройством, позволяющим задавать необходимые циклы управления УЗО -- включение/отключение.

Привод крепится с боковой стороны УЗО и сопрягается с рукояткой взвода УЗО посредством грифа специальной формы.

Соединительные шины.

Для ускорения и упрощения монтажа коммутационных устройств -- УЗО, автоматических выключателей и др. в распределительных щитах в последнее время в мировой практике широко применяются специальные монтажные шины, часто называемые «гребенками».

Соединительные шины представляют собой стандартные медные монтажные рейки в форме гребенки, в пластмассовом кожухе, различной длины и конфигурации, расстояние между зубцами соответствует стандартным расстояниям между клеммами смонтированных в ряд согласно европейским стандартам коммутационных приборов (модуль 35 мм). Выпускаются модификации двух-, трех- и четырехполюсных соединительных шин сечением 10 и 16 мм2.

7. Специальные типы УЗО

Номинальный ток серийно выпускаемых УЗО, как правило, не превышает 125 А. Мощные электроустановки могут иметь гораздо большие номинальные токи нагрузки и, соответственно, довольно значительные сечения питающих проводников (кабелей).

Для осуществления защиты от токов утечки на землю в таких электроустановках необходимо применять специальные УЗО -- с выносным дифференциальным трансформатором тока.

Питающий кабель пропускается через окно трансформатора тока, сигнал с которого поступает на дифференциальное реле, управляющее силовым контактором соответствующей нагрузке мощности.

ГП ОПЗ МЭИ выпускает АСТРО*УЗО на большие токи нагрузки в комплекте: выносной дифференциальный трансформатор и дифференциальное реле. Технические параметры его приведены в табл. 25., габаритные и установочные размеры на рис.43.--44.

Таблица 25

№	Наименование	Номинальное значение
1	Номинальное напряжение Un, В	220/38
2	Номинальный ток нагрузки дифференциального реле In, А	25
3	Номинальный отключающий дифференциальный ток I?n, мА	300,500 *
4	Номинальный неотключающий дифференциальный ток IDnо	0,5 I?n
5	Время отключения при номинальном дифференциальном токе (без учета времени срабатывания контактора) Tn, не более, мс	30
6	Диаметр окна выносного дифференциального трансформатора, мм	60
7	Диапазон рабочих температур, °С	от -25 до +40
8	Максимальное сечение подключаемых проводников к дифференциальному реле, мм2	25
9	Срок службы:
	- электрических циклов, не менее	10 000
	- механических циклов, не менее	10 000

* - в зависимости от модификации

Рис. 43Габаритные и установочные размеры дифференциального реле

Рис. 44Габаритные и установочные размеры выносного дифференциального трансформатора

АСТРО*УЗО на большие токи применяются в одно- и трехфазных сетях. На рис. 45приведен пример схемы подключения такого УЗО в трехфазной сети в комплекте с четырехполюсным контактором.



Рис. 45 Схема подключения с четырехполюсным контактором.

Большое значение имеет правильный выбор силового контактора как элемента УЗО, обеспечивающего отключение нагрузки.

Характеристики контакторов должны быть согласованы с параметрами электроустановки (см. раздел 7).

Важной характеристикой контакторов является допустимая номинальная мощность нагрузки (или номинальный рабочий ток), определяемая категорией электроприемника.

Ниже приводятся нормальные режимы применения низковольтной аппаратуры распределения и управления переменного тока по ГОСТ Р 50030.1-92 «Низковольтная аппаратура распределения и управления.Ч.1. Общие требования» (табл. 26).

Таблица 26

Режим(категория)	Типичные области применения
АС-1	Неиндуктивные или слабо индуктивные нагрузки, печи сопротивления.
АС-2	Электродвигатель с фазным ротором: пуск, отключение
АС-3	Электродвигатель с короткозамкнутым ротором: пуск, отключение.
АС-4	Электродвигатель с короткозамкнутым ротором: пуск, торможение противовключением, толчковый режим.
АС-5а	Управление разрядными электролампами.
АС-5b	Управление лампами накаливания.
АС-6а	Управление трансформаторами.
АС-6b	Управление батареями конденсаторов.
АС-7а	Слабо индуктивные нагрузки в бытовых и аналогичных секторах.
АС-7b	Двигатели в бытовом секторе.
АС-8а	Управление двигателями герметичных компрессоров холодильников с ручным взводом расцепителей перегрузки.
АС-8b	Управление двигателями герметичных компрессоров холодильников с автоматическим взводом расцепителей перегрузки.
АС-12	Управление омическими и статическими изолированными нагрузками посредством оптронов.
АС-13	Управление статическими изолированными нагрузками посредством трансформаторов.
АС-14	Управление слабыми электромагнитными нагрузками.
АС-15	Управление электромагнитными нагрузками.
АС-20	Соединение и разъединение при нулевой нагрузке.
АС-21	Управление омическими нагрузками, в том числе при умеренных перегрузках.
АС-22	Управление смешанными омическими и индуктивными нагрузками, в том числе при умеренных перегрузках.
АС-23	Управление двигателями и другими сильно индуктивными нагрузками.

8. Защита от токов перегрузки

УЗО должно быть защищено от токов перегрузки во избежание превышения температуры элементов устройства допустимых значений.

ГОСТ Р 50571.5-94 «Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Защита от сверхтока» предъявляет следующие требования к защитным устройствам.

п. 433.2. Согласованность проводников и защитных устройств.

Рабочая характеристика любого защитного устройства, защищающего кабель от перегрузки, должна отвечать условиям:

I_в = I_n = I_z;

I₂ = 1,45 I_z,

где: I_в -- рабочий ток цепи;

I_z -- допустимый длительный ток кабеля;

I_n -- номинальный ток устройства защиты (для устройства зашиты с регулируемыми характеристиками номинальным током In является ток выбранной установки);

I₂ -- ток, обеспечивающий надежное срабатывание устройства защиты, практически I₂ принимают равным:

току срабатывания при заданном времени срабатывания для автоматических выключателей;

току плавления плавкой вставки при заданном времени срабатывания для предохранителей.

Примечание. В определенных случаях во избежание непредусмотренного срабатывания защиты следует учесть пиковые значения токов нагрузки. В случае циклической нагрузки значения In и Iz выбирают на основе значений Iв и Iz для термически эквивалентной постоянной нагрузки.

9. Защита УЗО

УЗО, как элемент электрической цепи, должно быть защищено от перегрузки и тока короткого замыкания последовательным защитным устройством (ПЗУ).

ГОСТ 50571.5-94 определяет в п. 433:

«Устройства защиты должны отключать любой ток перегрузки, протекающий по проводникам, раньше, чем такой ток мог бы вызвать повышение температуры проводников, опасное для изоляции, соединений, зажимов или среды, окружающей проводники».

ПУЭ (7-е издание, п. 7.1.76):

«…Не допускается использовать УЗО в групповых линиях, не имеющих защиты от сверхтока, без дополнительного аппарата, обеспечивающего эту защиту.

При использовании УЗО, не имеющих защиты от сверхтока, необходима их расчетная проверка в режимах сверхтока с учетом защитных характеристик вышестоящего аппарата, обеспечивающего защиту от сверхтока».

ГОСТ Р 50807-95:

п. 2.4.8. Устройство защиты от короткого замыкания, указанное изготовителем, которое должно быть установлено последовательно с УЗО с целью защиты от токов короткого замыкания.

п. 4.3.1. Устройство защиты от коротких замыканий предназначено для обеспечения достаточной защиты УЗО от воздействия токов короткого замыкания, не превосходящих значений условного номинального тока короткого замыкания Inc и условного номинального дифференциального тока короткого замыкания I?c.

Изготовитель УЗО должен указать следующие характеристики устройства защиты от коротких замыканий:

а) максимальное значение пропускаемой величины I2t;

б) максимальное значение пропускаемого пикового тока Ip.

Если изготовитель не указывает эти значения для УЗО, то минимальные значения берутся в зависимости от условного тока короткого замыкания из табл. 4.1.

Любое устройство защиты от коротких замыканий, которое отвечает требованиям, установленным соответствующим стандартом и обладающее характеристиками п. а) и п. б), не превышающими значений, указанных изготовителем для УЗО, может использоваться для защиты УЗО.

ГОСТ Р 51326.1-99:

п. 9.11.2. УЗО должно быть защищено от короткого замыкания посредством автоматических выключателей или предохранителей согласно требованиям соответствующих стандартов серии ГОСТ Р 50571.

п. 9.11.2.1. ПЗУ может быть автоматическим выключателем или плавким предохранителем, имеющим интеграл Джоуля I2t и пиковый ток Ip, не превосходящий способности выдерживать I2t и Ip, установленные для УЗО изготовителем.

Соответствие параметров УЗО условиям эксплуатации установки по номинальной включающей и отключающей способности по дифференциальному току определяется при проектировании путем расчета значения тока короткого замыкания на землю в данной электроустановке.

Проверка соответствия УЗО наиболее важному параметру -- условному расчетному току короткого замыкания осуществляется соответствующим расчетом тока короткого замыкания в данной электроустановке.

Во всех случаях применения УЗО его параметры должны соответствовать максимальным токам нагрузки и токам короткого замыкания.

Схема включения УЗО должна предусматривать последовательное защитное устройство (автоматический выключатель, плавкая вставка), обеспечивающее защиту от сверхтоков.

Номинальный ток нагрузки УЗО должен быть равен или на ступень выше номинального тока последовательного защитного устройства.

Российский стандарт ГОСТ Р 50345-99 «Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения» классифицирует автоматические выключатели по току мгновенного расцепления: типы B, C и D.

Времятоковые рабочие характеристики автоматических выключателей типов B, C и D приведены на рис. 46.

Рис. 46. Времятоковые рабочие характеристики автоматических выключателей типов B, C и D .

10. Норматиные документы

В настоящее время в Российской Федерации действует ряд нормативных документов, регламентирующих технические параметры и требования к применению УЗО в электроустановках зданий. Ниже приводится перечень основных документов с краткими выдержками, касающимися применения УЗО.

1. Правила устройства электроустановок Изд. 7-е, 1999 г.

Раздел 6. "Электрическое освещение"

6.1.14. В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных при высоте установки светильников общего освещения над полом или площадкой обслуживания менее 2,5 м применение светильников класса защиты 0 запрещается, необходимо применять светильники класса защиты 2 или 3. Допускается использование светильников класса защиты 1, в этом случае цепь должна быть защищена устройством защитного отключения (УЗО) с током срабатывания до 30 мА…

6.1.16. Для питания светильников местного стационарного освещения с лампами накаливания должны применяться напряжения: в помещениях без повышенной опасности - не выше 220 В и в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных - не выше 50 В. В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных допускается напряжение до 220 В для светильников, в этом случае должно быть предусмотрено или защитное отключение линии при токе утечки до 30 мА, или питание каждого светильника через разделяющий трансформатор…

6.1.17. …Переносные светильники, предназначенные для подвешивания, настольные, напольные и т.п. приравниваются при выборе напряжения к стационарным светильникам местного стационарного освещения (п. 6.1.16.)…

6.1.48. При выполнении схем питания светильников и штепсельных розеток следует выполнять требования по установке УЗО, изложенные в гл. 7.1 и 7.2.

6.1.49. Для установок наружного освещения: освещения фасадов зданий, монументов и тому подобное, наружной световой рекламы, и указателей в сетях TN-S или TN-C-S рекомендуется установка УЗО с током срабатывания до 30 мА, при этом фоновое значение токов утечки должно быть по крайней мере, в 3 раза меньше уставки срабатывания УЗО по дифференциальному току.

6.4.18. Установки световой рекламы, архитектурного освещения зданий следует, как правило, питать по самостоятельным линиям - распределительным или от сети зданий. Допускаемая мощность указанных установок не более 2 кВт на фазу при наличии резерва мощности сети.

Для линии должна предусматриваться защита от сверхтока и токов утечки (УЗО).

Раздел 7. "Электрооборудование специальных установок"

Глава 7.1. "Электроустановки жилых, общественных, административных бытовых зданий"

7.1.48. …В ванных комнатах квартир и номеров гостиниц допускается установка штепсельных розеток в зоне 3 по ГОСТ Р 50571.11-96, присоединяемых к сети через разделительные трансформаторы или защищенных устройством защитного отключения, реагирующим на дифференциальный ток, не превышающий 30 мА…

7.1.71. Для защиты групповых линий, питающих штепсельные розетки для переносных электрических приборов, рекомендуется предусматривать устройства защитного отключения.

7.1.72. Если устройство защиты от сверхтока (автоматический выключатель, предохранитель) не обеспечивает время автоматического отключения 0,4 с при номинальном напряжении 220 В из-за низких значений токов короткого замыкания и установка (квартира) не охвачена системой уравнивания потенциалов, установка УЗО является обязательной.

7.1.73. При установке УЗО последовательно должны выполняться требования селективности. При двух- и многоступенчатой схемах УЗО, расположенное ближе к источнику питания, должно иметь уставку и время срабатывания не менее чем в 3 раза большие, чем у УЗО, расположенного ближе к потребителю.