IV. УСТРОЙСТВА ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ
14. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
При применении защитного отключения безопасность обеспечивается быстродействующим (0,1—0,2 с) отключением аварийного участка или сети в целом при однофазном замыкании на землю или на элементы электрооборудования, нормально изолированные от земли, а также при прикосновении человека к частям, находящимся под напряжением.
Защитное отключение может применяться в дополнение к системам заземления и зануления и в качестве единственной и основной меры защиты. Наиболее рационально применение защитного отключения в следующих электроустановках до 1 кВ: в передвижных электроустановках с изолированной нейтралью в условиях, когда сооружение заземляющего устройства с необходимыми параметрами затруднено; в стационарных установках для защиты электрифицированного инструмента в условиях повышенной опасности поражения электрическим током и взрывоопасности, в частности в шахтах и рудниках горно-химической и горно-металлургической промышленности; в стационарных электроустановках с заземленной нейтралью отдельных удаленных потребителей большой мощности, на которых защитное зануление не может обеспечить требуемой кратности тока однофазного замыкания на землю.
15. УСТРОЙСТВА ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ ДЛЯ СЕТЕЙ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ
Асимметры типа РА-74/2 предназначены для автоматического отключения поврежденного объекта при замыкании на землю одной из фаз. Асимметр А (рис. 42) состоит из трех конденсаторов одинаковой емкости С, соединенных в звезду. Нейтральная точка звезды заземлена через обмотку электромагнитного реле К, встроенного в асимметр. Реле К имеет одну пару размыкающих контактов. При симметрии фазных напряжений реле К обесточено. При замыкании на землю одной из фаз защищаемого объекта симметрия фазных напряжений нарушается, обмотка реле К обтекается током, реле срабатывает, размыкая свои контакты и отключая поврежденный объект.
В шахтах и рудниках успешно используются устройства, работающие на выпрямленных токах контролируемой сети (вентильные схемы). Три полупроводниковых вентиля подключаются к фазам контролируемой сети. Общая точка вентилей соединяется с землей через кило- омметр и сигнальное реле. Ки- лоомметр измеряет сопротивление изоляции сети относительно земли, а сигнальное реле приводит в действие световую или звуковую сигнализацию при снижении сопротивления изоляции ниже заранее установленного предела.
Реле утечки типа РУ-380 с самоконтролем исправности элементов схемы предназначено для защиты людей от поражения электрическим током и других опасных последствий утечек тока на землю в трехфазных электрических сетях переменного тока 380 В с изолированной нейтралью трансформатора. Реле утечки может эксплуатироваться во взрывоопасных зонах в условиях умеренного климата, например в шахтах.
Реле утечки уменьшает вероятность воспламенения электрооборудования токами утечки, преждевременного воспламенения электродетонаторов токами утечки трехфазной сети, развития повреждения работающего электрооборудования с увлажненной изоляцией; опасного нагрева и сквозного прожога взрывобезопасных оболочек электрооборудования под войздействием стойкой дуги, возникающей между проводниками и землей, воспламенения рудничного газа и угольной пыли токами утечки.
Реле утечки (рис. 43) состоит из трехфазного трансформатора Т, источника оперативного тока, собранного из диодов VS—V10, токоограничивающих резисторов R12, R13, R17, источников вспомогательного тока, состоящего из диодов V2, V6, V7, двухобмоточного реле К1, стабилитрона V4, сглаживающих конденсаторов С1 и С4.
Рис. 42. Схема асимметра РА-74/2
К источнику оперативного тока подключена цепь контроля изоляции, состоящая из стабилитрона, обмотки 1-2 реле К1 и фильтра присоединения (первичные обмотки трансформатора Т).
Сопротивление утечки RyT включено параллельно цепи контроля изоляции, поэтому ток в обмотке 1-2 реле К1 достигает наибольшего значения при высоком сопротивлении изоляции. Обмотка 3-4 реле К1 присоединена к вспомогательному источнику тока. Обмотки реле включены так, что их магнитные потоки направлены встречно, причем магнитный поток вспомогательной обмотки больше, чем магнитный поток основной обмотки, но разность магнитных потоков недостаточна для притягивания якоря реле.
Рис. 43. Схема реле утечки РУ-380
При снижении сопротивления изоляции сети ток в основной обмотке уменьшается, и при сопротивлении изоляции, равном сопротивлению уставки, реле срабатывает, при этом оно своим контактом воздействует на цепь отключающей обмотки коммутационного аппарата, который отключает сеть с поврежденной изоляцией.
Реле утечки реагирует на разность магнитных потоков основной и вспомогательной обмоток, поэтому любое повреждение схемы реле утечки, приводящее к уменьшению или полному исчезновению тока в одной из обмоток, вызывает увеличение сопротивления срабатывания или отключение сети. В этом заключается принцип самоконтроля исправности схемы реле утечки. Реле утечки типа РУ выпускаются также для отключенья трехфазной сети переменного тока напряжением 127 и 220 В.
Реле утечки типов УАКИ-380 и УАКИ-660 на напряжения 380 и 660 В предназначены для контроля изоляции и защитного отключения шахтных сетей с изолированной нейтралью.
Как видно из рис. 44, в реле использована вентильная схема, в которой применено двухобмоточное реле К. В связи с этим потребовалось ввести искусственную нейтральную точку, образованную резисторами R1—R3, и с помощью диода V4 присоединить ее к земле. Кроме того, конденсаторы С1—СЗ образуют еще одну нейтральную точку к которой присоединен компенсирующий дроссель L1. Диоды VI— V3 включены так, что токи через них протекают от земли к фазам сети.
Рис. 44. Схема реле утечки УАКИ-380
Обмотки реле К соединены так, чтобы их магнитные потоки были направлены встречно. Пока изоляция сети не повреждена, ток утечки отсутствует. Токи в обмотках реле равны (активное сопротивление обеих обмоток одинаково), и результирующий магнитный поток равен нулю. Когда снижается сопротивление изоляции, ток утечки увеличивается, увеличивается и оперативный ток, протекающий через обмотку 1 реле К. Вспомогательный ток, протекающий через диод V4, уменьшается. При дальнейшем снижении сопротивления изоляции ток через реле К еще больше увеличится, а когда он станет больше вспомогательного тока, диод V4 закроется. В этом случае по обмотке 1 реле К протекает только оперативный ток. При достаточной разности магнитных потоков реле срабатывает и воздействует на обмотку отключения автоматического выключателя, который отключает сеть с поврежденной изоляцией.
Аппараты защиты сетей от утечки с устройством автоматической компенсации емкостной составляющей токов утечки типов A3AK-380 и АЗАК-660. Аппараты предназначены для отключения трехфазных сетей 380 и 660 В с изолированной нейтралью при снижении общего сопротивления изоляции сети до установленного значения и для снижения токов утечки методом компенсации их емкостной составляющей.
Устройство АЗАК-660 состоит из реле утечки УАКИ и устройства автоматической компенсации емкостных токов утечки. Реле утечки срабатывает, когда сопротивление изоляции становится ниже уставки и вызывает отключение автоматического выключателя. Для компенсации емкостных токов утечки используется реактор, включенный между фазами сети и землей. Индуктивность реактора регулируется подмагничиванием его постоянным током.
Аппарат защиты сетей от утечки с самоконтролем типа АЗТС. Аппарат АЗТС предназначен для защиты людей от поражения электрическим током и от недопустимых токов утечек на землю путем автоматической компенсации емкостных токов утечек и защитного отключения. Область применения — электрические сети с изолированной нейтралью рудников.
Основные характеристики аппарата приведены ниже.
Длительный ток утечки, мА 10
Кратковременный ток утечки, мА 100
Уставки однофазной утечки, кОм 40—50
Напряжение контролируемой сети, В 660
Самонастраивающийся аппарат защиты от утечек тока САЗУ-2 предназначен для непрерывного контроля изоляции сети с изолированной нейтралью. Отключение сети происходит, если ток утечки равен или превышает длительное допустимое значение 30 мА; или сопротивление изоляции сети снижается до 1,5 кОм.
Применение САЗУ-2 в сетях 380 В шахт и карьеров дает возможность предотвратить поражение током человека при прикосновении его к токоведущим частям, возникновение пожаров от токов утечек, преждевременное воспламенение электродетонаторов от токов утечки.
Технические характеристики устройства САЗУ-2 приведены ниже.
Напряжение контролируемой сети, В 380
Время срабатывания защиты и отключения сети, с Не более 0,15
Исполнение Рудничное,
нормальное
Габариты, мм 365 x 265x140
Масса, кг 10
Срабатывание защиты вызывают лишь быстро развивающиеся повреждения изоляции и прикосновение человека к токоведущим частям электрооборудования. При медленном снижении сопротивления изоляции оперативное напряжение уменьшается и оперативный ток не достигает тока срабатывания реле защиты. Только при снижении сопротивления изоляции до 1,5 кОм и меньше происходит срабатывание защиты независимо от характера изменения.
Устройство защитного отключения ЗОРГ-12 предназначено для защиты обслуживающего персонала электрифицированных буровых установок от поражения электрическим током. Устройство рекомендуется использовать с момента подачи напряжения до спуска и присоединения к контуру заземления первой колонны обсадных труб-.
Технические характеристики устройства приведены ниже.
Напряжение срабатывания, В 12
Напряжение питания, В 100
Собственное время срабатывания, с Не более 0,1
Потребляемая мощность, В-А Не более 15
Масса, кг 5,5
Габариты, мм 295x209x175
Шахтный аппарат защитного отключения типа A3U1
предназначен для защиты персонала от поражения электрическим током и других последствий уменьшения сопротивления изоляции в электрических сетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 380 и 660 В с изолированной нейтралью. Аппарат применяется в подземных выработках угольных и горно-рудных предприятий.
Аппарат имеет три варианта исполнения: АЗШ-1 (вместо АЗПБ), АЗШ-2 (вместо БЗП-1А), АЗШ-З (вместо АЗАК 660/380).
Аппарат АЗШ-1 устанавливается в распределительном устройстве до 1 кВ шахтной передвижной трансформаторной подстанции и может воздействовать на расцепители автоматического выключателя А3700. Аппарат состоит из устройства контроля сопротивления изоляции
и устройства автоматической компенсации емкостной составляющей тока утечки.
Аппарат АЗШ-2 устанавливается в распределительном устройстве до 1 кВ шахтной передвижной трансформаторной подстанции типа ТК ШВП и может воздействовать на независимый расцепитель автоматического выключателя АВ или АВМ (АВМУ). Аппарат состоит из -устройства контроля сопротивления изоляции, устройства автоматической компенсации емкостной составляющей тока утечки и блока тепловой защиты.
Аппарат АЗШ-З выполнен в отдельной взрывозащищенной оболочке и может воздействовать на независимый расцепитель автоматического выключателя. АВ или АВМ (АВМУ). Аппарат состоит из устройства контроля сопротивления изоляции и автоматической компенсации емкостной составляющей тока утечки.
