Внимание! Существует ошибочное мнение, что устройство защитного отключения (УЗО) защитит цепь от короткого замыкания. УЗО выполняет защитную функцию при попадании человека под опасное напряжение сети (потенциал), а также реагирует на ухудшение сопротивления изоляции, которое в дальнейшем может привести к замыканию на землю или на нулевой проводник.

Последствия короткого замыкания

Согласно закону Ома, при снижении сопротивления в цепи, которое характерно при КЗ, происходит пропорциональное многократное увеличение силы тока. При этом увеличение тока сопровождается значительным выделением тепла, согласно закону Джоуля Ленца, что приводит к возгоранию, пожару, нагреву и расплавлению изоляции на проводах с током.

Что такое КЗ и его последствия, часто видят и знают пожарные службы, которым приходится устранять возгорания, а также электромонтёры с опытом работы в электроустановках. Короткое замыкание у одного из потребителей способно нарушить электроснабжение и привести к отключению целого участка энергосистемы, поэтому установка, обслуживание, а также проверка срабатывания токоограничивающей защиты являются очень важными и актуальными.

Чем опасно КЗ и его последствия

Преднамеренное использование

Короткое замыкание лишь в некоторых случаях оправдывает себя, а именно:

• Для обесточивания участка цепи, на которой человек попал под воздействие опасного напряжения. Если индивид попадает под опасный потенциал, а в цепи нет УЗО, и автоматический выключатель находится далеко от места происшествия, то для спасения человека выполняется искусственное КЗ, отключающее линию;
• При отключении цепей высоковольтных участков от источника напряжения с помощью короткозамыкателей. Короткозамыкатель – это коммутационный аппарат, имеющий мощную контактную часть, которая конструктивно рассчитана и предназначена для создания искусственного короткого замыкания в сетях электроснабжения;
• В сварочных аппаратах. Конструкция этих устройств рассчитана на технологическое создание электрической дуги. За счёт низкого напряжения (практически безопасного) и электрического соединения с землёй через сварочный электрод, который плавится, выполняется сваривание металлических поверхностей.

Преднамеренное короткое замыкание с помощью короткозамыкателя

Электрическая энергия и возникающее в сетях короткое замыкание – это опасный процесс, который может привести к ужасным последствиям с человеческими жертвами. Однако, если правильно рассчитать и установить токоограничивающие аппараты, а также своевременно проверять их работоспособность, то его можно контролировать. Быстрое реагирование качественной защитной аппаратуры на режим КЗ предотвратит крупные аварии.

Видео

amperof.ru

Виды защит от токов КЗ

Электричество, стоящее на службе Человечества уже более ста лет, остается физической сущностью непредсказуемой и опасной – как для технических устройств, использующих его для своей работы, так и для человека, их обслуживающих. Поэтому обязательным элементом систем электрического снабжения, вне зависимости от номинала напряжения и силы тока, являются защитные устройства различного назначения и принципа действия.

Какими бывают защитные устройства

Классификация устройств, которые делают безопасными электрические сети, довольно сложна. По той причине, что одно и то же устройство применяется в различных областях и с разными целями. А алгоритм их работы нередко состоит из нескольких этапов, каждый из которых может быть использован для защиты как единственный метод. Основными критериями классификации являются:

• По сфере применения – для защиты людей или технических устройств.
• По способу реакции – пассивные и активные.

В подавляющем большинстве случаев принцип их работы основан на физическом проявлении действия электрического тока – нагреве или притягивании металлических деталей в поле действия магнитного поля, им порожденного.

Пассивные устройства защиты

В первую очередь, это заземление и зануление. По своей физической сущности они похожи, но по назначению различаются. Защитное действие заземления основано на двух явлениях:

1. Ток короткого замыкания, возникающий между фазной линией и нулевым проводником (или между фазами) при малом сопротивлении среды, имеет свойство лавинообразного нарастания силы. Это приводит к возникновению электрической дуги и мгновенному разогреву проводников, участвующих в процессе, что используется для работы активных систем защиты – плавких предохранителей и автоматических выключателей.
2. Ток всегда идет по пути наименьшего сопротивления. Если корпус электроприбора заземлить, то в случае аварии – частичном пробое фазы на него, человек не получит электрической травмы.

Стоит строго различать техническую нейтраль и заземляющий проводник. Первая является общей точкой трех обмоток силового трансформатора, соединенных звездой. Во время работы электроустановки по ней течет ток.

Ее используют для защиты потребителей трехфазного тока (электродвигателей) в случае межфазного или однофазного короткого замыкания на землю. Второй не имеет мест физического подключения к линиям электропередач и применяется для защиты людей от поражения электрическим током. В статье «Земля в электротехнике» подробно расписаны отличия этих двух понятий.

Свойство тока двигаться по пути наименьшего сопротивления используется и в том случае, когда требуется защита от атмосферного электричества. Для этого на крыше здания или рядом с ним устанавливают вертикальный штырь (громоотвод), который напрямую соединяют с физической землей.

Частным видом пассивной защиты можно считать работу балластного трансформатора, обеспечивающего стабильность питающего напряжения. Сглаживание происходит за счет того, что возникающий в его сердечнике магнитный поток имеет противоположное породившему его току направление.

Физическая защита кабеля, проложенного в земле, также относится к пассивной. Хотя она и не связана с прямым действием электрического тока. Она заключается в устройстве оболочки из металла – она может быть как его конструктивной частью, тогда он называется «бронированным».

Активные устройства защиты

Наиболее разнообразные по принципу работы и назначению виды защиты.

Стабилизаторы

Защита от перепадов напряжения является залогом безаварийной работы многих электроприборов. В цепях переменного тока стабилизаторы делают на основе автотрансформаторов, которые в чистом виде являются пассивными. Для их активизации в схему включается устройство, сравнивающее входное и выходное напряжение. По способу реакции на отклонение от заданных параметров они бывают двух типов:

1. Релейные, в которых группа силовых реле обеспечивает переключение точки съема напряжения с обмотки автотрансформатора.
2. Серверные – бегунок на автотрансформаторе вращается электромотором специального назначения (сельсин-датчик). Чем больше разница между напряжениями на входе и выходе, тем на больший угол он поворачивается.

Больше узнать о стабилизаторах можно узнать тут.

Предохранители, термореле и автоматические выключатели

Наиболее простым способом защита от перегрузки осуществляется так называемыми плавкими предохранителями. Основой их конструкции является металлический проводник, сечение и длина которого позволяют выдерживать ему токи определенной величины. При их лавинообразном нарастании в случае короткого замыкания металл нагревается и плавится, разрывая цепь.

Недостатком предохранителей является их одноразовость, а также неизбирательность действия: они могут или не успеть отключить потребителя или сделать это слишком рано. Последний случай характерен для запуска асинхронных электродвигателей, обмотки которых соединены треугольником. Он сопровождается трехкратным увеличением силы тока в цепи.

Электрическая перегрузка может быть вызвана излишним физическим сопротивлением работе электродвигателя. Для ее предотвращения используются термореле. Это устройство состоит из отрезка нихромовой проволоки, играющей роль нагревательного элемента, и биметаллического размыкателя, вокруг которого она обвита.

Чрезмерная нагрузка на валу провоцирует увеличение силы тока в обмотках. Это, в свою очередь, ведет к нагреванию чувствительного элемента реле, деформации контактов размыкателя и отключению потребителя от сети. Такие защитные устройства не рассчитаны на мгновенное отключение в случае аварии. В этом их главный недостаток.

Автоматические выключатели – это комплексные устройства, реагирующие на два проявления действия электрического тока – притягивание проводников и нагрев. В их конструкции есть соленоид – катушка с подвижным сердечником, и биметаллический контакт.

Первый срабатывает при превышении тока сверх номинального, возникающего чаще всего при коротком замыкании. Однако, если потребляемый электроустановкой ток выше указанного на корпусе автоматического выключателя, то он будет отключать сеть и при обычных условиях. Достоинство этого прибора в их универсальности и возможности мгновенного отключения потребителей.

Дифференциальные измерители

Это такие аппараты защиты, действие которых основано на определении дисбаланса между фазной линией и технической нейтралью – общей точке трех фазных обмоток, включенных по схеме «звезда». Они могут использоваться как для защиты электроустановок, так и людей. Их называют УЗО – устройство защитного отключения.

В основе их конструкции лежит дифференциальный трансформатор. Он состоит из ферритового кольца и одной обмотки на нем, которая и играет роль индикатора дисбаланса. В однофазной бытовой сети через ферритовое кольцо пропущены фазный проводник и нейтраль. Направления токов в них противоположны и уравновешивают друг друга, поэтому во вторичной обмотке ток не течет.

Если человек касается токоведущей части и электричество уходит через него в землю, то в нейтральном проводнике движение электронов прекращается, баланс нарушается и во вторичной обмотке возникает ток. Он усиливается и приводит к движению сердечника соленоида, который размыкает контакты.  Подробнее об устройстве и принципе работы УЗО читайте здесь.

Защита генераторов и других промышленных электроустановок осуществляется трехфазными УЗО. Принцип их работы тот же, что и однофазного. Однако они способны реагировать не только на замыкание фазы на землю, но также на обрыв одной из них или замыкание между ними.

Отличие дифференциальных автоматов от выключателей в том, что они срабатывают мгновенно, без временной задержки. Поэтому на их корпусе нет буквенных маркировок: A, B, C или D. Только номинал срабатывания, величина которого в тысячи раз меньше, чем у автоматического выключателя.

Для сравнения: автоматический выключатель С32 срабатывает при пятикратном превышении рабочего тока – 160 ампер. УЗО, для которого ток в 32 ампера может быть номинальным, срабатывает при возникновении дисбаланса между фазами, исчисляемому в миллиамперах (стандартными являются значения от 10 до 300 мА).

В последнее время электротехническая промышленность стала выпускать защитные устройства, в которых объединены УЗО и АВ. Их называют «автоматические выключатели дифференциального тока» и обозначают как АВДТ. Они защищают от комплекса аварийных ситуаций: всех видов коротких замыканий, а также физической перегрузки, сопровождающейся нагревом проводников.

Их применение существенно упрощает проведение электромонтажных работ и позволяет одновременно защитить как электроустановку, так и людей, ее обслуживающих. Чтобы научиться отличать АВДТ от УЗО, ознакомьтесь с этой статьей.

Включение устройств защиты в схемы питания электроустановок является обязательным условием их безаварийной эксплуатации. Оно регламентируется своеобразной библией электрика – Правилами устройства электроустановок (ПУЭ). А также другими документами. Такими, как Правила технической эксплуатации электроустановок (ПУЭ) и Межотраслевые правила охраны труда при эксплуатации электроустановок (МПОТ).

electriktop.ru

Защита от короткого замыкания

Короткие замыкания происходят в любых электроустановках, вне зависимости от их сложности. Даже если электропроводка новая, светильники и розетки исправны, а электрооборудование выпущено известными на весь мир производителями, от коротких замыканий не застрахован никто. И от них нужно защищаться.

Устройства защиты от аварийных режимов в сети

Предохранители – самые простые устройства защиты. Раньше для ликвидации аварийных режимов в бытовых электропроводках применяли только их. В некоторых устройствах предохранители применяются и по сей день. Причина – они обладают высоким быстродействием и незаменимы для защиты полупроводниковых устройств.

После срабатывания предохранитель либо заменяется на новый, либо внутри него меняется плавкая вставка. Вставки для одного и того же корпуса предохранителя выпускаются на разные номиналы токов. Но необходимость держать на объекте или в квартире запас плавких вставок для оперативной замены является недостатком предохранителей.

Самым распространенным предохранителем в советское время была «пробка».

На смену им пришли автоматические пробки типа ПАР, выпускавшиеся на токи 10, 16 и 25 А. Они вворачивались на место пробок, были многоразового использования и имели два защитных элемента, называемых расцепителями. Один защищал от коротких замыканий и срабатывал мгновенно, второй – от перегрузок и срабатывал с выдержкой времени.

Такие же расцепители имеют и все автоматические выключатели, пришедшие на смену предохранителям. Мгновенный расцепитель называют электромагнитным, потому что в основу его работу положен принцип втягивания штока катушки при превышении номинального тока. Шток ударяет по защелке и пружина размыкает контактную систему выключателя.

Расцепитель, действующий с выдержкой по времени называют тепловым. Работает он по принципу терморегулятора в утюге или электронагревателе. Биметаллическая пластина при прохождении по ней тока нагревается и медленно изгибается в сторону. Чем больше ток через нее, тем быстрее происходит изгиб. Затем она действует на ту же защелку, и автомат отключается. Если воздействие тока прекратилось, пластина остывает, возвращается в исходное положение, и отключения не происходит.

В старых электрощитах еще сохранились автоматические выключатели в карболитовом корпусе типов А-63, А3161, или более современные АЕ1030. Но все они уже не удовлетворяют современным требованиям.

Они изношены, и их механическая часть либо заржавела, либо утратила быстродействие. И не в каждом из них есть мгновенная защита от короткого замыкания. В некоторых аппаратах устанавливался только тепловой расцепитель. Да и скорость срабатывания электромагнитного расцепителя у автоматов этих серий ниже, чем у модульных.

Поэтому такие защитные устройства нужно менять на современные, пока они своим бездействием не натворили дел.

Принципы построения защиты

В многоквартирных домах автоматы установлены в щитке на лестничной площадке. Для защиты квартир этого достаточно. Но если Вы при замене электропроводки установили у себя персональный щиток, то в нем на каждую группу потребителей лучше установить персональный автомат. Тому есть несколько причин.

1. При замене розетки вам не понадобится отключать свет в квартире и пользоваться фонариком.
2. Для защиты некоторых потребителей вы снизите номинальный ток автомата, что сделает их защиту чувствительнее.
3. При повреждениях в электропроводке можно оперативно отключить аварийный участок и оставить в работе остальное.

В частных домах в качестве вводных используются двухполюсные выключатели. Это необходимо для случая ошибочного переключения на подстанции или линии, в результате которого фаза окажется на месте нуля. Использование двух однополюсных выключателей для этой цели недопустимо, так как может отключится тот, что в нуле, а фаза останется.

Нецелесообразно использование трехполюсного выключателя в качестве эквивалента трех однополюсных. Снятие планки, объединяющей три полюса не поможет. Внутри выключателя есть тяги, отключающие оставшиеся полюса при срабатывании одного из них.

При применении УЗО обязательно защитить эту же линию и автоматическим выключателем. УЗО защищает от токов утечки, но не защищает от коротких замыканий и перегрузок. Функции защиты от утечки и аварийных режимов работы совмещены в дифференциальном автомате.

Выбор автоматических выключателей

При замене старого автоматического выключателя новый устанавливайте на тот же номинальный ток. По требованиям Энергосбыта номинальный ток выключателя принимается, исходя из максимально разрешенной нагрузки.

Распределительная сеть устроена таким образом, что с приближением к источнику электроснабжения номинальные токи аппаратов защиты увеличиваются. Если ваша квартира включена через однофазный автоматический выключатель на 16 А, то все квартиры в подъезде могут быть подключены к трехфазному автомату на 40 А и равномерно распределены по фазам. В случае, если при коротком замыкании ваш автомат не отключится, через некоторое время от перегрузки сработает защита у подъездного. Каждое последующее защитное устройство резервирует предыдущее. Поэтому не стоит завышать значение номинального тока автоматического выключателя. Он может не сработать (не хватит тока) или отключится вместе с группой потребителей.

Современные модульные автоматические выключатели выпускаются с характеристиками «В», «С» и «D». Отличаются они кратностью токов срабатывания отсечки.

Будьте внимательны с применением автоматов с характеристиками «D» и «В».

И помните: если короткое замыкание не отключить, оно приведет к пожару. Позаботьтесь об исправности защиты, и живите спокойно.

Оцените качество статьи:

electric-tolk.ru

Защита от короткого замыкания в доме как производить

Как защитить дом от замыкания

Момент короткого замыкания является следствием нарушения изоляции фазы и замыканием ее на ноль или корпус электроприбора. Если в доме есть сеть 380 В, то КЗ бывает следующих видов: когда замыкаются между собой две фазы, одновременное замыкание двух фаз на земляной провод, замыкание трех фаз между собой.

В качестве примера разберем такой случай: вы пользуетесь утюгом, в результате попадания острого механического предмета изоляция кабеля и проводов в целом нарушается, фаза и ноль между собой перемыкаются – получается ситуация короткого замыкания. Далее провода начинают быстро нагреваться из-за большой силы тока (закон Джоуля-Ленца), переноска или розетка расплавляется за считанные минуты, может возникнуть пожар из-за возгорания электропроводки. Необходима быстрая защита от короткого замыкания. В соседних квартирах короткого не будет, но будет наблюдаться просадка по питающему напряжению, что отрицательно скажется на бытовых приборах с возможным выходом их из строя.

Правильные работы по защите от замыкания

Для предотвращения короткого замыкания и повышения электробезопасности в электрических цепях устанавливают предохранители. Это и есть надежная защита короткого замыкания в доме. В плавкие предохранители устанавливается токопроводящий элемент, расплавляющийся при превышении рассчитанной на него силы тока, в результате цепь размыкается. Рекомендуется для домашней проводки для каждого из помещений сделать отдельную линию, на которую требуется поставить отдельно автоматический выключатель.

Если предохранитель будет рассчитан на большую мощность, а автомат на меньшую – произойдет перегревание автоматического выключателя и он выбьет, опять же цепь разомкнется.

Существуют еще и электронные предохранители, основанные на бесконтактных датчиках. Самовосстанавливающиеся предохранители не замкнут цепь до тех пор, пока не остынут (происходит за счет увеличения удельного сопротивления при превышении требуемой силы тока).

В электрических машинах короткого замыкания может возникнуть в результате замыкания витков обмоток статора или ротора, обмоток трансформатора или замыкания обмоток на корпус. В промышленности для предотвращения используются электрические реакторы с ограничением по току, понижающие трансформаторы и по возможности, как и в быту, распараллеливаются электрические цепи.

ampersite.ru

Защита от замыкания на землю

Страница 59 из 62

Защита от однофазных замыканий на землю (земляная защита) предусматривает подачу предупреждающего сигнала или отключение участка сети при повреждении, приводящем к образованию непосредственной электрической связи между одной фазой установки и землей.
Защита в сетях напряжением 380/220 В
Четырехпроводные сети согласно ПУЭ должны выполняться с глухим заземлением нейтрали источника питания (трансформатора, генератора). Согласно тем же правилам части, подлежащие заземлению, должны иметь надежную металлическую связь с нейтралью источника питания, выполняемую нулевым проводом или посредством заземляющих проводников.
Прямая электрическая связь между одной фазой и заземленным корпусом двигателя, аппарата и пр. в такой системе приводит к возникновению однофазного тока к. э. (рис. 13-20).
Защита от замыкания на землю в четырехпроводной системе достигается посредством аппарата (автоматического выключателя, предохранителей), автоматически отключающего поврежденный участок сети под действием однофазного тока к. з.

Рис. 13-20. Схема защиты двигателя от замыкания на землю в сетях с глухозаземленной нейтралью.
Номинальный ток плавких предохранителей (вставок) или расцепителя автоматов, защищающих токоприемник, выбирается в соответствии с нагрузкой последнего (см., например, § 13-5).
Гарантия срабатывания защиты обеспечивается выполнением одного из следующих условий: заземляющий и нулевой проводники должны быть выбраны так, чтобы при замыкании на корпус возникал ток к. з.:
1)  трехкратный по отношению к номинальному току плавкой вставки;

1. трехкратный по отношению к номинальному току теплового расцепителя магнитного пускателя или автомата;
2. в 1,25—1,4 раза превышающий номинальный ток электромагнитного расцепителя.

Трехпроводные сети с изолированной нейтралью в установках гидромеханизации должны быть обеспечены средствами защиты от снижения сопротивления изоляции и однофазных замыканий на землю.

Рис. 13-21. Схема защиты от однофазных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью (а) и схема замещения участка сети (б).
В качестве примера рассмотрим одну из разновидностей аппаратов защиты от замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью (рис. 13-21,а).
Через трехфазный выпрямительный мост, образованный диодами Д1, Д2 и Д3, и катушку реле Р постоянно проходит выпрямленный ток ί0. Ток ί0 замыкается на сеть через землю, а также пути утечки rA, rв, rc и емкости, образованные между фазами сети и землей, С A, Св, Сc (рис. 13-21,б). Этот ток в неповрежденной сети обычно мал и недостаточен для срабатывания реле Р.
При снижении или пробое изоляции в фазах сети через обмотку реле будет протекать дополнительный ток, достаточный для срабатывания реле, которое при этом своими контактами Р замкнет цепь катушки дистанционного отключения соответствующего аппарата.
Прочие элементы аппарата защиты имеют следующее назначение. Сопротивления служат для ограничения тока в случае пробоя одного из диодов или междуфазного к. з., а также для ограничения обратного напряжения на диодах. Переменное сопротивление вводится для регулирования сквозного тока реле, т. е. чувствительности защиты. Диод, шунтирующий катушку реле, предотвращает его вибрацию. Вторые контакты реле Р шунтируют сопротивление, что необходимо для того, чтобы якорь реле оставался надежно притянутым при перемежающихся замыканиях на землю. Кнопка К и сопротивление  служат для проверки действия защиты.
Действие аппарата обеспечивается не только при непосредственном замыкании на землю, но также при понижении изоляции и при прикосновении человека к частям, находящимся под напряжением.
Рассмотренный принцип действия использован в аппарате высокой чувствительности типа УАКИ (новый тип АЗЛК) с двухобмоточным реле. Реле такого типа широко применяются для защиты установок гидромеханизации, на шахтах, рудниках, в карьерах и других отраслях производства, отличающихся повышенной опасностью.
Защита в электроустановках напряжением 6000 В
Сети напряжением 6000 В, как указано выше, выполняются с изолированной нейтралью. В сетях с изолированной нейтралью ток заземленной фазы замыкается через участки пути, утечки тока и емкости, образованные между двумя другими, неповрежденными фазами и землей (см. рис. 13-21,б)¹.
Ток однофазного замыкания на землю зависит от емкостного сопротивления линии Хс = 1/ωС. Чем больше емкость линии по отношению к земле, тем меньше сопротивление и тем больше, следовательно, ток замыкания на землю.
Емкость кабельных линий, как известно, значительно выше емкости воздушных. Поэтому в системах электроснабжения с развитой кабельной сетью токи однофазного замыкания на землю могут достигать достаточно высоких значений. Такие обстоятельства могут иметь место, в частности, при питании установок гидромеханизации от общих трансформаторных подстанций в крупных городах.

¹ Электрические сети с изолированной нейтралью носят наименование сетей с малыми значениями тока замыкания на землю.

Однако__фазное напряжение остальных, неповрежденных фаз возрастает в √3 раз, чем увеличивается опасность пробоя их изоляции. Кроме того, в месте прохождения тока на землю в поврежденной фазе вследствие контактного перегрева возможно дальнейшее повреждение изоляции с последующим развитием аварии. Ввиду этого длительное прохождение тока замыкания на землю недопустимо и однофазное замыкание сети должно быть устранено.
В устройствах гидромеханизации приняты две системы защиты от однофазных замыканий на землю в сетях 6000 В: посредством кабельных трансформаторов тока с тороидальными сердечниками — разъемными типа ТЗР и неразъемными — ТЗ и с использованием пятистержневых трансформаторов напряжения типа НТМИ (см. § 3-6).

Рис. 13-22. Схема защиты от однофазных замыканий на землю с использованием пятистержневого трансформатора напряжения.
Защита с применением кабельных трансформаторов тока действует следующим образом (см. рис. 3-18). Стальной магнитопровод охватывает кабель (например, на выходе из приключательного пункта ЯКНО-6). При этом три жилы кабеля действуют в качестве первичной обмотки трансформатора тока. Вторичной обмоткой является катушка на тороидальном магнитопроводе; к ней подключено чувствительное реле максимального тока.
При отсутствии замыкания на землю ввиду симметрии токов в трех фазах кабеля суммарный магнитный поток в магнитопроводе трансформатора равен нулю и по вторичной обмотке трансформатора ток не проходит. Если произойдет замыкание одной фазы на землю, то ток замыкания будет проходить по поврежденной фазе в общем направлении, а по остальным — в обратном, нарушая симметрию токов, а следовательно, магнитного потока. Результирующим потоком (в данном случае не равным нулю) в обмотке трансформатора будет наведена э. д. с., вследствие чего по катушке реле будет проходить ток и реле сработает.
В случае необходимости действия защиты на отключение поврежденной линии, в оперативную цепь дополнительно вводят промежуточное реле с целью увеличения мощности контактов, замыкающих цепь катушки отключения выключателя. Иногда возникает необходимость обеспечения защиты на нескольких ступенях сети. Селективность действия такой защиты осуществляется за счет ступенчатой выдержки времени срабатывания реле. При этом в оперативные цепи защиты вводятся реле времени.
Разъемные трансформаторы обеспечивают меньшую чувствительность защиты по сравнению с неразъемными; их преимущество сводится к удобству монтажа. Современные устройства защиты от замыкания на землю обладают чувствительностью к току около 2—3 А.

Схема защиты с трансформатором напряжения, обмотки которого соединены в открытый треугольник (рис. 13-22)
В открытый треугольник трех фаз вторичных обмоток трансформатора включена катушка реле напряжения. При симметрии фазных напряжений линии напряжение между точками а и z приблизительно
равно нулю. Однофазное замыкание на землю в сети нарушает симметрию межфазных напряжений, в магнитопроводе образуется поток, обусловленный током замыкания на землю, равнонаправленный по отношению к вторичным обмоткам всех трех фаз трансформатора. При этом напряжение, возникающее между обмотками в точках а и z, достаточно для срабатывания реле.
Недостатком схемы с трансформаторами напряжения является чувствительность защиты к току однофазного замыкания на соседних линиях.
Пример 13-1. Рассчитать и согласовать уставки максимальной токовой защиты трансформатора 35/6 кВ и линий Л1 и Л2 в трехфазной сети электроснабжения, представленной на схеме рис. 13-16.
Значение напряжений, токов нагрузки, коэффициентов трансформации трансформаторов тока и токов к. э., действующих на всех ступенях системы электропередачи, указаны на схеме.
Коэффициент схемы на всех участках rех= 1.
Для защиты линии Л1 используются встроенные максимальные токовые реле типа РТВ. Зашита трансформатора 35/6 кВ и линии Л2 выполнена с помощью реле типа РТ-80. Защита линии Л3 имеет независимую характеристику времени с уставкой тока срабатывания Iс.з=200 А и времени Iс.з=4 с.
Ступень селективности принимается А/=0,8 с.
Время срабатывания защиты при к. з. на линии Л1 принимается Iс.а3—0,8 с.
Решение. Для наглядности решения производится построение диаграммы селективности защит в первичных токах, проходящих по участкам сети.
Построение характеристик времени в общей системе координат при различных значениях напряжения на отдельных участках сети возможно лишь при условии приведения значений тока к одному общему напряжению. В рассматриваемом примере значения тока пересчитываются на напряжение 6 кВ.

leg.co.ua

Защита от короткого замыкания

Практически каждый в своей жизни сталкивался с коротким замыканием. Но чаще всего оно происходило так: вспышка, хлопок и всё. Так происходило лишь потому, что была защита от короткого замыкания.

Устройство защиты от короткого замыкания

Устройство может быть электронным, электромеханическим или простым предохранителем. Электронные устройства в основном применяются в сложных электронных приборах, и мы рассматривать в рамках этой статьи их не будем. Остановимся на предохранителях и электромеханических устройствах. Для защиты бытовой электросети сначала применялись предохранители. Мы привыкли их видеть в виде «пробок» в электрощите.

Их было несколько типов, но вся защита сводилась к тому, что внутри этой «пробки» находился тонкий медный проводок, который перегорал, когда происходило короткое замыкание. Нужно было бежать в магазин, покупать предохранитель или хранить дома, возможно, не скоро потребующийся запас предохранителей. Это было неудобно. И на свет появились автоматические выключатели, которые сначала выглядели тоже как «пробки».

Это был простейший электромеханический автоматический выключатель. Выпускались они на разные токи, но максимальным значением было 16 ампер. Вскоре потребовались более высокие значения, да и технический прогресс позволил выпускать автоматы такими, какими мы сейчас их видим в большинстве электрических щитков наших домов.

Как же нас защищает автомат?

В нем стоит два типа защиты. Один тип основан на индукции, второй на нагреве. Короткое замыкание характеризуется большим током, который протекает по короткозамкнутой цепи. Автомат устроен таким образом, что ток протекает через биметаллическую пластину и катушку индуктивности. Так вот, когда большой ток протекает через автомат, в катушке возникает сильный магнитный поток, который приводит в движение механизм расцепителя автомата. Ну а биметаллическая пластина предназначена для протекания номинального тока. Когда ток протекает по проводам, он всегда вызывает нагрев. Но мы часто этого не замечаем, потому что тепло успевает рассеяться и нам кажется, что провода не нагреваются. Биметаллическая пластина состоит из двух металлов с разными свойствами. При нагреве эти оба металла деформируются (расширяются), но поскольку один металл расширяется сильнее, чем другой, пластина начинает изгибаться. Пластина подбирается таким образом, чтобы при превышении номинального значения автомата, за счет изгиба, она приводила в действие механизм расцепителя. Таким образом, получается, что одна защита (индуктивная) работает на токи короткого замыкания, а вторая на токи, длительно протекающие по кабелю. Поскольку токи короткого замыкания носят стремительный характер и протекают в сети короткий промежуток времени, биметаллическая пластина не успевает нагреться до такой степени, чтобы деформироваться и отключить автомат.

Схема защиты от короткого замыкания

По сути, ничего сложного в этой схеме нет. В цепь устанавливается автомат, который отключает либо фазный провод, либо сразу всю цепь. Но есть нюансы. Остановимся на них подробнее.

1. Нельзя ставить отдельные автоматы в цепь фазы и цепь нуля. По одной простой причине. Если вдруг при коротком замыкании отключится нулевой автомат, то вся электросеть будет под напряжением, потому что фазный автомат останется включенным.
2. Нельзя устанавливать провод меньшего сечения, чем позволяет автомат. Очень часто в квартирах со старой проводкой, чтобы увеличить мощность, ставят более мощные автоматы… Увы, это и является самой частой причиной коротких замыканий. Вот что происходит в таких случаях. Предположим, для наглядности, имеется провод, медный, сечением 1,5 кв.мм, который способен выдерживать ток до 16 А. На него ставится автомат 25А. К этой сети мы включаем нагрузку, скажем 4,5 кВт, по проводу потечет ток 20,5 ампер. Провод начнет сильно разогреваться, но автомат не отключит сеть. Как вы помните, у автомата два типа защиты. Защита от короткого замыкания еще не работает, потому что короткого замыкания нет, а защита по номинальному току сработает при значении, превышающем 25 ампер. Вот и получается, что провод сильно разогревается, начинает плавиться изоляция, но автомат не срабатывает. В конце концов, происходит пробой изоляции и появляется короткое замыкание и срабатывает, наконец-то автомат. Но что бы получаете? Линией больше пользоваться нельзя, ее необходимо заменить. Это несложно, если провода проложены открытым способом. Но если они скрыты в стене? Новый ремонт вам обеспечен.
3. Если алюминиевой проводке более 15, а медной более 25 лет, а вы собираетесь делать ремонт – однозначно меняйте на новую проводку. Несмотря на вложения это сэкономит вам деньги. Представьте, что вы уже сделали ремонт, а в какой-нибудь распаечной коробке оказался плохой контакт? Это если говорить о медном проводе (у которого, как правило, стареет только изоляция или места соединений со временем окисляются или ослабевают, затем начинают греться, что еще быстрее приводит к разрушению скрутки). Если же говорить об алюминиевом проводе, то все еще хуже. Алюминий очень пластичный металл. При колебаниях температур сжатие и расширение провода довольно значительны. И если в проводе была микротрещинка (заводской брак, технологический брак), то со временем она увеличивается, а когда она становится довольно большой, а значит провод в этом месте тоньше, то при протекании тока этот участок начинает разогреваться и остывать, что только ускоряет процесс. Поэтому, даже если вам кажется, что с проводкой все нормально: «Ведь работала же до этого!», — лучше, все таки поменять.
4. Распаечные коробки. Об этом есть статьи, но вкратце я здесь по ним пройдусь. НИКОГДА НЕ ДЕЛАЙТЕ СКРУТОК!!! Даже при условии, что вы хорошо их сделаете, это скрутка. Металл имеет свойство сжиматься и расширяться под воздействием температуры, и скрутка ослабевает. Старайтесь не использовать винтовые зажимы по той же причине. Винтовые зажимы можно использовать в открытой проводке. Тогда, по крайней мере, вы сможете периодически смотреть в коробки и проверять состояние проводки. Лучше всего подойдут для этой цели винтовые зажимы типа «СИЗ», или клеммные соединения типа «WAGO», для силовой проводки лучше всего подойдут винтовые зажимы типа «Орех» (у таких зажимов две пластины, которые стягиваются четырьмя винтами, посередине еще одна пластина, т.е. с помощью таких зажимов можно соединять медные и алюминиевые провода). Оставляйте запас зачищенного провода минимум 15 см. Это преследует две цели: если плохой контакт скрутки, провод успевает рассеивать тепло, ну и у вас есть возможность в случае чего переделать скрутку. Провода старайтесь располагать таким образом, чтобы между фазным и нулевым с заземляющим не было перехлестов. Провода могут перекрещиваться, но не лежать друг на друге. Старайтесь скрутки располагать таким образом, чтобы фазный провод был в одной стороне, а нулевой и заземляющий в другой.

   Это должно выглядеть примерно так

5. Не соединяйте непосредственно медный и алюминиевый провода. Либо используйте клеммники «WAGO», либо сжимы «Орех». Это особенно актуально касается проводов, предназначенных для подключения электрических плит. Обычно, когда делают ремонт и переносят розетку для плит, наращивают кабель. Очень часто это алюминиевые провода, которые наращивают медным.
6. Немного особенный. Не экономьте на выключателях, розетках (особенно для электрических плит). Дело в том, что в нынешнее время найти хорошие розетки для электрических плит найти довольно сложно (я говорю о маленьких городах), поэтому лучше всего либо пользоваться сжимами «Орех» У739М, либо найти хорошую розетку.
7. При затягивании клемм на розетках, делайте это покрепче, но не сорвите резьбу, если же это произошло, лучше поменяйте розетку сразу, не надейтесь на «авось».
8. При укладке новой электрической трассы пользуйтесь нормативами: 10-15 см от углов, потолка, стен (по полу), косяков, оконных рам, пола (по стене). Этим вы себя обезопасите при установке, к примеру, подвесных потолков или плинтусов, которые крепят с помощью дюбелей, для которых надо пробить отверстие. Если же провод находится в углу между полом и стеной, очень легко попасть в провод. Все провода должны располагаться строго горизонтально или вертикально. Так вам будет проще понять, где можно продолбить новую дырку, если вдруг потребуется повесить полку или картину или телевизор.
9. Не соединяйте шлейфом (от одной к другой) более 4 розеток. На кухне вообще не рекомендую соединять больше двух, особенно там, где планируется в одном месте пользование духовым шкафом, чайником, посудомоечной машиной и микроволновкой.
10. На духовой шкаф лучше всего прокладывать отдельную линию или подключать его к линии, от которой питается варочная поверхность (ибо очень часто они потребляют около 3 кВт.) Не каждая розетка способна выдержать такую нагрузку, да если еще к ней будет подключен еще один мощный потребитель (например, чайник), вы рискуете получить короткое замыкание из-за сильного нагрева соединения в розетке шлейфом.
11. Старайтесь не использовать удлинители для включения мощных электроприборов, как например масляные обогреватели, или используйте удлинители известных производителей, а не китайских «no name». Внимательно читайте, какую мощность способен запитать данный удлинитель, и не используйте его, если на нем стоит меньшая мощность, чем вам нужно запитать. При использовании удлинителя, старайтесь избегать скрученного в моток провода. Если провод просто лежит, то успевает рассеять тепло. Если же провод скрутить, то тепло не успевает рассеяться и провод начинает ощутимо нагреваться, что тоже может привести к короткому замыканию.
12. Не включайте в одну розетку (через тройник или удлинитель с несколькими розетками) сразу несколько сильных потребителей. На хорошую розетку допускается включить нагрузку 3,5 кВт, на не очень хорошую до 2 кВт. В домах с алюминиевой проводкой в любую розетку не более 2 кВт, а еще лучше на группу розеток, питающихся от одного автомата не включать более 2 кВт.
13. Прежде, чем ставить в каждую комнату по обогревателю, убедитесь, что комнаты запитаны от разных автоматов. Как говорится: «И палка иногда может выстрелить», — так же и с автоматами: «И автомат иногда может не сработать», — и последствия этого довольно жестоки. Поэтому обезопасьте себя и близких.
14. Внимательно обращайтесь с нагревательными приборами, следите, чтобы провод не попал на нагревательные элементы.

Автомат защиты от короткого замыкания

Почему я вынес это отдельным пунктом? Все просто. Именно автомат обеспечивает защиту от короткого замыкания. Если вы установите УЗО, то обязательно, следом нужно поставить автомат, или поставить сразу дифавтомат (это устройство два в одном: УЗО и автомат). Такое устройство отключает сеть и при коротком замыкании, и при превышении номинального значения тока, и при токе утечки, когда, к примеру, вы оказались под напряжением, и через вас стал протекать электрический ток. Напомню еще раз: УЗО НЕ ЗАЩИЩАЕТ ОТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ, УЗО защищает вас от поражения электрическим током. Конечно, может быть и такое, что УЗО отключит сеть при коротком замыкании, но оно для этого не предназначено. Срабатывание УЗО при коротком замыкании носит абсолютно случайный характер. И может сгореть вся проводка, может быть все в пламени, а УЗО не отключит сеть.

Используя все эти меры и рекомендации вы сведете к минимуму возможность возникновения короткого замыкания и проживете долгую и счастливую жизнь!