Файл: Catec-RU.pdf

Общие положения

Ток замыкания на землю представляет собой ток, который течет к земле при повреждении изоляции (Id). Утечкой тока на землю является вытекание тока из токоведущих частей изоляции на землю при отсутствии повреждений изоляции (If).

catec_217_a_1_x_cat.

Прибор остаточного тока (Residual Current Device (RCD)) согласно IEC 755 сконструирован для обнаружения утечки на землю или тока замыкания, появляющегося обычно ниже места его установки.

К основным типам дифференциальных устройств относятся:

•дифференциальные размыкатели цепи;

•дифференциальные выключатели;

•дифференциальные реле, которые не встроены в прерывающее устройство. Компанией SOCOMEC предлагается полный ассортимент дифференциальных реле, которые смогут удовлетворить требованиям для каждого отдельного случая.

Дифференциальные реле служат двум целям:

•прерывание питания установки, если реле подключено к отключающему устройству с автоматическим механизмом прерывания;

•сигнализация об утечке или токе замыкания при использовании в качестве сигнального реле.

Система сигнализации

Обеспечивает оповещение в случае обнаружения утечки или тока замыкания на землю, которые еще позволяют проведение профилактических работ персоналом.

Устройство дифференциальной сигнализации состоит из:

•кольцевого сердечника, окружающего токоведущие проводники, подлежащие мониторингу; он определяет остаточный ток с того момента, когда сумма токов в цепи становится отличной от нуля;

•устройства измерения и анализа дифференциального тока, которое при помощи аварийных индикаторов, выходных реле или цифрового выхода подаст сигнал тревоги операторам.

В некоторых случаях могут потребоваться обе функции: и прерывающая, и сигнальная одновременно.

Прерывание питания установки

В этом случае дифференциальная защита состоит из:

•кольцевого сердечника, окружающего токоведущие проводники, подлежащие мониторингу; он определяет остаточный ток с того момента, когда сумма токов в цепи становится отличной от нуля;

•устройства измерения и анализа дифференциального тока, которое подает сигнал тревоги;

•устройства прерывания электропитания, которое связано с аварийным реле. При возникновении опасности (поражение электротоком, пожар, взрыв, неисправная работа машины и т.д.) автоматическое устройство прерывания электропитания выполняет одну или несколько следующих функций:

•защита от непрямого контакта;

•ограничение утечки токов;

•дополнительная защита от прямого контакта;

•защита оборудования или продукции;

•другие.

Дифференциальные реле можно комбинировать в определенных условиях с контакторами, автоматическими прерывателями или выключателями и с - выключателями с плавкими предохранителями с размыкающим механизмом из ассортимента SIDERMAT и FUSOMAT SOCOMEC.

Определения

Номинальный остаточный дифференциальный ток I n

Номинальный остаточный дифференциальный ток, обозначаемый In, представляет собой максимальное значение дифференциального тока, который запускает работу устройства.

Его значение обычно выражает чувствительность RCD или номинал (пример: RCD 30 мA). RCD может, согласно стандартам для дифференциальных устройств, произвести отключение при половине своего номинального остаточного дифференциального тока.

Устройства компании SOCOMEC, благодаря измерению действующего тока, могут выдерживать токи до 75% (в классе AC) номинального остаточного тока. Этот уровень точности позволяет производить защиту на том же уровне при больших утечках тока и таким образом обеспечивать лучшую селективность. Значения тока In систематизируются согласно трем классам чувствительности:

Классы дифференциальных реле

Пример тока повреждения:

Устройство обеспечивает отключение при остаточных дифференциальных, импульсных переменных токах, постоянная составляющая которых остается ниже 6 мA в период не менее 150° при заданной номинальной частоте.

Время отключения

Стандарт IEC 60755 предусматривает период максимального времени отключения, выраженного в секундах для дифференциальных устройств, запускающихся от неправильных контактов с токоведущими частями:

Класс TB учитывает комбинации дифференциального реле с отдельным размыкающим устройством. Для защиты от непрямых контактов стандарт установки IEC 60 364 допускает время отключения 1сек. для разводки цепи, при этом не принимая во внимание напряжение контакта, если необходима селективность. При окончательной разводке дифференциальные устройства, используемые для защиты людей, должны принадлежать к типу быстрого реагирования.

Время отсечки

Стандарт IEC 60755 определяет три класса использования для RCD, в зависимости от типа сети:

• класс AC символ:

Пример тока повреждения:

Устройство обеспечивает отключение при дифференциальных токах, соответствующих устройствам класса A, но также при дифференциальных токах, идущих из цепи выпрямителя:

• один полупериод для емкостной нагрузки, вырабатывающей плавный постоянный ток;

•трехфазный ток: одиночный или двойной полупериод;

•однофазный ток: двойной полупериод между фазами;

•любой ток, заряжающий аккумулятор.

Электромагнитная совместимость (ЭМС)

RCD иногда производит отключение по другим причинам, не только при нарушении изоляции. Причины могут быть разнообразными: бури, эксплуатация устройств с высоким напряжением, токи короткого замыкания, пуск двигателей, близкое соседство с люминесцентными лампами, емкостными нагрузками, электромагнитные поля, электростатические разряды.

RCD с достаточной невосприимчивостью к этим неисправностям помечены специальной маркировкой.

Пример тока повреждения:

Устройство обеспечивает отключение при остаточных дифференциальных синусоидальных переменных токах.

Применение

Обеспечение защиты установки

• Общая селективность (вертикальная селективность)

catec_079_b_1_gb_cat.

Рис. 1.

Ее предназначение - подавление тока повреждения только в той области установки, где обнаружена неисправность. Чтобы осуществить это, необходимо выполнить два условия:

1. Рабочее время RCD, установленного ниже по цепи (tfB рис. 2), должно быть меньше нерабочего времени устройства, установленного выше (tnfA). Простое решение для удовлетворения данному условию заключается в использовании RCD-устройств класса S (с регулируемой задержкой). Задержка RCD, установленного выше по цепи, должна превышать задержку RCD, установленного ниже (рис. 1).

2. Чувствительность RCD, установленного ниже по цепи (I n B), должна быть меньше половины I n A чувствительности RCD, установленного выше (см. рис.1 и 2).

• Горизонтальная селективность

Эта компоновка состоит из размещенных в определенных условиях дифференциальных устройств, которые могут быть одинаковыми (по I n), находятся на том же уровне распределения (внутри той же панели, соседней панели или соединенной кабелем типа U1000 …), без необходимости использования обычного дифференциального устройства.

catec_152_a_1_x_cat.

При режиме заземления нейтрали TT общее дифференциальное устройство не обязательно устанавливается выше фидеров дифференциальной секции, поскольку вся установка до клемм, расположенных выше нее, относится к классу II или имеет дополнительную изоляцию.

Защита двигателей

Повреждение изоляции обмотки двигателя может привести:

•к разрушению обмотки (при этом двигатель еще можно отремонтировать);

•к разрушению магнитной цепи (двигатель ремонту не подлежит).

Установка дифференциального устройства, уменьшающего ток повреждения до уровня менее 5% In, гарантирует целостность магнитных цепей и защищает двигатель. Поскольку некоторые двигатели большой мощности могут иметь разбаланс между токами или токами утечки во время фазы запуска, принято при определенных условиях при запуске нейтрализовать дифференциальное реле.

Утечка тока в оборудовании

Информационное оборудование, согласно стандартам EN и IEC 60950, может являться источником утечки тока из-за особых фильтрующих устройств. Утечки емкостного тока в 3,5 мA приемлемы для цепей с силовыми разъемами и в 5% (в определенных условиях) для стационарно установленных цепей.

Стандарт EN 50178 по электронному оборудованию (EE), используемый в силовых установках, допускает максимальную утечку тока в 3.5 мA AC и 10 мA DC для EE.

В случае превышения этих величин необходимо принять дополнительные меры, такие как: удвоение защитного проводника, отключение электропитания при поврежденном заземлении, установка трансформатора, который обеспечит гальваническую развязку и т.д.

catec_153_b_1_gb_cat.

Рис.1. Соединение IMD: обычный случай.

Эффект «симпатии»

Серьезное повреждение изоляции оказывает воздействие на фидер (источник питания), который может образовать контур благодаря возможности емкостной утечки на землю другого фидера и вызвать отключение последнего при отсутствии там какого-либо нарушения изоляции цепи.

Это явление особенно часто встречается на источниках питания с потенциальной возможностью утечки емкостного тока на землю, или когда в очень длинной системе проводки возникает неисправность.

catec_154_a_1_gb_cat.

Единственным решением для ограничения этого эффекта является задержка дифференциальных устройств.

Противопожарная защита

Параграф 482.2.10 стандарта IEC 60 364 оговаривает использование устройств RCD при I n ≤500 мA для защиты помещений, в которых есть риск возникновения пожара.

Ввод в эксплуатацию

На всех установках присутствует утечка тока на землю, в основном из-за емкостной проводимости проводников и антипаразитных или EMC-филь- трующих конденсаторов, например, на оборудовании класса I.

Общее количество всех этих токов утечки может вызвать срабатывание высокочувствительных устройств RCD (отключение происходит при токах от I n/2 (I n x 0,80) для устройств SOCOMEC RESYS P и M), не подвергая опасности персонал.

Утечку тока на землю можно ограничить следующим образом:

•использованием оборудования класса II;

•применением разделительных трансформаторов;

•применением цепей с питанием от ИБП;

•ограничением числа потребителей, защищенных одним и тем же RCD.

Улучшение работы RCD

• Процесс установки следует начать с установки TT.

В самом начале TT установки (и только в этом случае), можно заменить детекторный тороид (тороидальный сердечник), расположенный на токоведущих проводниках одним тороидом, связывающим нейтраль понижающего трансформатора и заземление. Это уменьшает чувствительность к помехам и является более экономичным исполнением защиты.

catec_082_a_1_gb_cat.

• Для уменьшения чувствительности к помехам тороида необходимо:

–симметрично располагать фазные проводники вокруг нейтрального проводника;

–использовать тороид диаметром как минимум в два раза большим, чем круг, образованный проводниками: ≥2d;

–можно добавить магнитный экран высотой как минимум в 2D.

Маркировка условий проверки дифференциальных устройств

Необходима дополнительная маркировка , чтобы показать пользователю, что проверку необходимо проводить регулярно (рекомендуется через каждые 3 - 6 месяцев).

Выбор дифференциального устройства по принципу вспомогательного питания

Уровень подготовки операторов и назначение установки, согласно IEC 60 364, определяют выбор устройств дифференциальной защиты по способу действия, связанного с принципом питания.

Внимание: подключенный к сети трансформатор не является вспомогательным источником, независимым от сети.

Характеристики дифференциального устройства со вспомогательным источником

•Мониторинг цепи, не зависящий от ее напряжения;

•подходит к сетям с большими и быстрыми флуктуациями;

•мониторинг не зависит от тока нагрузки (роста неустановившихся токов, подключения индуктивных нагрузок);

•повышенная невосприимчивость к неустойчивыи коротким замыканиям (время интеграции порядка 30 нс, в то время как для устройства со своим током существует риск отключения за несколько мс).

Меры предосторожности при установке тороидов на армированные кабели

• Армированный кабель: обеспечьте электроизоляцию от соединительной коробки и соедините кабель с заземлением.

catec_083_c_gb_cat

(1)d – центрирование кабелей в тороиде является гарантией ненасыщения тороида. Насыщенный тороид вызывает ложные отключения.

(2)L – расстояние от тороида до изгиба кабелей.

catec_169_a_1_gb_cat.