Правила використання пристроїв захисного вимкнення

Захист людей від уражень електричним струмом в житлових, торгівельних, лікувальних, адміністративних й інших приміщеннях, на будівельних майданчиках, сільськогосподарських об’єктах, у басейнах тощо здійснюють із застосуванням пристроїв захисного вимкнення (ПЗВ). Принцип дії ПЗВ грунтується на вимірюванні різниці струмів І_L фазного L і І_N нульового N проводів, значення якої в нормальному режимі близьке до нуля. У випадку ушкодження ізоляції напруга фазного провідника L попадає на корпус електроприймача. У разі доторкання людини до корпусу (рис. 1.7) через її тіло виникає шлях для проходження струму. Струм небалансу ΔІ (диференційний струм) у цьому випадку значно зростає, що зумовлено появою струму, який протікає через тіло людини. Оскільки струми І_L і І_N відрізняються на значення ΔІ, то й утворені ними магнітні потоки відрізняються на ΔФ. Чим більше значення струму небалансу, тим більший нескомпенсований потік ΔФ. Електрорушійна сила, що індукується в котушці трансформатора струму за певного значення ΔІ викликає спрацювання вимикального реле, яке діє на механізм розчеплення контактної системи. Існує поняття номінального вимикального диференційного струму ПЗВ ΔІ_Н, який викликає його спрацювання, та значення номінального струму І_Н, з яким ПЗВ може тривало працювати. На номінальний струм розраховані силові контакти цього пристрою. Робочий діапазон диференційних струмів повинен бути в межах ΔІ=(0,5 …1,0) ΔІ_Н .

Рис. 1.7. Схема для пояснення принципу дії ПЗВ:

1 – котушка ПЗВ на магнітопроводі; 2 – електромагнітне реле; 3 – механізм розчеплення; 4 – контактна система; 5 – коло випробування; І₁ – струм робочого (фазного) провідника L; І₂ – струм нульового провідника N; ΔІ – струм витоку

Будова ПЗВ і способи їхнього приєднання до мережі показані на рис.1.8.

ПЗВ випускають у двох модифікаціях: для фіксованого монтажу в розподільних щитах і мобільні (переносні) для індивідуальних приймачів, що вмикаються у розетку.

ПЗВ характеризують і вибирають за такими параметрами:

- кількість полюсів (двополюсні для використання в однофазних мережах і чотириполюсні для використання у трифазних мережах);

- номінальна напруга U_н;

- номінальний робочий струм І_н;

- номінальний диференційний струм спрацювання І _н

- допустимий наскрізний струм І_доп.кз.

- час вимкнення (визначається типом ПЗВ) t_вим.

ПЗВ випускають на струми І _ном = 10, 30, 100, 300, і 500 мА без витримки часу, а також з витримкою часу – селективні.

Відомо, що для виникнення загорання (займання) в точці ушкодження ізоляції достатньо 60 Вт потужності. У такому разі значення струму у місці ушкодження дорівнює 300 мА у мережі напругою 220 В. Ушкодження з таким значенням стуму в мережі може виявити та вимкнути тільки ПЗВ. Тільки так можна запобігти виникненню пожежі від ушкодження ізоляції.

Рис. 1.8. Конструкція, характеристики, принципова схема двополюсного та чотириполюсного вимикача навантаження з ПЗВ

У житлових будинках ПЗВ рекомендується встановлювати в квартирних щитках. Допускається їхнє встановлення й у поверхових щитках.

На групових лініях, що живлять штепсельні розетки для переносних електроприймачів рекомендується ПЗВ з номінальним диференційним струмом не більше ніж 30 мА.

Для сантехнічних кабін, ванних і душових потрібно встановлювати ПЗВ зі струмом спрацювання 10 мА, якщо вони виділені в окрему групу. В інших випадках струм спрацювання не повинен перевищувати 30 мА.

У житлових будинках використовують ПЗВ типу «А», тобто такі, які реагують як на змінні, так і на пульсні струми. Джерелом пульсного струму є, наприклад, пральні машини з регуляторами швидкості, регульовані джерела світла, телевізори, відеомагнітофони, персональні комп’ютери тощо.

Бажано використовувати ПЗВ суміщені з автоматичним вимикачем. Використання ПЗВ без автоматичних вимикачів на групових лініях не допускається.

Якщо встановлюють послідовно декілька ПЗВ, то необхідно дотримуватися вимоги селективності спрацювання, тобто ПЗВ ближчі до джерела живлення повинні мати уставку спрацювання в три рази більшу, ніж ПЗВ, розміщені ближче до електроприймача.

Сумарне значення струму витоку мережі не повинно перевищувати 1/3 номінального струму ПЗВ. За відсутності даних про значення струмів витоку приймають такі розрахункові їхні значення:

- 0,3 мА на 1 А струму навантаження;

- 10 мкА на 1 м довжини фазного провідника.

Таким чином значення номінального диференційного струму ПЗВ І_ΔН повинно задовольняти таку умову:

,

де І_Δ – розрахункове значення струму витоку фазного проводу І_ΔФ і електроприймачів І_ΔП, мА,

,

де І_Р – розрахунковий струм електроприймача чи групи електроприймачів, А, L_Ф – довжина фазного провідника чи сумарна довжина фазних провідників групи електроприймачів, м.

Для підвищення рівня захисту від загорання під час замикання на заземлені частини на вводі у квартиру чи індивідуальний будинок рекомендується встановлювати ПЗВ зі струмом спрацювання 300 мА.

Для захисту від ураження людини електричним струмом у випадку ненавмисного доторкання до струмовідних частин електроприймача з ушкодженою ізоляцією застосовують диференційні вимикачі, наприклад ВД1-63 з уставками спрацювання 10, 30 і 100 мА. Для запобігання загорань – диференційні вимикачі зі струмом спрацювання 300 і 500 мА. Такі вимикачі виготовляють двополюсними – ВД1-63 2Р і чотириполюсними – ВД1-63 4Р. Недоліком цих вимикачів є те, що вони не виконують функції захисту від перевантажень і струмів короткого замикання. Тому їх установлюють послідовно з автоматичними вимикачами.