Дифференциальная защита электросетей в квартире на базе модульного оборудования EKF

В статье рассмотрены основные принципы и положения о важности применения дифференциальной защиты при проектировании систем электроснабжения квартир. 

скачать pdf >>

В современном мире электроэнергия незаменима. Она используется во всех отраслях промышленности, в бы­ту и на транспорте. Однако передача и распределение электроэнергии связаны с определенными рисками, такими как короткие замыкания и перегрузки. Для обеспечения надежной и безопасной работы электрических систем необходимо применять специальные устройства защиты, в том числе дифференциальную защиту.

Существуют два вида таких уст­ройств в модульном оборудовании:
- УЗО – устройство защитного отключения (рис. 1а), или, как его еще называют, выключатель дифференциального то­ка. Основная задача УЗО – обнаруживать утечки то­ка в электрической системе и отключать питание, чтобы предотвратить возможные аварии и трагедии, такие как поражение электрическим током или возгорание;
- АВДТ – автоматический выключатель дифференциального то­ка (рис. 1б). Сочетает в се­бе функции УЗО и автоматического выключателя, обеспечивая комплексную защиту от коротких замыканий, перегрузок и утечек тока.

а                                                   б

Рис. 1. Устройства защиты: а – УЗО линейки PROXIMA; б – АВДТ линейки AVERES

Дифференциальная защита – один из наиболее эффективных и надежных методов защиты электрических систем. Она основана на сравнении токов, протекающих через защищаемый объект, с током, протекающим через специальный дифференциальный орган. Если эти то­ки не совпадают, то срабатывает защита и аппарат отключает поврежденный участок электрической системы.

Основные функции дифференциальной защиты:
- быстрое и надежное отключение поврежденного участка электрической системы, что предотвращает развитие аварии и уменьшает вероятность поломки оборудования;
- обеспечение селективности, то есть избирательного отключения только поврежденного участка, а не всей электрической системы.

Рассмотрим принцип работы дифференциальной защиты на двух реальных примерах – в двухпроводной и трехпроводной се­тях. Представим, что пользователь включает бытовой прибор в электрическую сеть и происходит утечка то­ка. Функционирование дифференциальной защиты в двухпроводной се­ти отличается от работы трехпроводной однофазной сети.

В двухпроводной сети к каждому потребителю подходят два провода: фазный и нулевой. УЗО в этой системе работает следующим образом.

1. Рабочий принцип: УЗО подключается последовательно в разрыв фазного и нулевого проводов. Оно измеряет то­ки, проходящие через эти проводники. В нормальных условиях весь ток, протекающий по фазному проводу, должен возвращаться по нулевому.

2. Выявление утечки: если происходит утечка то­ка (например, при прикосновении человека к корпусу устройства с утечкой), ток проходит через человеческое те­ло. Это вызывает дисбаланс между токами в фазном и нулевом проводах, который улавливается УЗО (рис. 2).

Рис. 2. Принцип отслеживания токов в УЗО

3. Отключение: при обнаружении дисбаланса, превышающего заданный порог (обычно 10–30 мА), УЗО срабатывает и разрывает электрическую цепь, защищая человека от поражения электрическим током (рис. 3).

Рис. 3. Схема подключения в двухпроводной сети

Трехпроводная сеть характеризуется наличием дополнительного защитного проводника, помимо фазного и нулевого. Это позволяет повысить безопасность.

1. Рабочий принцип УЗО такой же, как и в двухпроводной се­ти. УЗО в трехпроводной се­ти следит за балансом токов в фазном и нулевом проводах. Защитный проводник сам по се­бе не пропускает рабочий ток, поэтому УЗО не отслеживает ток в нем.
2. Обнаружение и отключение. Если происходит утечка то­ка, например, на корпус устройства, ток уходит через защитный провод и (или) в «землю». УЗО фиксирует дисбаланс то­ка между фазным и нулевым проводами и мгновенно отключает питание. В этом случае отключение происходит еще до прикосновения человека к аварийному участку или прибору. В случае с трехпроводной сетью (по сравнению с двухпроводной) дополнительный защитный провод обеспечивает повышенную безопасность, направляя утечку в «землю» (рис. 4).

Рис. 4. Схема подключения в трехпроводной сети (увеличить изображение)

Применение модульной дифференциальной защиты в различных областях:
- в промышленности модульные дифференциальные защиты используются для защиты оборудования, электродвигателей, понижающих модульных трансформаторов и другого ти­па приемников электрической энергии, чтобы предотвратить повреждение и обеспечить безопасность персонала;
- в транспортных системах, таких как железные дороги и метро, модульные дифференциальные защиты применяются для защиты тяговых подстанций, электродвигателей поездов и других ключевых компонентов, чтобы обеспечить бесперебойную и безопасную работу;
- жилищное строительство – основной сегмент применения модульной дифференциальной защиты, так как в нем человек ча­ще всего коммуницирует с оборудованием и сетями.

После рассмотрения важности использования дифференциальной защиты появляется вопрос: что же выбрать, УЗО или АВДТ? Ответ на не­го зависит от множества факторов, например таких, как надежность и функциональность. АВДТ предлагает компактную и комплексную защиту от утечек то­ка, перегрузок и коротких замыканий в одном устройстве. В основном применяется для защиты отдельных радиальных линий, при правильной отстройке которых отключается только данный АВДТ, оставляя в работе исправные линии. УЗО в основном ставят на группу автоматических выключателей, тем самым снижая затраты на сооружение защиты. Но при срабатывании УЗО обесточенными остаются все линии, стоящие ни­же. Следует также учесть, что при увеличении количества отходящих линий и повышении номинальных токов устройств увеличивается вероятность суммирования собственных токов утечек и получения ложного срабатывания.

Опубликовано_в журнале ИСУП № 6(114)_2024

ООО «Электрорешения», г. Москва,
тел.: +7 (495) 788‑8815,
e-mail: info@ekf.su

Иллюстрации предоставлены компанией ООО «Электрорешения»