"01" декабря 2021 г.

ЗАЩИТА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЛИНИЙ

Для защиты электрооборудования (электроустановок) и электрических линий, начиная от ЛЭП и заканчивая домашней проводкой используются различные виды устройств, отличающихся:

• назначением;
• принципом действия;
• конструктивным исполнением.

Действие защиты может быть направлено на предупреждение выхода электрооборудования (линии) из строя или предотвращения последствий уже возникшей неисправности.

В качестве примера для первого случая можно привести такое устройство как реле напряжения, отключающее электрооборудования при выходе напряжения электросети за установленные пределы, причем как в сторону увеличения, так и уменьшения.

Во втором – это будет автоматический выключатель, отключающий электропроводку при возникновении короткого замыкания.

Другие виды рассматриваемого оборудования обеспечивают защиту жизни и здоровья людей, например от поражения электрическим током. Это устройства защитного отключения (УЗО) и дифавтоматы. Последние, кстати, защищают как от замыкания, так и перегрузок по току.

ВИДЫ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ РАЗЛИЧНЫХ ЗАЩИТ

Не претендуя на абсолютную полноту изложения рассмотрю основные способы, используемые для предотвращения аварийных режимов работы электрических установок.

1. Токовая.

Обнаруживает сверх токи в линии (превышающие номинальные значение в несколько раз). Срабатывает практически мгновенно и отключает участки или оборудование в которых возникла неисправность.

Используется:

• на линиях электропередач;
• в домашней электропроводке.

В первом случае применяется релейная защита, во втором – автоматические выключатели.

2. Тепловая.

В ряде случаев превышение тока может быть недостаточным для срабатывания токовой отсечки. Тем не менее, режим работы незначительно выходит за пределы номинального, но тем не менее в такой ситуации возможен перегрев проводов, нарушение изоляции, как следствие замыкание, которое может привести к возгоранию (пожару).

Чаще всего для этих целей применяются тепловые расцепители, реагирующие на нагрев, протекающим через них повышенным сверх номинального током и приводящие в действие контакты, размыкающие цепь. Однако, возможно использование и других видов тепловых реле для обнаружения перегрева оборудования.

Отключение при этом происходит не мгновенно, а с некоторой задержкой, определяемой типом аппаратуры и ее времятоковыми характеристиками. Автоматические выключатели, помимо токовой имеют и тепловую защиту.

3. Дифференциальная.

Аппараты этого типа регистрируют изменение баланса втекающих и вытекающих токов на определенном участке цепи или на входе- выходе отдельных устройств:

• трансформаторов;
• электродвигателей;
• генераторов.

Дифференциальная защита может использоваться для предотвращения от поражения током человека. Пример тому – УЗО и дифавтомат.

Существует еще немало видов защит: газовая, от отгорания нуля, перенапряжения, искрения и пр. Все они будут рассмотрены в отдельных материалах.

АППАРАТЫ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

По назначению аппараты защиты подразделяются на:

• коммутирующие, непосредственно осуществляющие выключение (включение) электрических цепей и электрооборудования;
• управляющие, которые формируют сигналы на управление другими коммутирующими устройствами;
• реле и регуляторы, использующие определенный алгоритм обработки контролируемых параметров.

Рассмотрение устройств защиты электрооборудования начнем с наиболее известных и привычных рядовому пользователю.

Автоматические выключатели.

Предназначены для защиты от токов коротких замыканий и, как правило, имеют дополнительной тепловые расцепители. Выпускаются для напряжение до 1 кВ и свыше 1000 В.

В первом случае применяются воздушные аппараты автоматической защиты, получившие название от принципа гашения дуги (в воздушной камере). Для высоких напряжений (свыше 1 киловольта) используются вакуумные, масляные ли наполненные инертным газом исполнения.

Могут использоваться в однофазных и трехфазных цепях. Во втором случае при неисправности даже в одной фазе отключаются все три.

Однофазные автоматы могут иметь одно направление (в разрыв включается только фаза) и два (разрываются фаза и ноль).

Устройства защитного отключения.

УЗО предназначены для отключения цепи при появлении утечек, вызванных, например, пробоем фазы на корпус электроприбора. В идеале требуют наличия заземления, которое само по себе также является средством защиты. При использовании УЗО его эффективность возрастает.

Тем не менее, защитные функции УЗИ может осуществлять и при отсутствии заземления оборудования. Все зависит от его схемы подключения.

Дифференциальные автоматы.

Совмещают в себе функции УЗО и автоматического выключателя. Дороже чем каждый из них по отдельности, но при определенных условиях являются более экономичными аппаратами защиты. Основные характеристики и порядок выбора рассмотрены здесь.

В промышленных масштабах используются также другие виды и аппараты защит.

Газовые реле.

Применяются для защиты силовых трансформаторов с масляной системой охлаждения. Позволяют обнаружить уменьшение уровня масла, его перегрев и закипание.

Система релейной защиты.

Предназначена для обнаружения коротких замыканий на участках линий электропередач и их отключения.

Плавкие предохранители.

Применяются для защиты трансформаторных подстанций. В зависимости от типа могут работать в различных диапазонах напряжений. Являются одноразовыми (невосстанавливаемыми) изделиями, но просты, надежны и дешевы.

Общими требованиями, предъявляемыми к системам и аппаратам защиты являются:

• надежность;
• чувствительность.

Если говорить про технические характеристики, то нужно упомянуть:

• селективность;
• быстродействие.

Последние определяются условиями эксплуатации и задачами, стоящими перед защитой электрических линий и оборудования.