Индустриална автоматизация
Решения от експерти
Решения от експерти
Причините са следните:
• Дефектнотоковата защита (ДТЗ) има задължително място в електрическите табла на сградите с жилищно, обществено и промишлено предназначение, като надеждно и ефективно предпазва хората, имуществото и оборудването.
• Токовият удар е опасно животозастрашаващо състояние, което настъпва при протичане на електрически ток през човешкото тяло. ДТЗ е основно средство за опазване на човешкия живот в такива ситуации.
• Автоматичните прекъсвачи са проектирани да сработват при много по-високи токове в резултат от късо съединение, претоварване или пренапрежение. В сравнение с тях токът на утечка към земя/остатъчният ток е с много ниска стойност и изобщо не активира предпазителя.
Токовият удар е опасно животозастрашаващо състояние, което настъпва при протичане на електрически ток през човешкото тяло. Само няколко милиампера са достатъчни да причинят тежки поражения в организма, а ток, по-голям от 30 mA, може да доведе до смърт.
Ето защо е силно препоръчително да се избягва всякакъв директен контакт с тоководещи елементи на електрическата инсталация под напрежение (например, кабели, проводници, клеми и т. н.), както и допир до нетоководещи елементи, които са проводими и е възможно да са попаднали под напрежение вследствие на дефекти в изолацията или в случаи, когато защитният проводник не е изправен.
Такива са например:
• машините
• корпусите на двигателите
• електрическите табла и др.
Безопасността на човека, оборудването и материалните активи е ключов приоритет при проектирането на променливотокови електрически мрежи НН (<1000 V) и сградни електрически инсталации.
Дизайнът на всички елементи в мрежата включва физическа бариера (изолация или друго подходящо средство), която да възпрепятства контакта с проводници под напрежение. За жалост, в резултат най-често на повредена кабелна изолация или нарушена цялост на защитния проводник, подобен контакт може да бъде осъществен.
Тогава възниква явление, познато като ток на утечка към земя или остатъчен електрически ток, който може да протече през човешкото тяло и да причини сериозни вреди или смърт, ако не се прекъсне веднага.
Често срещани ситуации са:
• повреждането на изолацията по невнимание (прерязване, пробиване, прогоряване)
• неволно докосване на оголени кабели или проводници
• неизправен електроуред
Допирът с ръка до фазов проводник поражда електрически ток, който протича по веригата "проводник-човешко тяло-земя", т. е. извън осигурения от защитния проводник контур между фазата и нулата.
Риск от подобни инциденти е налице не само в индустрията, но и в жилищните сгради, хотелите, офисите и изобщо във всички електрифицирани обекти, които хората обитават, използват или посещават в ежедневието си.
В техническата литература и в практиката токовата защита е известна още като диференциалнотокова защита, дефектнотоков или защитен прекъсвач, както и като прекъсвач за остатъчен електрически ток.
Основното действие на този апарат е да следи за ток на повреда (на утечка или остатъчен ток), който не се връща към източника през защитния проводник под напрежение.
При регистриране на остатъчен ток, по-голям от 300 mA (а в някои случаи – и по-малък), защитата сработва чрез изключване на веригата. Ако "липсва" ток по нея, това означава, че някъде в инсталацията е възникнала утечка.
ДТЗ реално изпълнява функцията на дефектнотоково реле за защита от утечки в мрежите НН. В устройството й влизат тороидални сензори, обграждащи проводниците под напрежение. Нормативната уредба у нас предвижда в токови кръгове, чрез които се захранват контактни изводи, да се използват защитни прекъсвачи с номинален ток на задействане, не по-голям от 30 mA.
Сред възможностите на дефектнотоковите прекъсвачи е да осъществяват мониторинг на кабелната изолация и електрическите натоварвания, което ги прави често използвано решение за детекция на изолационни повреди и изключване на веригата с цел предотвратяване на разрушителните ефекти от силни токове на повреда.
Токовата защита обикновено се комбинира с някакъв вид разединително устройство (комутатор, прекъсвач или контактор), което за части от секундата деенергизира веригата, в която е настъпила повреда.
Тя може да бъде и интегрирана в съответното устройство, като най-често срещаните системи с вградена ДТЗ са автоматичните и миниатюрни прекъсвачи с лят корпус за индустриални цели, прекъсвачите за битови нужди и релетата с отделни тороидални токови трансформатори.
Надеждното и навременно действие на дефектнотоковите релета ги превръщат в основно средство за защита от токови удари в жилищния, хотелиерския и офис сектора. Приложенията на тези устройства непрекъснато нарастват и в резултат от популяризирането на електромобилността и възобновяемите енергийни източници.
Със съответната ДТЗ се осигуряват всички частни и публични станции, част от зарядната инфраструктура за електрически автомобили, фотоволтаичните инсталации, а също и системите за управление на двигатели посредством честотни регулатори в промишлеността.
Отговорът е прост – предпазителите и автоматичните прекъсвачи са проектирани да сработват при много по-високи токове на повреда в резултат от късо съединение, претоварване или пренапрежение.
В сравнение с тях токът на утечка към земя или остатъчният ток е с много ниска стойност и изобщо няма да активира защитата. Вече споменахме, че дори няколко милиампера могат да наранят или убият човек, ако протекат през тялото му.
Ето защо дефектнотоковата защита е задължителен компонент от електрическите инсталации в сгради с жилищно, търговско, обществено или промишлено приложение.
Международният стандарт IEC 60755 (Общи изисквания за безопасност за апарати за защита, задействани от остатъчен ток) дефинира четири основни типа дефектнотокови защити (типове AC, A, F и B) в зависимост от очакваната форма на вълната на остатъчния ток.
На пазара се предлагат както модули за защита с дефектнотокова технология, подходящи за интегриране в разединителни устройства, така и специализирани автоматични прекъсвачи с вградена токова защита, със или без допълнителна функция за защита от пренапрежение.
Дефектнотоковите защити подлежат на различни повреди вследствие на неблагоприятни работни условия, например в прекалено влажни и запрашени среди, при наличие на екстремно ниски температури или интензивни вибрации.
Прекалено дългите периоди на работа в "затворено" състояние също могат да влошат чувствителността на устройството и да компрометират надеждната му работа. Ето защо е препоръчително след свързване на токовата защита към електрическата инсталация, тя да бъде периодично тествана, дори с по-голяма честота от тази при системите за защита от пренапрежение.
Някои от другите основни типове смущения, характерни за битовите и индустриални приложения на ДТЗ, които влошават нормалната им работа, са:
• наличие на химически/корозивни агенти в работната среда
• чести пренапрежения (от мълнии и късо съединение)
• постоянен ток на утечка към земя
• наличие на компоненти с висока честота в мрежата (двигатели, преобразуватели, захранвания на компютърни системи и т. н.)
• наличие на водород, газове или азотни окиси (в нефтено-газовата и химическата индустрия) и др.
В резултат от такива смущения, в зависимост от параметрите и приложението, дефектнотоковата защита може внезапно да изключи, както и да се окаже неизправна в дадена високорискова ситуация.
В никакъв случай не трябва да се пренебрегва един важен аспект от избора на дефектнотоков прекъсвач, а именно – да се търси продукт, неподатлив на изброените по-горе смущения. В противен случай инвестицията би била нерентабилна, а очакваният експлоатационен цикъл в по-агресивни среди – кратък.
Ето защо е от ключово значение моделът да бъде стриктно съобразен с изискванията на приложението и работните условия. Сред основните фактори, които е добре да се вземат предвид при избор на защита с дефектнотоково реле, е видът на заземяването (IT, TT, TN или TNS).
В зависимост от схемата на свързване са подходящи модели с различна степен на чувствителност на токове на повреда, като се предлагат ниско- (LS), средно- (MS) и високочувствителни (HS) токови версии. Предлаганите на пазара варианти се различават по своята степен на защита (IP).
Други важни характеристики са:
• типът на дефектнотоковата технология (най-популярни са независимите от напрежението устройства)
• указаният от производителя номинален ток
• времезакъснението при защита от токове на утечка (измерва се в милисекунди)
• електромагнитната съвместимост
• наличието на бутони за тестване и рестартиране и др.
ДТЗ се предлагат както като модули за вграждане в автоматични прекъсвачи, така и в комбинирани версии.
От съществена важност е да се избере устройство, съвместимо с приложимите в съответната държава/бранш/приложение стандарти (IEC 60947-2 и 5-1, IEC 60755, IEC 60364, IEC 61000, IEC 60664, CISPR 11, UL1053 и т. н.)
