Устройства защиты электрических сетей применяют как в промышленных высоковольтных, так и в бытовых электроустановках. Назначение их — предупреждение аварийных ситуаций в цепях тока, вызывающих поражения человека и животных, выход из строя электроприборов, пожары.
Причины возникновения аварийных ситуаций
Основными причинами неисправностей в электрической сети являются:
- утечки тока из-за поврежденной или изношенной изоляции, отсыревших контактов;
- короткое замыкание из-за неправильного подключения электрических приборов;
- возникновение токов, превышающих характеристики проводов из-за подключения приборов недопустимо большой мощности;
- короткое замыкание из-за повреждения изоляции электрических кабелей;
- кратковременных скачков (импульсов) напряжения, происходящих, как правило, из-за разрядов молний;
- колебания напряжения из-за аварий во внешней электрической сети, подающей энергию в электроустановку.
В зависимости от причины неисправности, для предупреждения последствий применяют разные устройства защиты электрических сетей. Иногда, для более надежной защиты их комбинируют или устанавливают совместно одно с другим.
Виды устройств
Устройства защиты подразделяются на предохранители и автоматические устройства. Как правило, их устанавливают на вводе в электроустановку. Электроустановкой называют всю систему электропроводки, выключатели, розетки, электроприборы и оборудование, находящиеся в пределах одного здания или хозяйственного объекта.
Согласно ГОСТ19431-84 электроустановкой называют энергоустановку, предназначенную для производства или преобразования, передачи, распределения или потребления электрической энергии.
Предохранители, как правило, представляют собой плавкие вставки. Они чаще выполнены в керамическом корпусе, в котором смонтирован легкоплавкий проводник. Как известно из школьной физики, температура проводника прямо пропорциональна произведению квадрата силы тока и сопротивления проводника. Поэтому, например, при увеличении тока втрое, электрический проводник нагревается в девять раз сильнее.
Материал и сечение плавкой вставки в предохранителе подобраны таким образом, чтобы не допустить возникновения в сети больших токов, способных вызвать разрушения проводки или выхода из строя электрических приборов. Образно говоря, плавкая вставка расплавится раньше, чем любой из проводов в электроустановке.
Предохранители широко использовали в качестве защитных устройств почти до конца прошлого века. Но в некоторых случаях, в электрических сетях с большим напряжением, применяют их и сейчас. Однако время отключения сети плавкими предохранителями достаточно велико и не всегда гарантирована защита электроустановки. К тому же, после срабатывания предохранители приходится заменять на новые.
Автоматические устройства защиты электрических сетей
В настоящее время автоматические устройства защиты электрических сетей являются наиболее надежными. Чаще всего применяют следующие виды:
- автоматические выключатели;
- устройства защитного отключения;
- дифференциальные автоматы;
- устройства защиты от импульсных перенапряжений;
- стабилизаторы.
При правильном выборе такого приспособления обеспечивается гарантированная защита электросети от неисправностей, вызванных причинами, указанными выше. Выбор автоматического электрического устройства защиты должен учитывать его тип, назначение, номинал.
Автоматические выключатели
Эти приборы представляют собой коммутационные аппараты, предназначенные для включения и отключения тока при помощи ручного управления, а также автоматического отключения тока при увеличении его сверх значении, превышающего номинал прибора.
Другими словами, правильно подобранный автоматический выключатель должен прервать линию, как только сила тока превысит допустимую для цепи, в которую он установлен. Ток может увеличится от короткого замыкания или включения мощной нагрузки. Для защиты однофазной электрической сети устанавливают однополюсный или двухполюсный, а для защиты трехфазной — трехполюсный автоматический выключатель. Очень редко применяют четырехполюсные устройства, способные отключать сразу все четыре (включая нейтральный или «нулевой») проводника в трехфазной электрической сети при возникновении аварийной ситуации.
Таким образом, задача автоматического выключателя — обесточивать цепи при возникновении перегрузок и короткого замыкания, вызывающих перегрев проводника, что особенно важно, если это кабель для электропроводки в деревянном доме.
Устройства защитного отключения
В отличие от автоматических выключателей, устройства защитного отключения (УЗО) предназначены для защиты электросетей от утечки. Она в незначительном количестве всегда присутствует в любой электрической цепи. А вот в опасных значениях утечка может возникать по нескольким причинам:
- неисправность электроприбора из-за пробоя фазного проводника на корпус;
- попадание влаги на контакты для подключения проводов;
- недостаточные свойства изоляции в проводке из-за естественного износа или механического повреждения.
Следствием утечки могут быть поражение человека или домашних животных, а также возгорание изоляции проводов.
Задача УЗО — при обнаружении утечки в цепи, отключить подачу тока в течение короткого промежутка времени. Если это сделано вовремя, воздействие электричества будет настолько мало, что любой живой организм не почувствует его, а горючий материал не успеет воспламениться.
Однако при возникновении перегрузок или короткого замыкания в сети, УЗО не сработает.
Дифференциальные автоматы
Дифференциальный автомат объединяет в своей конструкции УЗО и автоматический выключатель. Поэтому правильное название устройства — дифференциальный автоматический выключатель. Он способен отключать сеть, питающую электроустановку, и в случае утечки тока в ней, и в случае превышения нагрузки или короткого замыкания.
Как правило, дифференциальный автомат устанавливают на отдельную цепь, осуществляющую питание одного мощного потребителя. Это могут быть, например, электроплита, электродуховка, электрический водонагреватель, кондиционер.
Устройства защиты от импульсных перенапряжений
Эти приспособления предохраняют сети от мгновенных скачков напряжения и тока. Такое может происходить при ударе молнии, перехлестывании проводов воздушных линий электропередач, аварий в питающих сетях, включении оборудования с большой реактивной мощностью.
Устройства защиты от импульсных напряжений устанавливают непосредственно перед потребителем. Основным условием успешной работы УЗИП является наличие качественно выполненного заземления всей электроустановки. В настоящее время такие приборы широко применяют в системах управления оборудованием частного дома «Умный дом».
Стабилизаторы
Стабилизаторы обеспечивают выравнивание напряжения там, где недопустимы какие-либо колебания этой характеристики. Они предохраняют от выхода из строя сложные электронные приборы и оборудование. Основное требование, предъявляемое к стабилизатору — обеспечить в течение заданного времени выравнивание тока при максимально допустимой нагрузке.
Стабилизаторы могут защищать всю электроустановку, а могут устанавливаться для защиты всего одного прибора или электрического агрегата.
Вам может быть интересно
