Автоматический выключатель утечки на землю

Автоматический выключатель утечки на землю ( ELCB ) — это защитное устройство, используемое в электроустановках с высоким сопротивлением земли для предотвращения поражения электрическим током. Он обнаруживает небольшие паразитные напряжения на металлических корпусах электрооборудования и разрывает цепь при обнаружении опасного напряжения. Когда-то они широко использовались, но в более поздних установках вместо этого используются устройства защитного отключения (УЗО, ВДТ или GFCI), которые вместо этого напрямую обнаруживают ток утечки.

Цель

Основная цель устройств защиты от утечки на землю – предотвратить травмы людей и животных в результате поражения электрическим током.

История

Это категория устройств, которые используются для защиты приборов, цепей и операторов при утечках на землю. Ранние ELCB представляли собой устройства, управляемые напряжением (VO-ELCB), обнаруживающие повышение напряжения между металлическими конструкциями установки и внешним электродом. Сейчас они заменены устройствами измерения тока (УЗО/ВДТ). В современной литературе устройства измерения напряжения называются ELCB или VOELCB, а устройства измерения тока называются RCCB или RCD.

ELCB с измерением напряжения были впервые представлены около шестидесяти лет назад. ^{[ когда? ]}. ELCB с датчиками тока были впервые представлены около сорока лет назад. В течение многих лет ELCB, управляемый напряжением, и ELCB, управляемый дифференциальным током, назывались ELCB, потому что это название было проще запомнить. Но использование общего названия для двух разных устройств привело к значительной путанице в электротехнической промышленности.

Если в установке использовался неправильный тип, уровень защиты может быть существенно ниже предусмотренного, в частности, тип, работающий под напряжением, может защитить только от неисправностей или ударов по металлоконструкциям, подключенным к заземлению цепи, подключенным к VOELCB. не может обнаружить ток, выходящий из провода под напряжением и идущий на землю по другому пути, например, через человека, стоящего на земле.

Чтобы устранить эту путаницу, IEC решил применить термин «устройство защитного отключения» (УЗО) к ELCB, управляемым дифференциальным током. Остаточный ток относится к любому остатку при сравнении тока в исходящем и обратном токах в цепи. В однофазной цепи это просто ток под напряжением или фазный ток минус нейтральный ток. В трехфазной цепи необходимо контролировать все токоведущие проводники.

Операция

ELCB — это специализированный тип реле с блокировкой подключается входная электроэнергия здания, , к которому через переключающие контакты так что ELCB отключает питание при обнаружении утечки на землю.

ELCB обнаруживает токи повреждения от провода под напряжением до провода заземления внутри установки, которую он защищает. достаточное напряжение Если на сенсорной катушке ELCB появится , он отключит питание и останется выключенным до ручного сброса. Чувствительный к напряжению ELCB не регистрирует токи повреждения от источника питания к любому другому заземленному телу.

Типы

Существует два типа автоматического выключателя тока утечки на землю:

работающий под напряжением (в этой статье он называется ELCB) и,
срабатывающий по току (в этой статье называемый RCCB).

Управление напряжением (ELCB)

С тех пор ELCB широко используются, и многие из них все еще находятся в эксплуатации, но больше не устанавливаются в новых зданиях. Управляемый напряжением ELCB обнаруживает повышение потенциала между защищенными соединенными между собой металлическими конструкциями (корпусами оборудования, кабелепроводами, корпусами) и удаленным изолированным заземляющим электродом сравнения. Они работают при обнаруженном потенциале около 50 В, размыкая главный выключатель и изолируя питание от защищаемых помещений. ^[1]

ELCB, работающий от напряжения, имеет вторую клемму для подключения к удаленному опорному заземлению.

Цепь заземления изменяется при использовании ELCB; соединение со стержнем заземления осуществляется через ELCB путем подключения к его двум клеммам заземления. Одна клемма подключается к заземлению установки ( заземляющему провод цепи защитный , он же заземляющий провод), а другая — к стержню (или иногда к другому типу заземления).

Недостатки

По сравнению с системой измерения тока системы измерения напряжения имеют ряд недостатков, к которым относятся:

Обрыв провода на участке замыкания на нагрузку или на участке «земля-земля» отключит работу ELCB.
Требование дополнительного третьего провода от нагрузки к ELCB.
Отдельные устройства не могут быть заземлены по отдельности.
Любое дополнительное подключение к земле защищаемой системы может вывести из строя извещатель.
ELCB обнаруживает неисправности оборудования и не может обнаружить, если человек случайно прикасается к части ELCB, находящейся под напряжением.

Устройства измерения тока (УЗО/ВДТ)

RCD/RCCB — это широко используемый тип ELCB. ВДТ обычно состоит из трансформатора тока , который имеет несколько первичных обмоток и одну вторичную обмотку. Нейтральный и линейный (или линии в многофазных системах) провода действуют как первичные обмотки. Катушка с проволочной обмоткой является вторичной обмоткой. Ток через вторичную обмотку равен нулю в сбалансированном состоянии. В сбалансированном состоянии поток, обусловленный током через фазный провод, будет нейтрализован током через нейтральный провод, поскольку ток, протекающий из фазы, будет возвращен в нейтраль. При возникновении неисправности небольшой ток также потечет на землю. Это создает дисбаланс между линейным и нейтральным током, создавая несбалансированное магнитное поле. Это индуцирует ток через вторичную обмотку, которая подключена к чувствительной цепи. Это определит утечку и отправит сигнал в систему отключения.

Преимущества измерения напряжения

ELCB, чувствительные к напряжению, имеют несколько преимуществ перед УЗО, чувствительными к току: 1) Они менее чувствительны к неисправностям и, следовательно, имеют меньше неприятных отключений. (Это не означает, что они всегда так делают, поскольку практические характеристики зависят от деталей установки и избирательности, улучшающей фильтрацию в ELCB.) Таким образом, путем электрического отделения брони кабеля от защитного проводника кабельной цепи можно предусмотреть ELCB для защиты кабеля от повреждения. только, а не срабатывать при неисправностях в нижестоящих установках. 2) ELCB, чувствительные к напряжению, также срабатывают при замыканиях на землю постоянного тока, которые УЗО/ВДТ, подключенные к трансформатору, не могут обнаружить, с аналогичными проблемами при частотах, значительно превышающих частоту сети. Это может привести, например, к тому, что в приводах с регулируемой скоростью замыкания на землю между электроникой привода и двигателем не будут обнаружены.

Недостатки измерения напряжения

ELCB, чувствительные к напряжению, имеют некоторые недостатки:

Они не обнаруживают неисправности, не пропускающие ток через ЦПК к заземляющему стержню .
одну систему здания Они не позволяют легко разделить на несколько секций с независимой защитой от повреждений, поскольку системы заземления обычно подключаются к трубопроводам .
Они могут быть отключены внешним напряжением от чего-либо, подключенного к системе заземления, например металлических труб, заземления TN-S или комбинированной нейтрали и заземления TN-CS.
Как и в случае с УЗО, устройства с электрической утечкой, такие как некоторые водонагреватели , стиральные машины и плиты, могут вызвать срабатывание ELCB.
ELCB создают дополнительное сопротивление и дополнительную точку отказа в системе заземления .

Земля в обход

Нет ничего необычного в том, что установка, защищенная ELCB, имеет где-то второе непреднамеренное соединение с Землей, которое не проходит через чувствительную катушку ELCB. Это может произойти через металлические трубопроводы, контактирующие с землей, металлические конструкции, уличную бытовую технику, контактирующую с почвой , и так далее.

В этом случае ток короткого замыкания может пройти на землю , не будучи обнаруженным ELCB. Несмотря на это, как это ни парадоксально, работа ELCB не подвергается риску. Целью ELCB является предотвращение повышения напряжения на заземленных металлических конструкциях до опасного напряжения в условиях неисправности, и ELCB продолжает делать это, но ELCB все равно будет отключать питание при том же уровне напряжения CPC. (Разница в том, что для достижения этого напряжения требуется более высокий ток повреждения.)

Неприятные поездки

Хотя напряжение и ток на линии заземления обычно представляют собой ток повреждения от провода под напряжением, это не всегда так, поэтому существуют ситуации, в которых ELCB может вызвать нежелательное срабатывание.

Когда установка имеет два соединения с землей, ближайший сильноточный удар молнии вызовет градиент напряжения в почве, в результате чего на чувствительную катушку ELCB подается достаточное напряжение, чтобы вызвать ее срабатывание.

установки Если заземляющий стержень расположен рядом с заземляющим стержнем соседнего здания, высокий ток утечки на землю в другом здании может повысить местный потенциал земли и вызвать разницу напряжений на двух землях, что снова приведет к отключению ELCB. По этой причине закрытые заземляющие стержни непригодны для использования ELCB, но в реальной жизни такие установки иногда встречаются.

И УЗО, и ELCB в некоторой степени склонны к неприятным срабатываниям из-за обычной безвредной утечки на землю . С одной стороны, ELCB в среднем старше и, следовательно, имеют менее развитую фильтрацию против нежелательных срабатываний, а с другой стороны, ELCB по своей природе невосприимчивы к некоторым причинам ложных срабатываний, от которых страдают УЗО, и, как правило, менее чувствительны, чем УЗО. На практике неприятные срабатывания УЗО встречаются гораздо чаще.

Другая причина ложных отключений связана с накопленными токами или токами нагрузки, вызванными элементами с пониженным сопротивлением изоляции. Это может произойти из-за устаревшего оборудования или оборудования с нагревательными элементами или даже из-за проводки в зданиях в тропиках, где длительная сырость и дождь могут привести к снижению сопротивления изоляции из-за следа влаги. Если используется защитное устройство на 30 мА и имеется нагрузка 10 мА от различных источников, то устройство отключится при токе 20 мА. Каждый из отдельных элементов может быть электрически безопасным, но накапливается большое количество малых токов нагрузки, что снижает уровень срабатывания. Это было большей проблемой в прошлых установках, где несколько цепей были защищены одним ELCB.

Нагревательные элементы трубчатой формы наполнены очень мелким порошком, способным впитывать влагу, если элемент некоторое время не использовался. В тропиках это может произойти, например, если сушилка для одежды не использовалась в течение года или большой водонагреватель, используемый для приготовления кофе и т. д., находился на хранении. В таких случаях, если устройству разрешено включаться без защиты УЗО, оно обычно высыхает и успешно проходит проверку. Проблемы такого типа можно наблюдать даже на совершенно новом оборудовании.

Неспособность ответить

Некоторые ELCB не реагируют на выпрямленный ток повреждения. Эта проблема в принципе та же, что и с ELCB и УЗО, но ELCB в среднем намного старше, и их характеристики с годами значительно улучшились, поэтому у старого ELCB с большей вероятностью будет некоторая форма сигнала тока повреждения, на которую он не будет реагировать.

С любым механическим устройством случаются сбои, и в идеале ELCB следует периодически проверять, чтобы убедиться, что они продолжают работать.

Если любой из проводов заземления отсоединится от ELCB, он больше не сработает, и установка часто перестанет быть должным образом заземлена.

См. также

Ссылки

^ Кристофер Шелтон, Электроустановки, третье издание , Нельсон Торнс, 2004 г. ISBN 0-7487-7979-5 стр. 233

[1] Кристофер Шелтон, Электроустановки, третье издание , Нельсон Торнс, 2004 г. ISBN 0-7487-7979-5 стр. 233

[1]