УЗО, реагирующие на появление тока нулевой последовательности (ток разбаланса электросистемы в аварийных ситуациях)

В устройствах защитного отключения этого типа импульсом, вызывающим отключение электроустановки, является возникновение тока нулевой последовательности в разбалансированной сети при аварийных ситуациях

(рисунок 6).

 

В устройстве защитного отключения датчиком, воспринимающим и преобразующим импульс на отключение электроустановки 1 служит трансформатор тока нулевой последовательности 3 (ТТНП), который своим токопроводом охватывает все провода данного участка питающего электрокабеля (рисунок 7).

Фазы кабеля в этом случае играют роль его первичных одновитковых обмоток.

В результате магнитные потоки, создаваемые в магнитопроводе ТТНП токами первичных обмоток складываются, а суммарный поток обусловливающий возникновение тока во вторичной обмотке ТТНП. Ток вторичной обмотки проходит через токовое реле РТ и является тем импульсом, при котором срабатывает УЗО, отключая аварийную электроустановку.

 

 

 

Рисунок 6 – Схема УЗО, реагирующая на появление тока нулевой последовательности

1 – электроустановка, 2 – автоматический выключатель, 3 – трансформатор тока нулевой последовательности, 4 – реле тока, 5 – заземление корпуса.

Рисунок 7 – Схема трансформатора тока нулевой последовательности

1 – магнитопровод (сердечник) разъемный; 2 – электрокабель; 3 – провода (фазы) кабеля – первичные обмотки трансформатора; 4 – вторичные обмотки.

 

Благодаря разъемности конструкции ТТНП, он может быть установлен для работы в любом доступном месте временно или постоянно. Эти преимущества УЗО являются изобретением кафедры “Электроснабжение сельского хозяйства” АлтГТУ. В изготовлении опытных образцов разъемных магнитопроводов принимал участие и автор данной работы.

 

 

3. Устройство и работа лабораторного стенда. [2]

 

 

Лабораторный стенд предназначен для экспериментальной проверки УЗО, реагирующего на ток нулевой последовательности, электрическая схема которого представлена на рисунке 8.

Источником питания схемы является электроток осветительной сети напряжением 220В. Роль электроустановки в схеме выполняет реостат Р₁. Для регистрации тока нагрузки в цепь реостата включен амперметр А. В качестве поврежденной электрической линии, питающей эту электроустановку, применен отрезок двужильного кабеля 1 и электрически связанный с ним дополнительный проводник 2. Ток нулевой последовательности в схеме искусственно имитируется пропусканием тока через дополнительный проводник 2 .

 

 

Рисунок 8 – Электрическая схема стенда

1 – двужильный кабель; 2 – дополнительный проводник тока утечки; Р₁ – реостат, задающий нагрузку (электроустановка); Р₂ – реохорд, регулирующий ток утечки; РТ – реле тока; ОК – отключающая катушка; ТТНП – трансформатор тока нулевой последовательности.

Этот ток есть не что иное, как ток утечки через якобы поврежденную изоляцию электрокабеля. Ток утечки регулируется реохордом Р2 и контролируется миллиамперметром мА. В качестве датчика тока утечки используется трансформатор тока нулевой последовательности (рисунок 7). Первичной обмоткой трансформатора является двужильный кабель. Вторичная обмотка расположена на кольцевом магнитопроводе (сердечнике). Выводы вторичной обмотки подключены к отключающей катушке автоматического выключателя.

Расположение приборов на панели стенда показано на рисунке9.

 

Рисунок 9 – Расположение приборов на панели стенда

1, 2 – амперметры нагрузки и токов утечки; 3 – сигнальная лампочка;

4, 5 – переключатели уровня тока утечки, при которых схема работает в режимах “сигнал” и “отключение”; 6 – реостат, задающий ток нагрузки в сети; 7 – кнопочная станция (пуск, стоп); 8 – выключатель милиамперметра 2; 9 – резистор (реохорд), изменяющий плавно ток утечки; 10, 11 – выключатели питания всего стенда.

 

Амперметр 1 фиксирует ток нагрузки, создаваемый реостатом 6. Милиаперметром 2 фиксируется ток утечки. С целью расширения лабораторных возможностей, в схеме предусмотрено несколько вариантов токов утечки (уставок), при которых срабатывает УЗО. Эти варианты (а, б, в) на стенде устанавливаются переключателями 4 и 5.

При достижении заданной величины тока утечки (норматив уставки – входной величины тока от ТТНП до ТР) переключателем 9, загорается сигнальная лампочка 3. В реальных условиях рабочий персонал, увидев это, должен выяснить причину утечек тока и устранить ее.

При дальнейшем повышении тока утечки резистором 9 схема сработает на отключение нагрузки (неисправной электроустановки) и стенд обесточится автоматически. По величине разницы токов отключения и сигнала можно косвенно судить о степени опасности поражения электротоком людей и объектов. Если эта разница незначительна – это означает, что опасность поражения велика, если она намного превшает ток сигнала , то опасность в этом случае меньше и поэтому УЗО “не торопится” отключить повреждение. Например, повреждение электросети в рабочем помещении (цехе) и повреждение электросети в степи. Реакция на неисправность будет адекватна степени опасности.