Все устройства остаточного тока состоят как минимум из двух компонентов. Первый компонент действует как глаза RCD-датчиков - должен иметь возможность подавать электрический сигнал, который полезен, когда сумма токов, протекающих в живых проводниках, отличается от нуля.
Современные датчики как глаза УЗО и советы по их правильной установке (фото: NLCPR.com)
Второй компонент, мозг - это измерительное реле - сравнивает электрический сигнал, подаваемый датчиком, с заданным значением и посылает с возможной преднамеренной задержкой порядок открытия соответствующего разрушающего устройства.
Давайте поговорим теперь о глазах устройства остаточного тока (RCD) - датчиках.
- Тороидальный трансформатор
- Трансформаторы тока (КТ)
-
Особые случаи:
- Высокое энергоснабжение (два особых случая)
- Высокая мощность
- Использование УЗО со встроенным тороидом
Типы датчиков тока в режиме УЗО
В цепях переменного тока обычно используются два типа датчиков:
- Тороидальный трансформатор, который является наиболее распространенным для измерения токов утечки.
- Трансформаторы тока, используемые в HV и MV, а иногда и в LV.
Тороидальный трансформатор
Это охватывает все живые проводники и, таким образом, возбуждается остаточным магнитным полем, соответствующим векторной сумме токов, протекающих через фазы и нейтраль. Таким образом, индукция в тороиде и электрический сигнал, доступные на выводах вторичной обмотки, являются образом остаточного тока.
Этот тип датчика используется для обнаружения остаточных токов от нескольких миллиампер до нескольких десятков ампер.
Рисунок 1 - Тороидальный трансформатор
Вернуться к содержанию ↑
Трансформаторы тока (КТ)
Для измерения остаточного тока трехфазной электрической цепи без нейтрали необходимо установить три трансформатора тока, как показано на рисунке 2.
Рисунок 2 - векторная сумма фазных токов дает остаточный ток
Три трансформатора тока представляют собой параллельные токовые генераторы тока, вызывая циркуляцию между А и В тока, которая представляет собой векторную сумму трех токов и, следовательно, остаточный ток.
Эта схема, известная как схема Николсона, обычно используется в МВ и ВН, когда ток замыкания на землю может достигать нескольких десятков или даже нескольких сотен ампер.
Во время использования следует соблюдать осторожность с классом точности CT: при ТТ класса 5% разумно не устанавливать защиту заземления ниже 10% от их номинального тока. Стандарт электрооборудования НВ NF C 13-200 определяет 10%.
Рисунок 3 - Трансформаторы тока и напряжения в измерительном шкафу среднего напряжения SM6 GBC (фото кредит: schneider-electric.be)
Вернуться к содержанию ↑
Особые случаи
1. Высокое энергоснабжение
Цепь Nicholson CT, которая была бы полезна в LV, когда проводники представляют собой большие поперечные стержни или кабели для передачи сильных токов, не позволяет даже с подключенными трансформаторами тока настройки, совместимые с защитой людей (порог IΔ n ≤ U L / Ru).
Существует ряд решений:
Решение №1
Если проблема возникает в главном коммутаторе ниже по потоку от трансформатора, может быть рассмотрено следующее:
Либо установка тороида на подающем конце установки на заземляющем соединении нейтрали трансформатора LV (см. Рис. 4). Это связано с тем, что, согласно закону узла Кирхгофа, остаточный ток, определяемый (N), строго такой же, как обнаруженный (G) для ошибки, возникающей при распределении LV,
Рисунок 4 - Тороид N передает ту же информацию, что и тороид G
Или установка тороида на каждом выходе, все параллельно подключенные к одному реле (см. Рис.5). Когда измерительному реле (обычно электронному) требуется только очень слабый электрический сигнал для работы, тороиды могут быть выполнены для работы как «токовые генераторы».
При параллельном подключении они дают изображение векторных сумм первичных токов.
Рисунок 5 - Тороиды, помещенные в выходы и параллельные к одному реле, компенсируют невозможность размещения тороида на месте
Хотя эта схема заложена в стандартах установки, предпочтительным является утверждение производителя УЗО. Однако, по причинам дискриминации, предпочтительно использовать один УЗО для каждого отправителя.
Вернуться к содержанию ↑
Решение №2
Если возникает проблема с параллельными кабелями, которые не могут пересекать тороид, то тороид может быть размещен на каждом кабеле (включая все живые проводники), а все тороиды могут быть параллельными (см. Рис. 5).
Рисунок 6 - Расположение тороидов на однопроводных кабелях с параллельным соединением большого диаметра
Однако следует отметить следующее:
- То, что каждый тороид обнаруживает n оборотов в коротком замыкании (3 на рисунке), что может уменьшить чувствительность.
- Если соединения представляют разности импеданса, каждый тороид будет указывать на ток нулевой последовательности фаз. Однако правильная проводка значительно ограничивает эти токи.
- Эта схема подразумевает для каждого тороида, что выходные клеммы S1-S2 обозначены в соответствии с направлением потока энергии. Это решение требует одобрения производителя УЗО.
2. Высокая мощность
Для обеспечения надежного линейного тороидного «отклика» живые проводники должны быть расположены как можно ближе к центру тороида, чтобы их магнитные эффекты полностью компенсировались в отсутствие остаточного тока. На самом деле магнитное поле, создаваемое проводником, уменьшается пропорционально расстоянию.
Таким образом, на рисунке 7 фаза 3 вызывает в точке А локальное магнитное насыщение и, следовательно, больше не имеет пропорционального эффекта.
Рисунок 7 - Неправильное центрирование проводников в тороиде отвечает за его локальное магнитное насыщение в точке A, что может быть причиной неприятного срабатывания
То же самое относится, если тороид расположен рядом или в изгибе кабелей, которые он окружает (см. Рис.8). Появление блуждающей остаточной индукции для сильных токов генерирует на тороиде вторичный сигнал, который может вызвать неприятное срабатывание.
Риск возрастает по мере снижения порога УЗО относительно фазного тока, особенно при коротком замыкании.
Рисунок 8 - Тороид должен быть достаточно далеко от изгиба кабеля, чтобы не стать причиной неприятного срабатывания
В проблемных случаях (максимум Iph. / High IΔn) можно использовать два решения для противодействия риску возникновения помех:
- Используйте тороид, который намного больше, чем необходимо, например, с диаметром, который в два раза больше, чем правый, для ввода проводника.
- Поместите рукав в тороид.
Эта гильза должна быть изготовлена из магнитного материала, чтобы гомогенизировать магнитное поле (мягкая железо - магнитная пластина) (см. Рис.9).
Рисунок 9 - Магнитная втулка, размещенная вокруг проводников, в тороиде, снижает риск отключения из-за магнитных эффектов токовых пиков
Когда были приняты все эти меры предосторожности: центрирование проводников, большой тороид и магнитная втулка, отношение макс. Ι фаза / IΔn может достигать 50 000.
Вернуться к содержанию ↑
Использование УЗО со встроенным тороидом
Следует отметить, что УЗО со встроенными тороидами предоставляют подрядчикам и операторам готовое решение, поскольку он является производителем, который изучает и разрабатывает технические решения. Это потому, что он:
- Мастера задают вопрос о центрировании живого проводника, а для слабых токов могут предвидеть и правильно распределять несколько первичных оборотов вокруг тороида.
- Может «работать» с тороидом при более высокой индукции, чтобы максимизировать измеряемую энергию и минимизировать чувствительность к блуждающим индукциям (сильные токи).
Вернуться к содержанию ↑
Ссылка // Устройства остаточного тока в LV Р. Кальвасом (Schneider Electric)