Контур неисправности и ток повреждения
Использование защитных проводников, соединяющих все открытые проводящие части всего оборудования, создает схему, называемую «контуром неисправности», предназначенную для циркуляции тока повреждения, возникающего после отказа изоляции.
Защита от тока короткого замыкания при отключении электропитания (фото кредит: PSI Control Solutions)
Ток повреждения может быть или не может быть отнесен к земле в зависимости от нейтральной системы заземления, но во всех случаях цель заключается в том, чтобы поддерживать напряжение открытых проводящих частей на значение ниже обычного предельного напряжения 50 В.
Ток повреждения будет определять прерывающее устройство для использования в каждом случае:
- TN - устройство перегрузки по току для разрыва большого тока, подобного короткому замыканию
- Система TT - Устройство остаточного тока для размыкания низкого тока повреждения
- ИТ-система - не нужно прерывать первый ток повреждения, так как он очень низкий
Применение защитной меры для отключения электропитания предполагает использование оборудования класса I. Для устройств это требование обычно просто означает подключение защитного проводника. Для создания сборок применение правил построения класса I должно подвергаться нескольким мерам предосторожности.
Ассембли I класса
Все части, которые могут быть напрямую доступны пользователю, считаются подверженными проводящим частям, даже если они покрыты краской или покрытиями, если только они не обладают изолирующими свойствами, которые известны и испытаны при нанесенной толщине (например, пленка, связанная с часть).
Концепция открытых проводящих частей также распространяется на все металлические детали, которые недоступны для пользователя, но к ним может обращаться рабочий, даже квалифицированный работник, в том числе после демонтажа, из-за того, что их макеты или размеры приводят к заметному риску контакта (примеры: рельсы, пластины, опоры устройства и т. д.).
Он также распространяется на промежуточные металлические детали, которые недоступны, но находятся в механическом контакте с разомкнутыми токопроводящими частями из-за того, что они могут распространять напряжение (пример: передача механизма).
Все защитные проводники соединены с общим эквипотенциальным звеном, к которому также подключены металлические магистрали и проводящие элементы снаружи здания. Эквипотенциальная связь уменьшает напряжение прикосновения в случае неисправности, независимо от схемы подключения заземления (нейтральная система заземления).
Принцип действия защиты в конфигурации TT
В случае неисправности изоляции в приемнике ток замыкания I f (I fault) протекает в цепи, называемой контуром неисправности. Это включает в себя сопротивление неисправности на открытой проводящей части приемника, подключение этой открытой проводящей части к защитному проводнику, самому защитному проводнику и его заземлению (R A).
Цикл закрыт обмотками трансформатора и цепью питания. Поэтому логично, что импеданс цикла должен быть рассчитан из всех элементов, входящих в этот цикл.
На практике, однако, и в соответствии с тем, что позволяют стандарты, рассматривается только сопротивление заземления открытых проводящих частей R A. Это означает, что ток повреждения немного завышен, но запас прочности увеличивается.
Для установок переменного тока должно выполняться условие R A × I f <50V. Порог чувствительности I Δn устройства остаточного тока выбирается так, чтобы I Δn <50 / R A.
Принцип действия защиты в конфигурации TT
Принцип действия защиты в конфигурации TN
В случае неисправности в любой точке установки, влияющей на фазовый проводник и защитный проводник или открытую проводящую часть, источник питания должен автоматически отсоединяться в течение указанного времени отключения t и условия Z s × I a <U 0 должны быть выполнены.
Принцип действия защиты в конфигурации TN
Где:
- Z s - импеданс контура неисправности, включая линию электропитания, защитный проводник и источник (обмотки трансформатора).
- I a - рабочий ток защитного устройства в указанное время.
- U 0 - номинальное напряжение фаз / земля.
Максимальные времена должны применяться к схемам, которые могут поставлять мобильные устройства класса I (как правило, все розетки питания). На практике это время наблюдается при использовании автоматических выключателей без задержки.
Для неподвижных частей распределительной установки допускается более продолжительное время (но менее 5 с) при условии, что RPE ≤ 500 / U 0 × Z s, где RPE - сопротивление защитного проводника (наибольшее значение между точкой этого проводника и эквипотенциальная связь).
Эта формула проверяет, что отношение сопротивления защитного проводника к полному сопротивлению контура ошибки таково, что потенциал открытой проводящей части при неисправности не будет превышать 50 В, но не проверяет, что отключение происходит в течение требуемого временного предела.
Принцип действия защиты в ИТ-конфигурации
При первой ошибке ток I f ограничивается суммой сопротивлений заземляющих соединений источника питания (R B), открытых проводящих частей (R A) и импеданса (Z). В приведенном ниже примере это дает:
Условие не отсоединения проверяется, гарантируя, что ток не будет поднимать открытые проводящие части до потенциала, превышающего предельное напряжение U L. Поэтому SWe должны иметь:
R A × I f <50 В, т. Е. В примере 30 × 0, 112 = 3, 36 В
Открытые проводящие части не достигнут опасного напряжения, и отказ от разъединения разрешен. Для обеспечения бесперебойной работы необходимо незамедлительно выявить неисправность, оповещение которой будет проверена постоянным контроллером изоляции (PIC), как можно быстрее, квалифицированным персоналом.
Принцип действия защиты в ИТ-конфигурации
При втором повреждении, влияющем на другую фазу, на той же открытой проводящей части или другой, петля образована открытыми проводящими частями и питающими проводниками. Это приведет к потоку высокого тока (короткого замыкания), который можно устранить с помощью условий, показанных на диаграмме TN или TT.
Обратите внимание, что эта ситуация двойного сбоя полностью не зависит от состояния нейтрали по отношению к земле (изолированная или импедансная). Ток с двойной ошибкой ИТ часто ниже, чем в TN.
Соответственно уменьшаются длины защищенной линии. В случае неисправности потенциал нейтрали может быть выше, чем неисправная фаза (простое напряжение). Потенциал других фаз будет стремиться повышаться до значения составного напряжения.
Поэтому рекомендуется не устанавливать устройства между фазой и нейтралью в конфигурации ИТ и, следовательно, не распределять нейтраль.
Принцип действия защиты в ИТ-конфигурации
Максимальное время отключения t 0 (s) - iEc 60364-4-41
| система | 50 В <U 0 ≤ 120 В | 120 В <U 0 ≤ 230 В | 230 В <U 0 ≤ 400 В | U 0 ≤ 400 В | ||||
| переменный ток | Округ Колумбия | переменный ток | Округ Колумбия | переменный ток | Округ Колумбия | переменный ток | Округ Колумбия | |
| TT | 0, 3 | (1) | 0, 2 | 0, 4 | 0, 07 | 0, 2 | 0, 04 | 0, 1 |
| TN и IT (ошибка 2 e) | 0, 8 | (1) | 0, 4 | 0, 5 | 0, 2 | 0, 4 | 0, 1 | 0, 1 |
(1) Отключение может потребоваться по причинам, отличным от защиты от поражения электрическим током
Ссылка // Электрические опасности и защита людей от Legrand