Бурштинський М.В. Копчак Л.С. Хай М.В. Апарати захисту та керування в електричних установках низької напруги

Подождите немного. Документ загружается.

М. В. Бурштинський, Л. С. Копчак, М. В. Хай

ÀÏÀÐÀÒÈ ÇÀÕÈÑÒÓ ÒÀ ÊÅÐÓÂÀÍÍß

Â ÅËÅÊÒÐÈ×ÍÈÕ ÓÑÒÀÍÎÂÊÀÕ

ÍÈÇÜÊÎ¯ ÍÀÏÐÓÃÈ

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”

М.В. Бурштинський, Л.С. Копчак, М.В. Хай

АПАРАТИ ЗАХИСТУ ТА КЕРУВАННЯ

В ЕЛЕКТРИЧНИХ УСТАНОВКАХ

НИЗЬКОЇ НАПРУГИ

Рекомендовано Науково-методичною радою

Національного університету “Львівська політехніка”

як навчальний посібник для студентів електромеханічного

та електротехнічного профілю вищих навчальних закладів

Рекомендовано Навчально-методичною радою

Львівського інституту економіки і туризму

як навчальний посібник для студентів спеціальностей

6.091700 “Технологія харчування”,

6.050200 “Менеджмент організацій”,

6.050400 “Готельне господарство”

Львів

Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”

2007

ББК 31.29-5

Б 918

УДК 621.316.3(076.5)

Рекомендовано Науково-методичною радою

Національного університету “Львівська політехніка”

як навчальний посібник для студентів електромеханічного

та електротехнічного профілю вищих навчальних закладів

(протокол № 12/2006 від 25.12.2007 р.)

Рекомендовано Навчально-методичною радою

Львівського інституту економіки і туризму

як навчальний посібник для студентів спеціальностей

6.091700 “Технологія харчування”,

6.050200 “Менеджмент організацій”,

6.050400 “Готельне господарство”

(протокол № 4 від 18.04.2007 р.)

Рецензенти:

Крижанівський Ю.Л., технічний директор ВАТ “Львівобленерго”;

Щур І.З., доктор технічних наук, професор, Національний університет

“Львівська політехніка”;

Ненека М.Ф., кандидат технічних наук, директор ТзОВ “Електроконтакт

Захід”

Бурштинський М.В. та ін.

Апарати захисту та керування в електричних установках низької

напруги / М.В. Бурштинський, Л.С. Копчак, М.В. Хай. – Львів: Видав-

ництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2007. – 184 с.

ISBN 978-966-553-590-4

Посібник є збірником практичних робіт для вивчення електричних апара-

тів захисту і керування в системах електропостачання та установках низької

напруги.

Практичні роботи охоплюють питання будови, принципу дії та функ-

ціональних можливостей окремих видів електричних апаратів. Передбачено їхнє

лабораторне дослідження за визначеною програмою. Теоретична частина

розробок разом з методичними вказівками дає змогу поглибити набуті знання і

підготуватись до самостійного виконання досліджень.

ББК 31.29-5

Хай М.В., 2007

“Львівська політехніка”, 2007

Б 918

ISBN 978-966-553-590-4

Висловлюємо щиру подяку директорові Інституту

енергетики та систем керування Львівської політехніки

професору Оресту Юліановичу Лозинському, компанії

“ІЕК-Україна”, ТзОВ “Кенмал”, ПП “Енергія”, ТзОВ

“Електроконтакт-Захід”, працівникам газети “Електротема”

за сприяння у написанні навчального посібника та у справі

створення лабораторії.

ПЕРЕДМОВА

У структурі будь-якої системи електропостачання взагалі чи

електропривода зокрема можна виділити важливі складові –

електричні та електронні апарати чи їхній симбіоз, що забезпечують

керування потоками електричної енергії у силових колах, роботу

логічних блоків керування та контролю, а також захист ліній систе-

ми електропередачі, споживачів чи електромеханічних перетворю-

вачів в аварійних, несанкціонованих режимах роботи. В контексті

сказаного важлива роль відводиться електричним апаратам захисту

людини від ураження електричним струмом під час дотику до

відкритих струмопровідних частин, які можуть опинитись під

напругою у разі пошкоджень.

Одним з вагомих здобутків нашої новітньої історії стала від-

критість кордонів, що сприяла розширенню економічних контактів

між країнами, обміну виробничим досвідом, науковими надбаннями

у різних сферах людської діяльності тощо. Стан стагнації в пере-

хідний період завершився бурхливим розширенням пропозицій на

ринку електротехнічної продукції в галузі низьковольтної апаратури

для електроенергетичного постачання та керування, зокрема як за

рахунок продукції вітчизняного виробника, так і за рахунок широ-

кого імпорту.

Революційно змінився підхід до принципів побудови пристроїв

захисту, комутації, керування та сервісних послуг завдяки використанню

цифрової техніки, починаючи з мікросхем малої інтеграції і закінчуючи

потужними логічними контролерами, що програмуються.

Враховуючи принцип навчання від “простого до складного” в

Інституті енергетики та систем керування Львівської політехніки ство-

рено лабораторію низьковольтних апаратів систем електропостачання

та керування, мета якої – ознайомити майбутнього електромеханіка,

електроенергетика з базовим набором сучасних низьковольтних апа-

ратів низької та середньої складності, таких, як автоматичні вимикачі,

диференційні реле, пристрої захисту від імпульсних перенапруг, реле

напруги, перемикачі фаз, блоки захисту електричних машин, відповідні

аксесуари до них тощо.

Лабораторний цикл передбачає вивчення будови та функ-

ціональних можливостей названих апаратів, а також ознайомлення з

вітчизняними і закордонними компаніями та фірмами, що спеціалі-

зуються на випуску та реалізації низьковольтної апаратури, із

каталогами пропонованої ними електротехнічної продукції.

Дисципліна “Апарати захисту та керування в електричних

установках низької напруги” є базовою для студентів, що навча-

ються за напрямом 6.0922 “Електромеханіка”.

Метою курсу практикуму є формування у студента інженер-

ного світогляду у сфері проектування, придбання та втілення в

реальні системи найрізноманітнішого електротехнічного обладнан-

ня, яке широко пропонується сьогодні на ринку.

На базі згаданої вище лабораторії створено навчальний центр

компанії “ІЕК-Україна” для підвищення рівня знань молодих

спеціалістів та всіх зацікавлених у застосуванні низьковольтних

апаратів систем електропостачання та керування електроприводами.

ДОСЛІДЖЕННЯ ПРИСТРОЇВ

ЗАХИСНОГО ВИМКНЕННЯ, КЕРОВАНИХ

ДИФЕРЕНЦІЙНИМ СТРУМОМ

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 1

Мета роботи – вивчення будови, принципу дії, організація

дослідної схеми, перевірка працездатності, дослідження та визна-

чення експлуатаційних характеристик і показників пристроїв

захисного вимкнення, що керуються сумарним струмом витоків,

інакше – диференційним струмом.

1. ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

1.1. Вступ

Захист життя і здоров’я людей, а також їхнього майна є

першочерговим завданням в усіх цивілізованих країнах світу. Для

вирішення цієї проблеми розроблені і продовжують розроблятися різні

проекти, покликані убезпечити людей, зокрема і у галузі електро- і

пожежобезпеки [1, 2]. Одним з ефективних способів підвищення рівня

електро- і пожежобезпеки є застосування пристроїв захисного вимк-

нення електромережі, керованих струмами витоків, інакше диферен-

ційним струмом. Ці пристрої давно й успішно використовують у

світовій практиці. На підставі аналізу статистичних даних про нещасні

випадки зі смертельним наслідком, які пов’язані із впливом

електричного струму на організм людини, можна зробити висновок про

високу ефективність застосування пристроїв захисного вимкнення.

Тільки в європейських країнах у житлових і громадських будинках

установлено більше ніж мільярд таких пристроїв.

Пристрої захисного вимкнення, керовані диференційним

струмом (ПЗВ), значною мірою підвищують рівень електро-

безпеки електроустановок, а також захищають майно і здоров’я

людей, запобігаючи виникненню пожеж, спричинених несправ-

ністю електромереж. Перевагами ПЗВ є висока надійність, простота

монтажу і невеликі розміри. Використання таких пристроїв дає змогу

досягти високого ступеня захисту. Необхідно виконати лише декілька,

здебільшого легко реалізовуваних вимог.

Пристрій захисного вимкнення за призначенням повинен бути

вимикачем швидкої дії. У разі появи в мережі струму витоку, який

перевищує уставку ПЗВ, він повинен автоматично від’єднати від

мережі установку (або її частину), яка через нього під’єднана до

електричної мережі. Цим забезпечується обмеження величини і

тривалості протікання струму через тіло людини у разі прямого

дотику. Отже, найважливішою особливістю захисного вимкнення є

те, що воно, власне кажучи, – єдиний електрозахисний захід, що

захищає людину від ураження.

1.2. Будова та принцип дії

1.2.1. ПЗВ складається з підсумовувального трансформатора

струму 1, чутливого вимикального реле 2, механізму розчеплення 3 з

контактною системою 4 і кола контролю 5 (рис. 1).

Через вікно трансформатора струму пропускають всі провідники:

фазний робочий L та нульовий робочий N. Якщо у споживача

відбувається пошкодження ізоляції і контакт електричного кола з

корпусом, то у разі дотику людини до корпусу у колі з’явиться струм

витоку, який, як показано на рис. 1, протікає по тілу людини чи якимось

іншим шляхом у землю. У такому разі векторна сума струмів у робочих

провідниках, пропущених через трансформатор струму, буде мати

відмінне від нуля значення, тобто з’явиться так званий диференційний

струм І

∆

. Наявність диференційного струму зумовлює появу електро-

рушійної сили у вторинній обмотці трансформатора струму 1, яка за

допомогою вимикального реле 2 запускає механізм розчеплення 3.

Отже, ушкоджена частина мережі швидко вимикається.

X3X1

Рис. 1. Функціональна схема пристрою захисного вимкнення (а)

та векторна діаграма струмів (б):

– струм фазного робочого провідника L;

– струм нульового робочого провідника N; І

∆

– струм витоку