 |
Устройства защиты от дугового пробоя или искрения (УЗДП)
|
|
|
|
Дуговой пробой или искрение – один из аварийных пожароопасных режимов в электросетях.
В отличие от коротких замыканий, возникающий при искровых и дуговых разрядах ток, ограничивается сопротивлением нагрузки, на который не реагируют автоматические выключатели, но за счет длительного времени его протекания, может происходить воспламенение изоляции провода.
Одной из главных причин искрения является большое переходное сопротивление (БПС), в обиходе называемое также «плохим контактом». При БПС на переходе электрического тока с одного проводника на другой образуется последовательная или параллельная электрическая дуга между проводами или контактами.
БПС часто возникает вследствие дефектов и повреждений, произошедших при эксплуатации оборудования. Например:
- повреждения изоляции кабеля гвоздями, шурупами, зажимами или при механическом воздействии другими предметами;
- повреждения изоляции кабелей грызунами и домашними животными;
- излом кабеля (провода) при изгибах или при постоянных механических воздействиях;
- старение изоляции, повреждения от воздействия температуры, влаги, других разрушающих факторов;
- ухудшение контакта из-за ослабления зажимов, старения и окисления проводов и т. д.
В повреждённой жиле возникает малый зазор, пробиваемый рабочим напряжением, поэтому ток по такому кабелю продолжает протекать, и остаётся близок к номинальному значению, а значит, автоматический выключатель на него не реагирует.
|
| Рисунок 6. Возможные причины искрения в электропроводке |
В зазоре возникает дуговой разряд, сопровождающийся интенсивным выделением тепла, что приводит к дальнейшему разрушению изоляции кабеля и его возгоранию.
|
|
|
При большом переходном сопротивлении возникает процесс циклического образования и гашения электрической дуги, происходит значительное и длительное выделение тепловой энергии. Возникают длительные и устойчивые тепловые режимы работы электрических цепей, вследствие чего происходит разрушение изоляции и защитных оболочек, а также последующее возгорание.
По механизму возникновения, различают последовательный дуговой пробой, параллельный дуговой пробой и дуговой пробой на землю.
|
| Рисунок 7. Механизм возникновения дуговых пробоев |
Под последовательным дуговым пробоем понимается электрический пробой изоляции (или воздушного промежутка), при котором ток протекает через нагрузку цепи, защищаемой УЗДП. Последовательный дуговой пробой возникает, прежде всего, в результате повреждения провода или потери контакта в последовательности с нагрузкой. В этих случаях, величина тока меньше, чем рабочий ток, и автоматические выключатели или выключатели дифференциального тока не способны определить неисправность и отключить защищаемую цепь.
Параллельный дуговой пробой - это пробой, при котором ток протекает между активными проводниками, параллельно цепи нагрузки. Пробой сопровождается появлением электрической дуги, способствующей замыканию проводников. Величина тока при параллельном пробое определяется полным сопротивлением цепи. В зависимости от того, какой номинальный ток имеет автоматический выключатель, происходит (или не происходит) отключение цепи. При загрубленной уставке тока срабатывания автоматического выключателя отключение цепи происходит с задержкой.
Дуговой пробой на землю – это пробой, при котором ток протекает между активным проводником и землей в результате замыкания фазного проводника на землю или на элемент электрически связанный с землей.
|
|
|
Устройство защиты от дугового пробоя (УЗДП) – новый класс аппаратов защиты электрической сети, предназначенный, в отличие от других видов электрических защит, исключительно для предупреждения и предотвращения пожаров, возникающих из-за дугового пробоя (искрения).
Некоторыми разработчиками этих изделий применяется также термин «устройство защиты от искрения» (УЗИс).
| 
|
| 
|
| Рисунок 8. Примеры устройств защиты от дугового пробоя различных производителей |
УЗДП носит исключительно противопожарное назначение.
Основной задачей УЗДП является своевременно распознать возникновение пожароопасного искрения и отключить защищаемую электрическую цепь.
УЗДП сконструировано так, чтобы определить появление дугового (искрового) разряда и прервать контур ещё перед тем, как энергия в месте неисправности достигнет значений, ведущих к возникновению пожара.
УЗДП обеспечивает автоматическую диагностику контролируемой электрической цепи и при возникновении искрения отключает её от общей питающей сети.
Таким образом, цель применения этих устройств – это предупреждение пожаров, возникающих в помещениях, зданиях и сооружениях по причине неисправности электрооборудования, проявляющейся в виде дугового пробоя (искрения).
Большинство УЗДП используют схожие принципы обнаружения пожароопасного искрения в сети. Устройство анализирует совокупность параметров тока и напряжения сети, характерных для искрения: величину, форму, полярность, продолжительность и темп следования скачков. Эти скачки и дают информацию, обрабатываемую модулем обработки сигналов в составе УЗДП. Величина полученного сигнала сравнивается с заданным значением и при каждом превышении этого значения подается импульс регистрируемый накопителем. При достижении в накопителе установленного числа импульсов заданного уровня подряд формируется сигнал, отключающий защищаемую линию.
Важной характеристикой УЗДП, является помехозащищенность, т. е. отсутствие нежелательных (ложных) срабатываний при включении в защищаемую цепь различных электроприборов, например, пылесоса, источника питания с электронной коммутацией, двигателя конденсаторного пуска, электронных регуляторов (тиристорного типа) силы света, флуоресцентных и галогеновых ламп, а также «нормально искрящих» ручных электробытовых инструментов с двигателями коллекторного типа искрение в которых является допустимым, например дрель.
|
|
|
Стоит отметить, что отдельные электрические устройства сами могут генерировать высокочастотные и среднечастотные помехи, которые будут распознаваться УЗДП как источник искрения. Например, тиристорные регуляторы с фазовым управлением без помехоподавляющих фильтров; различные устройства, генерирующие высокочастотные помехи повышенного уровня, существенно превышающие нормы на помехоэмиссию. При наличии перечисленных устройств, приходится либо отказываться от применения УЗДП, увеличивая риски возгораний от искрения, либо отключать УЗДП на время использования устройств, являющихся генераторами высокочастотных и среднечастотных помех.
Основными характеристиками УЗДП являются:
- номинальный ток - максимальный ток при котором УЗДП способно длительно работать, не теряя свою работоспособность. В основном выпускаются в пяти модификациях, в зависимости от номинального тока: 16, 25, 32, 40, 63А;
- номинальное напряжение – напряжение сети при котором УЗДП способно длительно работать, не теряя свою работоспособность;
- условный ток короткого замыкания - ток который кратковременно может выдержать УЗДП до момента пока не сработает автоматический выключатель, установленный для защиты цепи от короткого замыкания.
| ||||||||
| 1 – изготовитель; 2 – модель; 3 – номинальное напряжение; 4 – частота; 5 – номинальный ток; 6 – условный ток короткого замыкания; 7 – схема подключения; 8 – схема индикации состояния прибора | ||||||||
| Рисунок 9. Пример маркировки УЗДП |
Выбор УЗДП производится по следующим критериям:
- по номинальному напряжению. Номинальное напряжение УЗДП должно быть больше либо равно номинальному напряжению защищаемой им цепи;
|
|
|
- по номинальному току. УЗДП не защищает электрическую сеть от перегрузки и токов короткого замыкания. Поэтому перед УЗДП должен стоять автоматический выключатель или другой аппарат с функцией защиты от сверхтока по току которого необходимо выбирать номинальный ток УЗДП. При этом номинальный ток УЗДП должен быть больше либо равен номинальному току установленного до него аппарата защиты (автоматического выключателя или другого аппарата с функцией защиты от сверхтока).
Также при выборе УЗДП следует обратить внимание на наличие функции проверки работоспособности устройства. Некоторые производители оснащают УЗДП кнопкой проверки, отдельные производители в комплекте с устройством поставляют средство контроля в виде автономной вилки, позволяющей имитировать искровые разряды, и таким образом осуществлять контроль функционирования изделия и определение зоны его действия, что является несомненным преимуществом таких аппаратов.
| | 
|
| Рисунок 10. Пример УЗДП в комплекте со средством контроля зоны функционирования |
Установка УЗДП в групповых сетях питания систем противопожарной защиты и в электроустановках медицинского назначения, поддерживающих жизнедеятельность больных, не допускается.
УЗДП является еще одним видом защиты электрических цепей. Оно не заменяет собой другие аппараты защиты и не отменяет необходимости применения в электрических цепях автоматических выключателей и устройств защитного отключения дифференциального тока.
УЗДП рекомендуется устанавливать в отдельных групповых линиях питания освещения и штепсельных розеток после других аппаратов защиты (АВ, УДТ).
Установка УЗДП запрещается в линиях систем противопожарной защиты, а также электроприемников, отключение которых может привести к опасным последствиям: созданию непосредственной угрозы для жизни людей, возникновению взрывов, пожаров и т. д.
|
|
|
