Аппараты защиты электросетей. Часть 6. Устройство защиты от дугового пробоя

Цикл статей, посвящённых аппаратам защиты, подходит к завершению. В предыдущих статьях речь шла об устройствах, различным способом обеспечивающих пожарную безопасность при возникновении аварийных режимов работы электросетей. Сегодня поговорим об устройстве защиты от дугового пробоя (искрения), более известном как УЗДП или УЗИс.

Искрение (дуговой пробой) в электроустановках происходит как при нормальной работе отдельных потребителей электрической энергии, так и при аварийном режиме работы электроприборов. При искрении происходит образование источников зажигания, обладающих энергией и температурой достаточных для воспламенения многих горючих веществ и материалов.

Искровой разряд может образовываться при:

- изломе жилы кабеля,

- разрыве проводника.

В повреждённой жиле возникает малый зазор, пробиваемый рабочим напряжением, поэтому ток по такому кабелю продолжает протекать. В зазоре возникает дуговой разряд, сопровождающийся интенсивным выделением тепла, что приводит к дальнейшему разрушению изоляции кабеля и его возгоранию.

Одна из причин искрения – большое переходное сопротивление (БПС) или плохой контакт. 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;

- излома кабеля (провода) при изгибах или при постоянных механических воздействиях;

- старения изоляции, повреждения от воздействия температуры, влаги, других разрушающих факторов;

- ухудшения контакта из-за ослабления зажимов, старения и окисления проводов и т.д.

При БПС 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. Механизм возникновения дугового пробоя представлен на рисунке ниже.

Механизм возникновения дугового пробоя

УЗДП носит исключительно противопожарное назначение. Основной задачей УЗДП является своевременное распознавание возникновение пожароопасного искрения и отключение защищаемой электрической цепи. Отличить УЗДП от других аппаратов защиты можно по внешним признакам, указанным на рисунке ниже.

Маркировка на корпусе УЗДП: 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

 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.

УЗДП сконструировано так, чтобы определить появление дугового (искрового) разряда и прервать контур ещё до того, 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.

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 силы света тиристорного типа, 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 электроприборы могут генерировать помехи, которые будут распознаваться УЗДП как источник искрения, например, тиристорные регуляторы с фазовым управлением без помехоподавляющих фильтров.

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).