Захисні пристрої в електромонтажі: що потрібно знати?

Пристрої електрозахисту є важливим елементом безпеки електроустаткування, захищаючи людей і обладнання. Основні типи захисних пристроїв:

Автоматичні вимикачі (АВ) – це електричні пристрої, призначені для автоматичного розмикання електричного кола у разі перевантаження, короткого замикання або інших умов, що можуть загрожувати безпеці системи або обладнання. Вони автоматично розмикають ланцюг, якщо струм перевищує допустиме значення, запобігаючи перегріванню кабелів та обладнання.

Автоматичні вимикачі (АВ) мають наступні функції:

• Захист від перевантаження: розмикають ланцюг при тривалому перевищенні струму.
• Захист від короткого замикання: швидко реагують на значні стрибки струму.
• Захист електрообладнання: запобігають пошкодженню кабелів та обладнання.

АВ складається з теплового та електромагнітного розчеплювача. Тепловий розчеплювач спрацьовує в разі тривалого перевантаження по струму, а електромагнітний – у разі короткого замикання.

Потенційні ризики без АВ:

• Перегрів проводів, що може призвести до пожежі.
• Пошкодження електрообладнання через перевантаження по струму.
• Висока ймовірність короткого замикання, що може призвести до серйозних пошкоджень.

Типи АВ:

• Мініатюрні автоматичні вимикачі (MCB): для побутових та малих комерційних установок, до 1000 В, 125 А.
• Автоматичні вимикачі середнього струму (MCCB): для промислових об’єктів, до 1000 В, 2500 А.
• Високовольтні автоматичні вимикачі: для систем понад 1000 В.
• Автоматичні вимикачі постійного струму (DC): для сонячних електростанцій, транспортних засобів.

Застосування автоматичних вимикачів:

1. Побутове застосування:
   • Захист побутових електричних систем від перевантажень та коротких замикань.
   • Використання малих автоматичних вимикачів (MCB) в електричних щитках.
2. Комерційні будівлі:
   • Захист електричних систем в офісах, торгових центрах та готелях.
   • Використання як MCB, так і MCCB для різних секцій електричної системи.
3. Промислові об’єкти:
   • Захист великих електричних систем на виробництві, заводах та інших промислових об’єктах.
   • Використання високовольтних автоматичних вимикачів та MCCB.
4. Енергетичні установки:
   • Захист електростанцій, підстанцій та інших енергетичних об’єктів.
   • Використання високовольтних автоматичних вимикачів.

Автоматичні вимикачі є не від’ємною частиною сучасних електричних систем. Вони забезпечують безпеку, захищаючи як людей, так і обладнання від потенційно небезпечних електричних ситуацій. Завдяки різноманітності типів і застосувань, автоматичні вимикачі можуть використовуватися у широкому діапазоні середовищ, від побутових до промислових і енергетичних об’єктів.

Запобіжники 

Запобіжники – це електричні пристрої для захисту ланцюгів від перевантажень і коротких замикань. При перевищенні допустимого струму провідник плавиться і розриває ланцюг.

Принцип роботи:

1. Номінальний струм: запобіжник розрахований на певний номінальний струм, який може протікати через нього без розриву.
2. Перевантаження по струму: коли струм перевищує номінальне значення, провідник всередині запобіжника нагрівається.
3. Плавлення провідника: при значному перевищенні струму провідник плавиться, розмикаючи ланцюг і запобігаючи протіканню струму.

Основні типи запобіжників:

1. Плавкі запобіжники (Fuses):
   • Найбільш поширений тип запобіжників.
   • Плавка вставка плавиться і розриває ланцюг при перевищенні струму.
2. Запобіжники з відновлюваною плавкою вставкою (Resettable Fuses):
   • Містять спеціальний матеріал, що відновлює свої властивості після відключення струму.
   • Зазвичай використовуються в електронних пристроях.
3. Запобіжники на основі термобіметалів (Thermal Fuses):
   • Використовують біметалевий елемент, який розширюється при нагріванні, розмикаючи ланцюг.
   • Використовуються для захисту від перегріву.
4. Високовольтні запобіжники (High Voltage Fuses):
   • Призначені для використання в системах з високою напругою.
   • Використовуються в енергетичних установках та підстанціях.

Переваги:

1. Простота та надійність: запобіжники прості за конструкцією і надійні в експлуатації.
2. Низька вартість: вартість запобіжників відносно низька порівняно з іншими пристроями захисту.
3. Швидка реакція: запобіжники швидко реагують на перевантаження по струму і надійно та швидко роз’єднують ланцюги.
4. Відсутність рухомих частин: відсутність механічних частин зменшує ймовірність несправностей і збоїв.

Недоліки:

1. Одноразовість: після спрацювання запобіжник потребує заміни, що може спричинити додаткові витрати та незручності.
2. Обмежена функціональність: запобіжники менш ефективні, ніж автоматичні вимикачі, в умовах змінного навантаження та повторюваних перевантажень.
3. Час відновлення: заміна запобіжника займає час, що може призводити до простоїв в роботі системи.

Запобіжники є важливим елементом електричних систем, забезпечуючи захист від перевантажень та коротких замикань. Вони прості, надійні та дешеві, але їх одноразове використання та обмежена функціональність можуть бути недоліками в певних умовах експлуатації.

Пристрої захисного відключення (ПЗВ)

Пристрої захисного відключення (ПЗВ) захищають людей від ураження електричним струмом, реагуючи на струм витоку, який виникає при пошкодженні ізоляції або контакті з живими частинами.

Принцип роботи ПЗВ полягає у безперервному вимірюванні струму, що протікає через фазний  і нульовий провідники. Якщо ці струми відрізняються, це свідчить про наявність струму витоку. Якщо струм витоку перевищує допустимий рівень, ПЗВ автоматично перериває ланцюг, щоб запобігти ураженню електричним струмом.

Потенційні ризики за відсутності ПЗВ.

• Підвищений ризик ураження електричним струмом.
• Збільшення ймовірності пожежі через струми витоку.

Основні функції ПЗВ включають:

1. Захист від витоку електричного струму: ПЗВ виявляють різницю між струмами у фазному та нульовому проводах. ПЗВ автоматично перериває подачу електроенергії в разі виникнення струму витоку, що проходить через тіло людини на землю.
2. Протипожежний захист: ПЗВ також може запобігти пожежам, спричиненим струмами витоку через пошкоджену ізоляцію.
3. Доповнення до інших захисних пристроїв: ПЗВ доповнюють автоматичні вимикачі та запобіжники, забезпечуючи додатковий рівень захисту.

Компоненти ПЗВ:

1. Трансформатор струму: вимірює різницю між струмами у фазному та нейтральному проводах.
2. Магнітний розчеплювач: спрацьовує, коли різниця струмів перевищує заданий поріг.
3. Комутаційний механізм: розмикає електричний ланцюг у разі спрацювання вимикача.

ПЗВ широко використовуються в різних типах електричних систем для забезпечення безпеки:

• Встановлюються в житлових будинках для запобігання ураження електричним струмом.
• Використовуються в електричних щитках для захисту всього будинку або окремих ланцюгів, таких як ванні кімнати, кухні та зовнішні розетки.
• Застосовуються в офісах, магазинах, готелях та інших комерційних приміщеннях.
• Використовуються для захисту електричних систем від струмів витоку, спричинених пошкодженою ізоляцією або не справним обладнанням.
• Використовується на фабриках, заводах та інших промислових об’єктах.
• Захищає працівників та обладнання від небезпечних струмів витоку.
• Застосовуються для тимчасових електричних установок на будівельних майданчиках.
• Використовуються в транспортних засобах та інфраструктурі для забезпечення безпеки електричних систем.

ПЗВ є не від’ємним компонентом сучасних електричних систем, забезпечуючи захист від ураження електричним струмом і запобігання пожежі. Їх використання в житлових, комерційних, промислових та інших установках є критично важливим, оскільки вони забезпечують додатковий рівень безпеки, доповнюючи роботу автоматичних вимикачів і запобіжників.

Обмежувачі перенапруги

Обмежувачі перенапруги (ОП) захищають електричні системи та обладнання від короткочасних перенапруг, викликаних блискавкою або комутаційними процесами. Вони підвищують надійність і безпеку роботи електричних мереж.

Основними функціями ОП є:

1. Захист електрообладнання: обмежувачі перенапруги захищають чутливе електронне обладнання та пристрої від пошкоджень, спричинених високовольтними імпульсами.
2. Запобігання системним несправностям: допомагає уникнути відключень і збоїв  в роботі електричної системи, спричинених перенапругою.
3. Підвищення надійності: використання ОП підвищує надійність та безпеку роботи електричних мереж.

Принцип дії обмежувачів перенапруги ґрунтується на здатності швидко реагувати на перенапругу та обмежувати її до безпечного рівня. 

Основні компоненти та принципи роботи ОП:

1. Варистори (MOV, Metal Oxide Varistors):
   • Варистори є ключовим компонентом багатьох обмежувачів перенапруги. Вони складаються з оксиду цинку та інших металів, які забезпечують нелінійну провідність.
   • За нормальних умов варистори мають високий опір і не впливають на роботу електричних систем.
   • При перевищенні напруги варистор швидко зменшує свій опір, забезпечуючи відведення надлишкової енергії до землі.
2. Газові розрядники:
   • Газові розрядники використовують заповнений газом герметичний корпус, в якому виникає розряд при високій напрузі.
   • Вони забезпечують дуже швидке відведення перенапруги, запобігаючи її поширенню по системі.
3. Іскрові розрядники:
   • Іскрові розрядники складаються з двох електродів, між якими виникає іскровий розряд при високій напрузі.
   • Використовуються для захисту від дуже високих імпульсів напруги.

Короткочасні перенапруги можуть виникати з різних причин, наприклад, блискавка, процеси перемикання, вмикання/вимикання великих навантажень тощо. Обмежувачі перенапруги забезпечують захист від таких явищ наступним чином:

1. Швидка реакція: ОП швидко реагують на підвищення напруги, знижуючи її до безпечного рівня за мілісекунди або навіть наносекунди.
2. Розсіювання енергії: ОП розсіюють надлишкову енергію до землі, запобігаючи її поширенню через електричну систему.
3. Мінімальний вплив на нормальну роботу: за нормальних умов обмежувачі перенапруги мають високий опір і не впливають на роботу електричної системи, забезпечуючи захист лише в разі перенапруги.

Застосування обмежувачів перенапруги

1. Побутові прилади:
   • Захист домашніх електроприладів та електроніки від перенапруг, викликаних блискавками або комутаційними процесами.
   • Встановлення ОП в розподільчих щитках або безпосередньо перед чутливими пристроями.
2. Комерційні та офісні будівлі:
   • Захист офісного обладнання, комп’ютерів та серверів від перенапруг.
   • Використання ОП в електричних щитках та на вході в електричну систему будівлі.
3. Промислові об’єкти:
   • Захист промислового обладнання та автоматики від високовольтних імпульсів.
   • Використання ОП для захисту електричних панелей та великих машин.
4. Енергетичні установки та підстанції:
   • Захист трансформаторів, розподільчих пристроїв та інших елементів енергосистеми від перенапруги.
   • Використання високовольтних ОП для забезпечення безпеки та надійності електропостачання.

Обмежувачі перенапруги швидко реагують на підвищення напруги, знижуючи її до безпечного рівня, і розсіюють надлишкову енергію, запобігаючи пошкодженню обладнання та систем. Вони забезпечують захист і надійність електропостачання у побутових, комерційних, промислових та енергетичних установках.

Стабілізатори напруги

Стабілізатор напруги – це пристрій для підтримки стабільного рівня напруги в електричній системі, захисту приладів від перепадів напруги.

1. Релейні (ступеневі): працюють на основі реле, забезпечують ступеневу корекцію напруги, мають середню швидкість реакції та точність.
2. Електронні (тиристорні або симісторні): використовують тиристори або симістори для плавної компенсації напруги, забезпечують швидку реакцію та високу точність.
3. Ферорезонансні: використовують ферорезонансні трансформатори, забезпечують високу стабільність, великі за розміром і шумні.
4. Інверторні: перетворюють змінну напругу в постійну і навпаки, мають високу точність і стабільність, висока вартість і складна конструкція.

Застосування стабілізаторів напруги:

1. Побутове застосування:
   • Захист побутового електронного обладнання та приладів від перепадів напруги.
   • Використовуються для захисту телевізорів, холодильників, комп’ютерів та інших чутливих електроприладів.
2. Комерційні будівлі:
   • Забезпечення стабільної напруги для офісного обладнання, серверів, систем освітлення та кондиціонування.
   • Використовуються для захисту від перепадів напруги в мережі, що можуть спричинити збої в роботі обладнання.
3. Промислові об’єкти:
   • Захист промислового обладнання та автоматизованих систем від коливань напруги.
   • Використовуються для забезпечення стабільної роботи виробничих процесів та запобігання простоїв через нестабільну напругу.
4. Медичні заклади:
   • Забезпечує стабільною напругою медичне обладнання, чутливе до перепадів напруги.
   • Використовується для захисту діагностичного обладнання, систем життєзабезпечення та інших медичних приладів.
5. Телекомунікаційні системи:
   • Забезпечує стабільну роботу критично важливих систем, таких як комунікаційне обладнання та сервери.
   • Використовуються для запобігання збоїв зв’язку та захисту даних у разі перепадів напруги.

Стабілізатори напруги виконують кілька важливих функцій:

1. Захист обладнання: забезпечують захист чутливої електроніки та електроприладів від пошкоджень, спричинених стрибками напруги.
2. Підвищена надійність: забезпечує стабільну роботу обладнання та знижує ризик несправності або пошкодження через нестабільну напругу.
3. Зниження витрат на ремонт: використання стабілізаторів зменшує ризик пошкодження обладнання та зменшує витрати на ремонт і заміну.
4. Підвищення енергоефективності: стабільна напруга дозволяє приладам оптимально функціонувати й знижує споживання енергії.

Стабілізатори напруги забезпечують стабільність електричних систем, захищають електроніку та обладнання від коливань напруги, забезпечуючи їх надійну роботу. Вибір стабілізатора залежить від потреб та умов експлуатації.

Критерії вибору захисних пристроїв

При виборі захисних пристроїв для електричних систем і пристроїв важливо враховувати низку критеріїв, таких як технічні характеристики, умови експлуатації, сумісність та інтеграцію з іншими елементами системи. Основні моменти перераховані нижче:

1. Відповідність технічним характеристикам:

• Вибір пристрою захисту повинен відповідати максимальним значенням напруги та струму, які можуть виникнути в системі під час роботи;
• Час реакції захисного пристрою на перенапругу або коротке замикання є важливим для забезпечення надійності системи.

2. Умови експлуатації:

• Робота в умовах підвищеної вологості, пилу та перепадів температури – потребує вибору пристроїв з відповідними захисними характеристиками.
• Слід враховувати потужність системи, тип електрообладнання, що підлягає захисту та специфічні вимоги до стабільності напруги.

3. Сумісність та інтеграція:

• Вибір захисного пристрою, який не лише захищає, але й не впливає негативно на роботу інших елементів системи (наприклад, не створюють електромагнітних перешкод).
• Розмір, форма та спосіб встановлення захисного пристрою повинні відповідати умовам та можливостям електричної системи.
• Підтримка протоколів комунікації, здатність взаємодіяти з системами моніторингу та управління для забезпечення централізованого контролю та підтримки.

Важливість сумісності та інтеграції:

Сумісність та інтеграція з іншими елементами системи важливі для забезпечення надійності та ефективності заходів захисту. Невідповідність може призвести до збоїв у роботі або недостатнього рівня безпеки всієї системи.

При виборі пристроїв захисту важливо ретельно проаналізувати технічні характеристики та умови експлуатації, а також забезпечити сумісність та інтеграцію з іншими елементами електричної системи. Це забезпечить оптимальний рівень захисту та надійність всієї системи.

Монтаж та обслуговування захисних пристроїв

Належне встановлення та обслуговування захисних пристроїв має вирішальне значення для забезпечення безпеки та надійності електричної системи, задля уникнення помилок монтажу і виникнення небезпечних ситуацій рекомендуємо скористатися послугами електротехнічної лабораторії. У цьому розділі описано основні етапи встановлення, помилки, а також стандарти та вимоги до захисного обладнання.

Етапи монтажу захисних пристроїв:

1. Планування та проєктування:
   • Вибір правильного типу захисних пристроїв відповідно до технічних вимог і умов експлуатації.
   • Визначення точок монтажу на основі вимог до покриття захисної зони та розташування обладнання.
2. Підготовка до монтажу:
   • Перевірка відповідності приладів та матеріалів вимогам нормативно-технічної документації (ПУЕ, ІЕС).
   • Забезпечення доступу до електричних шаф, щитів та іншого обладнання.
3. Монтаж та підключення:
   • Дотримуйтесь правил електробезпеки при підключенні захисного обладнання.
   • Коректне заземлення та з’єднання з електричною мережею згідно з вимогами ПУЕ та ІЕС.
4. Тестування та налаштування:
   • Перед введенням в експлуатацію перевірте роботу захисного пристрою.
   • Настройка параметрів, якщо це необхідно (наприклад, для програмованих захисних пристроїв).
5. Документація та підписання актів:
   • Складання технічної документації з монтажу та випробувань захисних пристроїв.
   • Підписання актів приймання-передачі захисних пристроїв відповідно до вимог нормативно-правових актів.

Помилки, яких слід уникати під час монтажу:

• Недостатнє заземлення або його відсутність.
• Неправильне підключення захисного пристрою до електричної мережі.
• Використання не якісних матеріалів або не відповідного обладнання.
• Нехтування вимогами нормативно-технічної документації.

Стандарти та нормативи (ПУЕ, ІЕС):

• Правила улаштування електроустановок (ПУЕ) визначають вимоги до електричних систем, включаючи захисні пристрої, заземлення та вимоги до монтажу.
• Міжнародна електротехнічна комісія (IEC)- це міжнародний стандарт, що визначає вимоги безпеки до електроустановок.

Вимоги до захисних пристроїв:

• Надійність та стабільність роботи в умовах, передбачених експлуатаційними умовами.
• Відповідність технічним параметрам і електричним характеристикам електричних мереж, до яких вони підключаються.
• Відповідність вимогам електробезпеки, що забезпечують захист від короткого замикання, перенапруги та інших небезпек ураження електричним струмом.

Належне встановлення та обслуговування захисного обладнання є важливим аспектом забезпечення безпеки та ефективності електричної системи. Дотримання стандартів, уникнення помилок при монтажі та дотримання вимог нормативно-технічної документації забезпечують надійну роботу і захист обладнання та персоналу на об’єкті.

Методи перевірки та тестування

Перевірка та тестування захисних пристроїв є важливою частиною забезпечення надійності й ефективності у роботі. Ось кілька методів, які допоможуть забезпечити безпеку під час цих процедур:

1. Візуальний огляд

• Переконайтеся, що корпус захисного пристрою непошкоджений і не має тріщин або подряпин, які можуть вплинути на його роботу.
• Перевірте наявність ознак перегріву: особливо важливо для електронного обладнання, яке може нагріватися під час роботи.

2. Вимірювання електричних параметрів

• Виміряйте вхідну і вихідну напругу і струм, щоб переконатися, що вони відповідають технічним характеристикам пристрою.
• Для ПЗВ тестуйте, як швидко та ефективно вони відреагують на перенапругу чи коротке замикання.

3. Функціональне тестування

• Імітація перенапруги або короткого замикання: за допомогою спеціальної тестової установки створіть умови, які можуть викликати спрацьовування захисного пристрою.
• Перевірте, чи автоматично спрацьовує пристрій захисту при досягненні критичних умов.

4. Документація результатів

• Фіксуйте всі вимірювання та результати випробувань у спеціальній технічній документації.