Способ трансформации систем электроснабжения TN-C-S и ТТ и система электроснабжения для осуществления способа с защитным вводным разнономинальным коммутационным аппаратом (ВРКА)
METHOD OF TRANSFORMING POWER SUPPLY SYSTEMS TN-CS AND TT AND POWER SUPPLY SYSTEM FOR IMPLEMENTING METHOD WITH PROTECTIVE INPUT HETEROGENEOUS COMMUNICATION SWITCHING DEVICE

Изобретение относится к области энергетики, электроснабжения в сетях 0,4 кВ, а именно, к способам и устройствам защиты потребителей электрической энергии от перенапряжений, вызванных обрывом PEN проводника (совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводник) в системе электроснабжения TN-C-S или N проводника (нулевой рабочий - нейтральный проводник) в системе ТТ, а также ошибочным или самопроизвольным подключением линейного проводника (L) в цепь PEN, N или РЕ проводника (защитный проводник).
Известны различные системы электроснабжения и принципы их работы, например, из ГОСТ 30331.1-2013 и ПУЭ 7, глава 1.7.
Общеизвестно, что питающие линии трехфазных четырехпроводных электрических сетей напряжением до 1000 В переменного тока, имеющие систему электроснабжения TN-C, выполнены с совмещенным нулевым защитным и нулевым рабочим PEN-проводником. На него возложены функции обеспечения нормального режима работы электроприемников с одной стороны, и выполнения защитных мер электробезопасности - с другой. От распределительной сети объекта могут быть запитаны как трехфазные, так и однофазные потребителей электрической энергии. Поэтому симметричность суммарной и усредненной нагрузки практически никогда не может быть достигнута и PEN-проводник постоянно находится под нагрузкой.
В системах электроснабжения ТТ и TN-S отсутствие электрической связи между нейтральным N проводником и защитным РЕ проводником является заметным преимуществом по сравнению с системой TN-C-S, но обязательное условие к установке устройств дифференциального тока (УДТ) не спасает от опасности появления повышенного или пониженного напряжения питания вследствие обрыва PEN проводника или ошибочного или самопроизвольного попадания линейного L проводника в цепь PEN, N или РЕ проводника.
Существующие в настоящее время различные типы реле напряжения при отключении не разрывают РЕ проводник в системе TN-C-S при прохождении тока однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) или тока нагрузки, по которому на корпусах электроприборов в определенных ситуациях может создаваться опасное для человека напряжение до 110 В. Установка УЗО + реле напряжения и других устройств усложняет и удорожает схему, не придавая ей надежности.
Известно, например, устройство контроля целостности PEN-проводника в трехфазных электрических сетях с глухозаземленной нейтралью, содержащее трансформаторную подстанцию, питающую линию, вводно-распределительное устройство (ВРУ), автоматический выключатель, повторный заземлитель. Устройство снабжено трансформатором тока, подключенным к заземляющему проводнику повторного заземлителя ВРУ, ко вторичной обмотке которого подключен блок сравнения величины тока с пороговым значением, сигнал с которого поступает на исполнительный механизм главного автоматического выключателя ВРУ (патент РФ №127538, МПК Н02Н 7/00, опубл. 27.04.2013 г.).
Задачей изобретения является эффективная защита потребителей электрической энергии от перенапряжений, вызванных обрывом PEN проводника в системе электроснабжения TN-C-S, а также ошибочным или самопроизвольным подключением линейного проводника (L) в цепь PEN, N или РЕ проводника в трехфазных четырехпроводных системах электроснабжения.
Технический результат - полное отделение электроустановки (ЭУ) от распределительной сети с разрывом электрической связи между PEN проводником и заземляющим устройством электроустановки (ЗУ ЭУ).
Задача решается, а технический результат достигается системой электроснабжения для защиты потребителей электрической энергии от перенапряжений, вызванных обрывом PEN проводника или ошибочным, или самопроизвольным подключением линейного (L) проводника в цепь PEN или N, или РЕ проводника, включающей минимум один источник питания, распределительную сеть, электроустановку с заземляющим устройством, при этом на вводе в электроустановку во вводно-распределительное устройство подключен защитный аппарат, выполненный на базе защитных аппаратов модульного или силового оборудования, содержащий автономные модули малономинального автоматического выключателя с номиналом не более 6А и номинальной группы, выполненный с возможностью одновременного отключения всех полюсов защитного аппарата, при этом защитный аппарат установлен с возможностью полного отделения электроустановки от распределительной сети с разрывом электрической связи между PEN проводником и заземляющим устройством электроустановки с переходом системы электроснабжения TN-C-S в систему ТТ и одновременным отключением как минимум одного линейного, нейтрального и защитного проводников при отключении защитного аппарата, а также с возможностью восстановления электрической связи между PEN проводником и заземляющим устройством электроустановки с переходом из системы ТТ в систему TN-C-S при включении защитного аппарата.
Согласно изобретению:
- защитный аппарат представляет собой трехполюсный разнономинальный автоматический выключатель и включает отдельные автономные модули двухполюсного автоматического выключателя в качестве номинальной группы и малономинального автоматического выключателя;
- защитный аппарат представляет собой однофазное устройство дифференциального тока (УДТ) и включает отдельные автономные модули однофазного УДТ в качестве номинальной группы и малономинального автоматического выключателя;
- защитный аппарат представляет собой пятиполюсный разнономинальный автоматический выключатель, включающий отдельные автономные модули четырехполюсного автоматического выключателя в качестве номинальной группы и малономинального автоматического выключателя;
- защитный аппарат представляет собой трехфазное устройство дифференциального тока (УДТ) и включает отдельные автономные модули трехфазного УДТ в качестве номинальной группы и малономинального автоматического выключателя;
- защитный аппарат для многоквартирных или многоэтажных домов содержит шунтирующую малономинальный автоматический выключатель перемычку, расположенную в корпусе выключателя или вне его, имеющую сопротивление относительно общего сопротивления малономинального автоматического выключателя Rп>10 Rмн, где
Rп - сопротивление перемычки,
Rмн - полное сопротивление малономинального автоматического выключателя, причем сопротивление малономинального автоматического выключателя относительно сопротивления номинального полюса защитного аппарата составляет Rмн>2Rн Yн/Yмн, где
Rмн - полное сопротивление малономинального автоматического выключателя, Rн - полное сопротивление аппарата номинального полюса,
Yн - номинальный ток номинального полюса,
Yмн - номинальный ток малономинального автоматического выключателя.
Сущность изобретения поясняется рисунками, где:
на фиг. 1 - показана единственная защитная цепь прохождения тока однофазного замыкания на землю для системы TN-С;
на фиг. 2 - показана единственная защитная цепь прохождения тока однофазного замыкания на землю для системы TN-С-S без ЗУ ЭУ;
на фиг. 3 - показана единственная цепь прохождения тока однофазного замыкания на землю для системы TN-S;
на фиг. 4 - показана единственная цепь прохождения тока однофазного замыкания на землю для системы ТТ;
на фиг. 5 - показаны две цепи прохождения тока однофазного замыкания на землю для системы TN-C-S с ЗУ ЭУ и применением коммутационного аппарата (КА);
на фиг 6 - показана схема подключения ВРКА в системе TN-C-S с ЗУ ЭУ;
на фиг. 7 - представлена схема подключения электроустановки от двух различных источников питания с применением двух ВРКА в системе TN-C-S с ЗУ ЭУ;
на фиг. 8 - представлена схема подключения защитного трехполюсного ВРКА, цепи отключения стандартные;
на фиг. 9 - представлена схема подключения защитного ВРКА на базе однофазного УДТ;
на фиг. 10 - представлена схема подключения защитного пятиполюсного ВРКА; цепи отключения стандартные;
на фиг. 11 - представлена схема подключения защитного ВРКА на базе трехфазного УДТ;
на фиг. 12 - представлена схема подключения пятиполюсного ВРКА для многоквартирных, многоэтажных домов с трансформацией систем TN-C-S и ТТ с ЗУ ЭУ;
на фиг. 13 - представлено подключение ВРКА по схеме пятиполюсного разнономинального автомата с шунтирующей перемычкой автомата малономинального полюса для многоквартирных, многоэтажных домов с трансформацией систем TN-C-S и ТТ с ЗУ ЭУ;
на фиг. 14 - представлено подключение ВРКА по схеме трехполюсных разнономинальных автоматов с шунтирующей перемычкой автомата малономинального полюса для многоквартирных, многоэтажных домов с трансформацией систем TN-C-S и ТТ с ЗУ ЭУ;
на фиг. 15 - представлена цепь основного (проходящего по пути наименьшего сопротивления) тока в безаварийном режиме для сети многоквартирных, многоэтажных домов;
на фиг. 16 - представлена цепь основного тока в режиме обрыва нейтрального N проводника в точке I в сети многоквартирного, многоэтажного дома;
на фиг. 17 - представлена цепь основного тока в режиме обрыва PEN или N проводника в точке III в распредсети, где перераспределение цепи основного тока с полюса нейтрального N проводника ВРКА на полюс малономинального автомата РЕ приводит к отключению всей ЭУ.
На фиг 18-32 схемы ВРКА с различным исходным положением элементов ВРКА:
на фиг. 18 - схема ВРКА, содержащего автономные модули малономинального автоматического выключателя с номиналом не более 6А и номинальной группы, где в качестве номинальной группы представлены или двухполюсный автоматический выключатель, или четырехполюсный автоматический выключатель, или однофазное УДТ, или трехфазное УДТ, при исходном положении: отключены - контакт малономинального автоматического выключателя 12; контакты номинальной части ВРКА 13; ручка управления малономинального автоматического выключателя 4; ручка управления номинальной части ВРКА 6.
На фиг. 19 - схема ВРКА, содержащего автономные модули малономинального автоматического выключателя с номиналом не более 6А и номинальной группы, где в качестве номинальной группы представлены или двухполюсный автоматический выключатель, или четырехполюсный автоматический выключатель, или однофазное УДТ, или трехфазное УДТ, при исходном положении: включены: контакт малономинального автоматического выключателя 12; ручка управления малономинального автоматического выключателя 4; включены или отключены: контакты номинальной части ВРКА 13; ручка управления номинальной части ВРКА 6.
Фиг. 20 - схема ВРКА, содержащего автономные модули малономинального автоматического выключателя с номиналом не более 6А и номинальной группы, где в качестве номинальной группы представлены или двухполюсный автоматический выключатель, или четырехполюсный автоматический выключатель, или однофазное УДТ, или трехфазное УДТ, при исходном положении: отключены - контакт малономинального автоматического выключателя 12; контакты номинальной части ВРКА 13; ручка управления малономинального автоматического выключателя 4; ручка управления номинальной части ВРКА 6.
Фиг. 21 - схема ВРКА, содержащего автономные модули малономинального автоматического выключателя с номиналом не более 6А и номинальной группы, где в качестве номинальной группы представлены или двухполюсный автоматический выключатель, или четырехполюсный автоматический выключатель, или однофазное УДТ, или трехфазное УДТ, при исходном положении: включены - контакты номинальной части ВРКА 13; ручка управления номинальной части ВРКА 6; включены или отключены - контакты малономинального автоматического выключателя 12; ручка управления малономинального автоматического выключателя 4.
Фиг. 22 - схема ВРКА, содержащего автономные модули малономинального автоматического выключателя с номиналом не более 6А и номинальной группы, где в качестве номинальной группы представлены или двухполюсный автоматический выключатель, или четырехполюсный автоматический выключатель, или однофазное УДТ, или трехфазное УДТ. Исходное положение: включены - контакт малономинального автоматического выключателя 12; контакты номинальной части ВРКА 13; ручка управления малономинального автоматического выключателя 4; ручка управления номинальной части ВРКА 6.
Фиг. 23 - схема ВРКА, содержащего автономные модули малономинального автоматического выключателя с номиналом не более 6А и номинальной группы, где в качестве номинальной группы представлены или двухполюсный автоматический выключатель, или четырехполюсный автоматический выключатель, или однофазное УДТ, или трехфазное УДТ; Исходное положение: включены: контакт малономинального автоматического выключателя 12; контакты номинальной части ВРКА 13; ручка управления малономинального автоматического выключателя 4; ручка управления номинальной части ВРКА 6.
Фиг. 24 - схема ВРКА, содержащего автономные модули малономинального автоматического выключателя с номиналом не более 6А и номинальной группы, где в качестве номинальной группы представлены или двухполюсный автоматический выключатель, или четырехполюсный автоматический выключатель, или однофазное УДТ, или трехфазное УДТ; Исходное положение: включены - контакт малономинального автоматического выключателя 12; контакты номинальной части ВРКА 13; ручка управления малономинального автоматического выключателя 4; ручка управления номинальной части ВРКА 6.
Фиг. 25 - схема ВРКА, содержащего автономные модули малономинального автоматического выключателя с номиналом не более 6А и номинальной группы, где в качестве номинальной группы представлены или двухполюсный автоматический выключатель, или четырехполюсный автоматический выключатель, или однофазное УДТ, или трехфазное УДТ; Исходное положение: включены - контакт малономинального автоматического выключателя 12; контакты номинальной части ВРКА 13; ручка управления малономинального автоматического выключателя 4; ручка управления номинальной части ВРКА 6. Блокировка отключена: блокировочное устройство 30; привод связи малономинального автоматического выключателя с номинальной частью ВРКА 22; привод связи номинальной части ВРКА с малономинальным автоматическим выключателем 23; расцепляющее устройство 17 номинальной части ВРКА.
Фиг. 26 - схема ВРКА, содержащего автономные модули малономинального автоматического выключателя с номиналом не более 6А и номинальной группы, где в качестве номинальной группы представлены или двухполюсный автоматический выключатель, или четырехполюсный автоматический выключатель, или однофазное УДТ, или трехфазное УДТ. Исходное положение: отключены - контакт малономинального автоматического выключателя 12; контакты номинальной части ВРКА 13; ручка управления малономинального автоматического выключателя 4; ручка управления номинальной части ВРКА 6. Блокировка включена: блокировочное устройство 30; привод связи малономинального автоматического выключателя с номинальной частью ВРКА 22; привод связи номинальной части ВРКА с малономинальным автоматическим выключателем 23; расцепляющее устройство номинальной части ВРКА 17.
Фиг. 27 - схема ВРКА, содержащего автономные модули малономинального автоматического выключателя с номиналом не более 6А и номинальной группы, где в качестве номинальной группы представлены или двухполюсный автоматический выключатель, или четырехполюсный автоматический выключатель, или однофазное УДТ, или трехфазное УДТ; Исходное положение: отключены - контакт малономинального автоматического выключателя 12; контакты номинальной части ВРКА 13; ручка управления малономинального автоматического выключателя 4; ручка управления номинальной части ВРКА 6. Блокировка включена: блокировочное устройство 30; привод связи малономинального автоматического выключателя с номинальной частью ВРКА 22; привод связи номинальной части ВРКА с малономинальным автоматическим выключателем 23; расцепляющее устройство номинальной части ВРКА 17.
Фиг. 28 - схема ВРКА, содержащего автономные модули малономинального автоматического выключателя с номиналом не более 6А и номинальной группы, где в качестве номинальной группы представлены или двухполюсный автоматический выключатель, или четырехполюсный автоматический выключатель, или однофазное УДТ, или трехфазное УДТ; Исходное положение: отключены: контакты номинальной части ВРКА 13; ручка управления номинальной части ВРКА 6. Включены - контакт малономинального автоматического выключателя 12; ручка управления малономинального автоматического выключателя 4. Блокировка отключена: блокировочное устройство 30; привод связи 22 малономинального автоматического выключателя с номинальной частью ВРКА; привод связи номинальной части ВРКА с малономинальным автоматическим выключателем 23; расцепляющее устройство 17 номинальной части ВРКА.
Фиг. 29 - схема ВРКА, содержащего автономные модули малономинального автоматического выключателя с номиналом не более 6А и номинальной группы, где в качестве номинальной группы представлены или двухполюсный автоматический выключатель, или четырехполюсный автоматический выключатель, или однофазное УДТ, или трехфазное УДТ. Исходное положение: отключены - контакт малономинального автоматического выключателя 12; контакты номинальной части ВРКА 13; ручка управления малономинального автоматического выключателя 4; ручка управления номинальной части ВРКА 6. Блокировка отключена: блокировочное устройство 30; привод связи малономинального автоматического выключателя с номинальной частью ВРКА 22; привод связи номинальной части ВРКА с малономинальным автоматическим выключателем 23; расцепляющее устройство номинальной части ВРКА 17.
Фиг. 30 - схема ВРКА, содержащего автономные модули малономинального автоматического выключателя с номиналом не более 6А и номинальной группы, где в качестве номинальной группы представлены или двухполюсный автоматический выключатель, или четырехполюсный автоматический выключатель, или однофазное УДТ, или трехфазное УДТ; Исходное положение: отключены - контакт малономинального автоматического выключателя 12; контакты номинальной части ВРКА 13; ручка управления малономинального автоматического выключателя 4; ручка управления номинальной части ВРКА 6. Блокировка отключена: блокировочное устройство 30; привод связи малономинального автоматического выключателя с номинальной частью ВРКА 22; привод связи номинальной части ВРКА с малономинальным автоматическим выключателем 23; расцепляющее устройство номинальной части ВРКА 17.
Фиг. 31 - схема ВРКА, содержащего автономные модули малономинального автоматического выключателя с номиналом не более 6А и номинальной группы, где в качестве номинальной группы представлены или двухполюсный автоматический выключатель, или четырехполюсный автоматический выключатель, или однофазное УДТ, или трехфазное УДТ; Исходное положение: включены - контакты номинальной части ВРКА 13; ручка управления номинальной части ВРКА 6. Отключены - контакт малономинального автоматического выключателя 12; ручка управления малономинального автоматического выключателя 4. Блокировка отключена: блокировочное устройство 30; привод связи малономинального автоматического выключателя с номинальной частью ВРКА 22; привод связи номинальной части ВРКА с малономинальным автоматическим выключателем 23; расцепляющее устройство 17 номинальной части ВРКА.
Фиг. 32 - схема ВРКА, содержащего автономные модули малономинального автоматического выключателя с номиналом не более 6А и номинальной группы, где в качестве номинальной группы представлены или двухполюсный автоматический выключатель, или четырехполюсный автоматический выключатель, или однофазное УДТ, или трехфазное УДТ; Исходное положение: включены - контакт малономинального автоматического выключателя 12; контакты номинальной части ВРКА 13; ручка управления малономинального автоматического выключателя 4; ручка управления номинальной части ВРКА 6. Блокировка отключена: блокировочное устройство 30; привод связи малономинального автоматического выключателя с номинальной частью ВРКА 22; привод связи номинальной части ВРКА с малономинальным автоматическим выключателем 23; расцепляющее устройство номинальной части ВРКА 17.
На схемах обозначено:
1 - защитная цепь 1;
2 - защитная цепь 2;
3 - малономинальный автоматический выключатель;
4 - ручка управления малономинального автоматического выключателя;
5 - двухполюсный автоматический выключатель;
6 - ручка управления номинальной части ВРКА;
7 - реверсивный рубильник;
8 - однофазное УДТ;
9 - четырехполюсный автоматический выключатель;
10 - трехфазное УДТ;
11 - шунтирующая малономинальный автоматический выключатель перемычка;
12 - контакт малономинального автоматического выключателя;
13 - контакты номинальной части ВРКА;
14 - дугогасительная камера малономинального автоматического выключателя;
15 - дугогасительная камера номинальной части ВРКА;
16 - расцепляющее устройство малономинального автоматического выключателя;
17 - расцепляющее устройство номинальной части ВРКА;
18 - электромагнитный расцепитель малономинального автоматического выключателя;
19 - электромагнитный расцепитель номинальной части ВРКА;
20 - тепловой расцепитель малономинального автоматического выключателя;
21 - тепловой расцепитель номинальной части ВРКА;
22 - привод связи малономинального автоматического выключателя с номинальной частью ВРКА;
23 - привод связи номинальной части ВРКА с малономинальным автоматическим выключателем;
24 - магнитоэлектрический расцепитель, реагирующий на дифференциальный ток;
25 - ручное отключение ручки управления номинальной части ВРКА;
26 - ручное включение ручки управления номинальной части ВРКА;
27 - ручное отключение ручки управления малономинального автоматического выключателя;
28 - ручное включение ручки управления малономинального автоматического выключателя;
29 - номинальная часть ВРКА (или двухполюсный автоматический выключатель, или четырехполюсный автоматический выключатель, или однофазное УДТ, или трехфазное УДТ);
30 - блокировочное устройство;
I - место разрыва N проводника в ЭУ;
III - место разрыва PEN или N проводника в распредсети;
ВРКА - вводной разнономинальный коммутационный аппарат;
ИП - источник питания;
1
2
3
L, L, L … - линейные проводники;
PEN - совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводник;
РЕ - защитный проводник;
N - нулевой рабочий (нейтральный) проводник;
КА - коммутационный аппарат;
ЗУ - заземляющее устройство;
ЭУ - электроустановка;
ЗУ ЭУ - заземляющее устройство электроустановки;
ЗУ ТП - заземляющее устройство трансформаторной подстанции;
ТП - трансформаторная подстанция;
Yn - ток в нейтральном N проводнике в ЭУ;
Ype - ток в защитном РЕ проводнике;
Ypen/n - ток в PEN или N проводнике в распредсети;
ГЗШ - главная заземляющая шина;
N щина - шина нулевого рабочего (нейтрального) проводника;
Система работает следующим образом.
Фиг. 1-5 поясняют путь прохождения тока однофазного замыкания на землю для известных систем заземления.
Система заземления TN-С включает единственную защитную цепь 1 прохождения тока однофазного замыкания на землю, при котором отключится коммутационный аппарат (КА), разъединяющий лишь линейный (L) проводник (фиг. 1).
Система TN-С-S без ЗУ ЭУ включает единственную защитную цепь 1 прохождения тока однофазного замыкания на землю, при котором отключится коммутационный аппарат, разъединяющий лишь линейный (L) и нулевой N проводник (фиг. 2).
Система TN-S включает единственную цепь 1 прохождения тока однофазного замыкания на землю, при котором отключится коммутационный аппарат, разъединяющий лишь L и N проводник (фиг. 3).
Система ТТ включает единственную цепь 2 прохождения тока однофазного замыкания на землю для системы, при котором отключится коммутационный аппарат, полностью разъединяющий линейный (L) и нулевой N проводник с полным отделением ЭУ от распределительной сети (фиг. 4).
Система TN-C-S с ЗУ ЭУ и применением КА включает две цепи прохождения тока однофазного замыкания на землю, при котором отключится коммутационный аппарат, в известных схемах разъединяющий лишь линейный L и нулевой рабочий (нейтральный) N проводник. В данном случае возможно применение ВРКА с полным отделением ЭУ от распределительной сети в силу наличия двух защитных цепей: защитной цепи 1 и защитной цепи 2 (на фиг. 5).
Заявляемая система включает две защитные цепи (1 и 2), поэтому разрыв одной из них не приведет к нарушению запрета на разрыв РЕ или PEN проводника, так как остается вторая цепь, выполняющая функцию защитного РЕ проводника (например, на фиг. 6).
На фиг. 7 представлена схема подключения электроустановки от двух различных источников питания. На вводах в ЭУ от каждого ИП установлен ВРКА, в схеме нормального режима один из них включен, а другой отключен. Линейные L проводники от каждого из ВРКА подключены к трехфазному реверсивному рубильнику, который находится во включенном положении от соответствующего ИП. Применение трехфазного реверсивного рубильника в данной схеме вполне достаточно. Переход на другой ИП происходит с отключением ЭУ в последовательности:
1. Отключается питающий ВРКА
2. Реверсивный рубильник переводится в положение «включено» от другого ИП.
3. Включается ВРКА от другого ИП.
В данной схеме происходит полное разделение ЭУ и распредсети, и полное разделение между ИП. При обрыве магистрального PEN или N проводника (защитная цепь 1) ВРКА отключается работой теплового расцепителя малономинального автоматического выключателя при превышении тока его срабатывания по стандартной для ВРКА защитной цепи 2:
1) при трансформации TN-C-S в ТТ. ИП - линейный L проводник - полюс ВРКА линейного L проводника - нагрузка - нейтральный N проводник - полюс ВРКА нейтрального N проводника - перемычка РЕ проводника - полюс ВРКА малономинального автоматического выключателя - РЕ проводник - ЗУ ЭУ - ЗУ ТП - ИП.
При ошибочном или самопроизвольном попадании линейного (L) проводника в цепь магистрального PEN или N проводника ВРКА отключается работой максимального токового расцепителя по стандартной для ВРКА цепи:
1) при трансформации TN-C-S в ТТ. ИП - линейный L проводник - PEN или N проводник - перемычка РЕ проводника - полюс ВРКА малономинального автоматического выключателя - РЕ проводник - ЗУ ЭУ - ЗУ ТП (генератора) - ИП.
В данном случае ВРКА отработает быстрее, чем аппараты защиты на ИП.
При попадании линейного L проводника в цепь магистрального PEN или N проводника и обрыве PEN, N проводника в распредсети только ВРКА отключит ЭУ, так как аппараты защиты на ИП не отключат ток однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) в связи с большой величиной уставок токов их срабатывания.
На фиг. 16 представлена цепь основного тока в режиме обрыва нейтрального N проводника в точке I, в сети многоквартирного, многоэтажного дома. ЭУ полностью не отключается. Также остаются в работе и ЭУ квартир за местом обрыва нейтрального N проводника, но максимальная мощность потребления данных ЭУ квартир будет зависеть от номинала автомата малономинального полюса ВРКА, расположенного в квартире.
На фиг. 17 представлена цепь основного тока в режиме обрыва PEN или N проводника в точке III в распредсети, где перераспределение цепи основного тока с полюса нейтрального N проводника ВРКА на полюс малономинального автомата РЕ приводит к отключению всей ЭУ.
Фиг. 18. Данное исходное положение элементов ВРКА образовано либо в результате ручного отключения ручками управления, либо в результате автоматического отключения при воздействии отключающих факторов на любой из расцепителей любой части ВРКА. При ручном включении ручки управления малономинального автоматического выключателя 28 происходит воздействие на расцепляющее устройство малономинального автоматического выключателя 16, при котором происходит включение контакта малономинального автоматического выключателя 12 и ручки управления малономинального автоматического выключателя 4. Никакого воздействия на номинальную часть ВРКА 29 не происходит.
Фиг. 19. Данное исходное положение элементов ВРКА образовано либо в результате ручного включения ручками управления при положени включены, либо в результате ручного включения ручкой управления малономинального автоматического выключателя и либо ручного отключения ручкой управления номинальной части ВРКА, либо автоматического отключения при воздействии отключающих факторов на любой из расцепителей номинальной части ВРКА при положении отключено. При ручном отключении ручки управления малономинального автоматического выключателя 27 происходит воздействие на расцепляющее устройство малономинального автоматического выключателя 16, при котором происходит отключение контакта малономинального автоматического выключателя 12 и ручки управления малономинального автоматического выключателя 4. Никакого воздействия на номинальную часть ВРКА 29 не происходит.
Фиг. 20. Данное исходное положение образовано либо в результате ручного отключения ручками управления, либо в результате автоматического отключения при воздействии отключающих факторов на любой из расцепителей любой части ВРКА. При ручном включении ручки управления номинальной части ВРКА 26 происходит воздействие на расцепляющее устройство номинальной части ВРКА 17, при котором происходит включение контактов номинальной части ВРКА 13 и ручки управления номинальной части ВРКА 6. Никакого воздействия на малономинальный автоматический выключатель 3 не происходит.
Фиг. 21. Данное исходное положение образовано либо в результате ручного включения ручками управления при положени включены, либо в результате ручного включения ручкой управления номинальной части ВРКА и либо ручного отключения ручкой управления малономинального автоматического выключателя, либо автоматического отключения при воздействии отключающих факторов на любой из расцепителей малономинального автоматического выключателя при положении отключено. При ручном отключении ручки управления номинальной части ВРКА 25 происходит воздействие на расцепляющее устройство номинальной части ВРКА 17, при котором происходит отключение контактов номинальной части ВРКА 13 и ручки управления номинальной части ВРКА. Никакого воздействия на малономинальный автоматический выключатель 3 не происходит.
Фиг. 22. Данное исходное положение образовано в результате ручного включения ручками управления номинальной части ВРКА и малономинального автоматического выключателя. При воздействии любого из электромагнитного расцепителя малономинального автоматического выключателя 18 или теплового расцепителя малономинального автоматического выключателя 20 на расцепляющее устройство малономинального автоматического выключателя 16 происходит воздействие на контакт малономинального автоматического выключателя 12, ручку управления малономинального автоматического выключателя 4; привод связи малономинального автоматического выключателя с номинальной частью ВРКА 22, привод связи номинальной части ВРКА с малономинальным автоматическим выключателем 23, расцепляющее устройство номинальной части ВРКА 17, контакты номинальной части ВРКА 13 и ручку управления номинальной части ВРКА. В результате чего отключаются контакт малономинального автоматического выключателя 12, контакты номинальной части ВРКА 13, ручка управления малономинального автоматического выключателя 4, ручка управления номинальной части ВРКА 6. Происходит полное отделение ЭУ от электрической сети.
Фиг. 23. Данное исходное положение образовано в результате ручного включения ручками управления номинальной части ВРКА и малономинального автоматического выключателя. При воздействии любого из электромагнитного расцепителя номинальной части ВРКА 19, или теплового расцепителя номинальной части ВРКА 21, или магнитоэлектрического расцепителя, реагирующего на дифференциальный ток 24 (для УДТ) на расцепляющее устройство номинальной части ВРКА 17, происходит воздействие на контакты номинальной части ВРКА 13, ручку управления номинальной части ВРКА 6, привод связи номинальной части ВРКА с малономинальным автоматическим выключателем 23, привод связи малономинального автоматического выключателя с номинальной частью ВРКА 22, расцепляющее устройство малономинального автоматического выключателя 16, контакт малономинального автоматического выключателя 12, ручку управления малономинального автоматического выключателя 4. В результате чего отключаются контакты номинальной части ВРКА 13, контакт малономинального автоматического выключателя 12, ручка управления номинальной части ВРКА 6, ручка управления малономинального автоматического выключателя 4. Происходит полное отделение ЭУ от электрической сети. Включение после аварийного отключения ВРКА от любого из расцепителей производится первоочередным включением малономинального автоматического выключателя, а затем номинальной части ВРКА.
Фиг. 24. Данное исходное положение образовано в результате ручного включения ручками управления номинальной части ВРКА и малономинального автоматического выключателя. При воздействии любого из электромагнитного расцепителя номинальной части ВРКА 19, или теплового расцепителя номинальной части ВРКА 21, или магнитоэлектрического расцепителя, реагирующего на дифференциальный ток 24 (для УДТ) на расцепляющее устройство номинальной части ВРКА 17, происходит воздействие на контакты номинальной части ВРКА 13, ручку управления номинальной части ВРКА 6, привод связи номинальной части ВРКА с малономинальным автоматическим выключателем 23. В результате чего отключаются контакты номинальной части ВРКА 13, ручка управления номинальной части ВРКА 6. Никакого воздействия на малономинальный автоматический выключатель 3 не происходит. Такое положение, когда номинальная часть ВРКА отключена, а малономинальный автоматический выключатель включен, указывает на отключение от внутренних повреждений на ЭУ и не требует полного отделения ЭУ от электрической сети. При работе ВРКА на фиг. 22 отключены номинальная часть ВРКА и малономинальный автоматический выключатель, что указывает на отключение ВРКА от обрыва PEN проводника или ошибочного или самопроизвольного включения фазного L проводника в цепь PEN (РЕ) проводника. Включение после данного отключения производится первоочередным включением малономинального автоматического выключателя.
Фиг. 25. Данное исходное положение образовано в результате ручного включения ручками управления номинальной части ВРКА и малономинального автоматического выключателя. Блокировка отключена включением ручки управления малономинального автоматического выключателя.
При воздействии любого из электромагнитного расцепителя малономинального автоматического выключателя 18 или теплового расцепителя малономинального автоматического выключателя 20 на расцепляющее устройство малономинального автоматического выключателя 16 происходит воздействие на контакт малономинального автоматического выключателя 12, ручку управления малономинального автоматического выключателя 4; привод связи малономинального автоматического выключателя с номинальной частью ВРКА 22, привод связи номинальной части ВРКА с малономинальным автоматическим выключателем 23, расцепляющее устройство номинальной части ВРКА 17, контакты номинальной части ВРКА 13, ручку управления номинальной части ВРКА и блокирующее устройство. В результате чего отключаются контакт 12 малономинального автоматического выключателя, контакты номинальной части ВРКА 13, ручка управления малономинального автоматического выключателя 4, ручка управления номинальной части ВРКА 6. Кроме того, происходит блокировка привода связи малономинального автоматического выключателя с номинальной частью ВРКА 22, привода связи номинальной части ВРКА с малономинальным автоматическим выключателем 23, расцепляющего устройство номинальной части ВРКА 17 в положении, исключающем возможность включения номинальной части ВРКА 29 и малономинального автоматического выключателя 3 при ручном включении ручки управления номинальной части 6.
Фиг. 26. Данное исходное положение образовано в результате автоматического отключения при воздействии отключающих факторов на любой из расцепителей малономинального автоматического выключателя. Блокировка включена действием расцепляющего устройства малономинального автоматического выключателя на блокировочное устройство. При ручном включении ручки управления номинальной части ВРКА 26 не происходит воздействия на расцепляющее устройство номинальной части ВРКА и после снятия воздействия на ручку управления номинальной части ВРКА 6 она возвращается в положение отключено.
Фиг. 27 Данное исходное положение образовано в результате автоматического отключения при воздействии отключающих факторов на любой из расцепителей малономинального автоматического выключателя. Блокировка включена действием расцепляющего устройства малономинального автоматического выключателя на блокировочное устройство. При ручном включении ручки управления малономинального автоматического выключателя 28, происходит воздействие на расцепляющее устройство малономинального автоматического выключателя 16, контакт малономинального автоматического выключателя 12, блокирующее устройство 30, привод связи малономинального автоматического выключателя с номинальной частью ВРКА 22, привод связи номинальной части ВРКА с малономинальным автоматическим выключателем 23, расцепляющее устройство номинальной части ВРКА 17. В результате чего включается контакт малономинального автоматического выключателя 12, ручка управления малономинального автоматического выключателя. Отключается блокировка с блокирующего устройства 30, привода связи малономинального автоматического выключателя с номинальной частью ВРКА 22, привода связи номинальной части ВРКА с малономинальным автоматическим выключателем 23, расцепляющего устройства номинальной части ВРКА 17.
Фиг. 28. Данное исходное положение образовано в результате ручного включения ручкой управления малономинального автоматического выключателя и либо ручного отключения ручкой управления номинальной части ВРКА, либо автоматического отключения при воздействии отключающих факторов на любой из расцепителей номинальной части ВРКА. Блокировка отключена включением ручки управления малономинального автоматического выключателя.
При ручном отключении ручки управления малономинального автоматического выключателя 27 происходит воздействие на расцепляющее устройство малономинального автоматического выключателя 16, при котором происходит отключение контакта малономинального автоматического выключателя 12 и ручки управления малономинального автоматического выключателя 4.
Никакого воздействия на номинальную часть ВРКА 29 не происходит.
Фиг. 29. Данное исходное положение образовано в результате ручного отключения ручкой управления малономинального автоматического выключателя и либо ручного отключения ручкой управления номинальной части ВРКА, либо автоматического отключения при воздействии отключающих факторов на любой из расцепителей номинальной части ВРКА. Блокировка отключена включением ручки управления малономинального автоматического выключателя и отсутствием автоматического отключения малономинального автоматического выключателя до отключения его ручкой управления. При ручном включении ручки управления малономинального автоматического выключателя 28 происходит воздействие на расцепляющее устройство малономинального автоматического выключателя 16, при котором происходит включение контакта малономинального автоматического выключателя 12 и ручки управления малономинального автоматического выключателя 4. Никакого воздействия на номинальную часть ВРКА 29 не происходит.
Фиг. 30. Данное исходное положение образовано в результате ручного отключения ручкой управления малономинального автоматического выключателя и либо ручного отключения ручкой управления номинальной части ВРКА, либо автоматического отключения при воздействии отключающих факторов на любой из расцепителей номинальной части ВРКА. Блокировка отключена включением ручки управления малономинального автоматического выключателя и отсутствием автоматического отключения малономинального автоматического выключателя до отключения его ручкой управления. При ручном включении ручки управления номинальной части ВРКА 26 происходит воздействие на расцепляющее устройство номинальной части ВРКА 17, при котором происходит включение контактов номинальной части ВРКА 13, привода связи номинальной части ВРКА с малономинальным автоматическим выключателем 23 и ручки управления номинальной части ВРКА 6. Никакого воздействия на малономинальный автоматический выключатель 3 не происходит.
Фиг. 31. Данное исходное положение образовано в результате ручного отключения ручкой управления малономинального автоматического выключателя и ручного включения ручкой управления номинальной части ВРКА. Блокировка отключена включением ручки управления малономинального автоматического выключателя и отсутствием автоматического отключения малономинального автоматического выключателя до отключения его ручкой управления.
При ручном отключении ручки управления номинальной части ВРКА 25 происходит воздействие на расцепляющее устройство номинальной части ВРКА 17, при котором происходит отключение контактов номинальной части ВРКА 13, привода связи номинальной части ВРКА с малономинальным автоматическим выключателем 23 и ручки управления номинальной части ВРКА 6.
Никакого воздействия на малономинальный автоматический выключатель 3 не происходит.
Фиг. 32. Данное исходное положение образовано в результате ручного включения ручкой управления малономинального автоматического выключателя и ручного включения ручкой управления номинальной части ВРКА. Блокировка отключена первоочередным включением ручки управления малономинального автоматического выключателя или отсутствием автоматического отключения малономинального автоматического выключателя до отключения его ручкой управления. При воздействии любого из электромагнитного расцепителя номинальной части ВРКА 19, или теплового расцепителя номинальной части ВРКА 21, или магнитоэлектрического расцепителя, реагирующего на дифференциальный ток 24 (для УДТ) на расцепляющее устройство номинальной части ВРКА 17, происходит воздействие на контакты номинальной части ВРКА 13, ручку управления номинальной части ВРКА 6, привод связи номинальной части ВРКА с малономинальным автоматическим выключателем 23. В результате чего отключаются контакты номинальной части ВРКА 13, ручка управления номинальной части ВРКА 6. Никакого воздействия на малономинальный автоматический выключатель 3 не происходит.
Введение в конструкцию малономинального автоматического выключателя блокировочного устройства исключает возможность первоочередного включения номинальной части ВРКА при отключении ВРКА от воздействия факторов обрыва PEN проводника или от ошибочного или самопроизвольного включения линейного L проводника в цепь PEN (РЕ) проводника.
Система позволяет осуществлять преобразование систем заземления TN-C-S и ТТ посредством защитного аппарата (ВРКА). При этом при отключении защитного аппарата происходит полное отделение электроустановки от распределительной сети с разрывом электрической связи между PEN проводником и ЗУ ЭУ с переходом системы заземления TN-C-S в систему ТТ и одновременным отключением линейного(ых), нейтрального и защитного проводников. При включении защитного аппарата происходит восстановление электрической связи между PEN проводником и ЗУ ЭУ с переходом из системы ТТ в систему TN-C-S.
Защитный аппарат (ВРКА) выполняется из стандартных модульных или силовых устройств любого производителя одним из способов:
- заменой одного из полюсов стандартного трехполюсного КА (коммутационного аппарата) на полюс автоматического выключателя (автомата) с малым номиналом с любой стороны;
- присоединением к стандартному КА дополнительного автомата малономинального (до 6А) полюса номиналом со стороны, определенной конструктивными особенностями аппаратов разных фирм производителей электрооборудования.
Обязательными условиями конструктивных особенностей ВРКА являются:
- наличие в конструкции ВРКА малономинального автоматического выключателя,
- одновременное отключение всех полюсов ВРКА,
- ручка управления автоматического выключателя малономинального полюса механически не соединена с ручками управления номинальной группы полюсов,
- наличие в конструкции ВРКА для многоквартирных, многоэтажных домов, шунтирующей малономинальный автоматический выключатель перемычки сечением, предусмотренным в нормативных документах, для заземляющего проводника.
Образование связей между малономинальным автоматическим выключателем и полюсами аппаратов номинальной группы, обеспечивающее возможность одновременного отключения всех полюсов защитного аппарата (ВРКА), базируется на стандартных решениях фирм производителей электрооборудования:
1. Например, одновременное отключение автоматического выключателя и УДТ (УЗО) представлено по ссылке: (https://yandex.ru/images/search?p=4&text=%D1%83%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE%20%D0%B4%D0%B2%D1%83%D1%85%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1%8E%D1%81%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE%20%D0%B0%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B3%D0%BE%20%D0%B2%D1%8B%D0%BA%D0%BB%D1%8E%D1%87%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8F&img_url=https%3A%2F%2Fstroyday.com%2Fwp-content%2Fuploads%2F2017%2F06%2F14-1.jpg&pos=172&rpt=simage&lr=10807).
2. Одновременное отключение двух-; трех-; четырехполюсных автоматов и расцепителя РММ47 представлено по ссылке (http://zametkielectrika.ru/rascepitel-rmm47-ot-iek-altemativa-rele-napryazheniya/), и расцепителя S2C-A1 представлено по ссылке (http://sam-sebe-electric.ru/avtomaticheskie-vyklyuchateli/127-podklyuchenie-nezavisimogo-rastsepitelya-abb-s2c-a1)
3. Одновременное отключение полюсов двух-; трех-; четырехполюсных автоматов представлено по ссылке (https://yandex.ru/images/search?p=4&text=%D0%BA%D0%B0%D0%BA%20%D0%B2%20%D1%82%D1%80%D0%B5%D1%85%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1%8E%D1%81%D0%BD%D0%BE%D0%BC%20%D0%B0%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B8%D1%81%D1%85%D0%BE%D0%B4%D0%B8%20%D1%81%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%B0%D1%82%D1%8B%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D0%BA%D0%B0%D0%B6%D0%B4%D0%BE%D0%B3%D0%BE%20%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1%8E%D1%81%D0%B0&img_url=http%3A%2F%2Fzametkielectrika.ru%2Fwp-content%2Fuploads%2F2015%2F12%2Ftrexpolyusnyi_avtomat_v_odnopolyusnye_%25D1%2582%25D1%2580%25D0%25B5%25D1%2585%25D0%25BF%25D0%25BE%25D0%25BB%25D1%258E%25D1%2581%25D0%25BD%25D1%258B%25D0%25B9_%25D0%25B0%25D0%25B2%25D1%2582%25D0%25BE%25D0%25BC%25D0%25B0%25D1%2582_%25D0%25B2_%25D0%25BE%25D0%25B4%25D0%25BD%25D0%25BE%25D0%25BF%25D0%25BE%25D0%25BB%25Dl%258E%25Dl%2581%25D0%25BD%25Dl%258B%25D0%25B5_26.jpg&pos=185&rpt=simage&lr=10807)
Таким образом, связь между малономинальным автоматическим выключателем и полюсами двухполюсного автоматического выключателя может быть обеспечена установкой стандартной вилки толкателя, которая устанавливается между всеми полюсами всех стандартных автоматических выключателей фирм производителей электрооборудования; или указанная связь может быть обеспечена установкой стандартного бокового движущего штока, который устанавливается на отключающем механизме малономинального автомата, помещается в боковое отверстие двухполюсного автомата и воздействует на отключающий механизм двухполюсного автомата.
Связь между малономинальным автоматическим выключателем и полюсами четырехполюсного автоматического выключателя может быть обеспечена установкой стандартной вилки толкателя, которая устанавливается между всеми полюсами всех стандартных автоматических выключателей фирм производителей электрооборудования; или указанная связь обеспечивается установкой стандартного бокового движущего штока, который устанавливается на отключающем механизме малономинального автомата, помещается в боковое отверстие четырехполюсного автомата и воздействует на отключающий механизм четырехполюсного автомата.
Связь между малономинальным автоматическим выключателем и однофазным УДТ может быть обеспечена установкой стандартного бокового движущего штока, который устанавливается на отключающем механизме малономинального автомата и помещается в боковое отверстие однофазного УДТ и воздействует на отключающий механизм однофазного УДТ.
Связь между малономинальным автоматическим выключателем и трехфазным УДТ может быть обеспечена установкой стандартного бокового движущего штока, который устанавливается на отключающем механизме малономинального автомата, помещается в боковое отверстие трехфазного УДТ и воздействует на отключающий механизм трехфазного УДТ.
Указание всех возможных видов связей между малономинальным автоматическим выключателем и полюсами аппаратов номинальной группы различных фирм-производителей нецелесообразно ввиду их разнообразия и множественности.
Таким образом, применение изобретения позволяет достигнуть полного отделения электроустановки (ЭУ) от распределительной сети с разрывом электрической связи между PEN проводником и заземляющим устройством электроустановки (ЗУ ЭУ).