Модулна електроапаратура

Част 1: Прекъсвачи и защити

Модулната електроапаратура за съвременните сградни електрически инсталации обединява устройства с различни приложения, което осигурява изграждането на надеждни и икономични електрически системи. Тук се включват автоматични прекъсвачи, дефектнотокови защити, защити от пренапрежения, модулни електромери и средства за измерване, устройства за сигнализация, стълбищни автомати, таймери, програматори, модулни релета и контактори за управление на силови вериги и други. Разнообразието на предлаганите функции и обхватът на техническите характеристики позволяват да се оборудват необходимите електрически табла. Високото ниво на съгласуване на модулните защитни устройства дава възможност за оптимизиране цената на електрическите инсталации.

Защитата на електрическите системи е важна стъпка за осигуряване на безопасността и удобството на потребителите, както и за икономичната и функционална работа на захранваните устройства. Целта на защитата е минимизиране на рисковете за хората и съоръженията при аварийни ситуации или повреди, които оказват неблагоприятно влияние на електрическите параметри и товари. В тази връзка доброто съгласуване между различните защитни устройства и подходящата степен на селективност гарантират общата безопасност на инсталацията.

За да работи правилно електрическата система, защитата й трябва да позволява бързо идентифициране и изключване на областта, засегната от проблема, без необходимост от неподходящи, прибързани или ненавременни действия, които могат да компрометират електрозахранването в незасегнатите области. В случай на сработване на защитно устройство техническите лица по поддръжката трябва бързо да имат точна и ясна информация, за да възстановят нормалната работа във възможно най-кратък срок. Системата от защити трябва, също така, да осигурява достатъчна гъвкавост и да включва резервни механизми в случай на неизправност на основната защита. Защитата на сградните електрически инсталации се осъществява основно чрез автоматични прекъсвачи, дефектнотокови защити и катодни отводители.

Миниатюрни автоматични прекъсвачи
Миниатюрните автоматични прекъсвачи защитават електроинсталациите от претоварвания и къси съединения. Тези апарати се избират по няколко критерия. Първият от тях е тяхното приложение. Ако монтирането се извършва в електрически табла, предназначени за обслужване от неквалифицирани лица, автоматичните прекъсвачи трябва да отговарят на стандарта БДС EN 60898. В други електрически табла, обслужвани от електротехнически персонал, автоматичните прекъсвачи са съгласно БДС EN 60947, а когато автоматичните прекъсвачи са с вградена дефектнотокова защита, те трябва да отговарят на БДС EN 61009. Следващият критерий за избор включва данни за инсталацията, в която ще се монтира автоматичният прекъсвач. Необходимо е да са известни системата за заземяване (TT, TN, IT), токът на късо съединение в точката на поставяне, който трябва да бъде по-малък от изключвателната способност на прекъсвача, както и нормалното напрежение на електрическата мрежа. Друг критерий за избор е в зависимост от защитната характеристика на автоматичния прекъсвач, изразяваща се чрез неговата крива на изключване, и броя на полюсите, определен от товарите.

Миниатюрните автоматични прекъсвачи 5SL от серия BETA на Siemens осигуряват оптимална защита и са подходящи за електрически инсталации на жилищни сгради. Изключвателната им способност е 6kA с криви на изключване B и С за приложения от 0.3 до 63A. Прекъсвачите 5SL се монтират в разпределителни и измервателни електрически табла и се характеризират с функционален дизайн. Позицията на прекъсвача се разбира веднага благодарение на цветната индикация с текст, интегрирана в палеца с ергономичен профил. 5SL на Siemens е лесен и безопасен за инсталиране. Осигурена е надеждна защита при допир, интегрирана в клемите, и предотвратяваща електрически удар. При необходимост върху автоматичния прекъсвач много бързо могат да се монтират допълнителни контакти и други аксесоари.

Schneider Electric създаде иновативни модулни системи от пето поколение Acti 9, за да постави нови стандарти на пазара. Миниатюрните автоматични прекъсвачи се предлагат в две нови гами – iC и iK, до 63А, с 1 полюс, 1 полюс + неутрала, 2 полюса, 3 полюса и 4 полюса. Кривите на изключване на прекъсвачите iC са B, C и D, а на прекъсвачите iK – крива C. Степента на защита в модулно табло е IP40. Два клипа отгоре и отдолу позволяват бърз и удобен монтаж и демонтаж. Налично е широко пространство за маркиране и има възможност за електрическо захранване отгоре или отдолу и за заключване с катинар. Осъществява се бързо затваряне на контактната система, независимо от скоростта на задействане на палеца. Осигурена e безопасна поддръжка на място във всякаква среда през целия експлоатационен живот на инсталацията, благодарение на концепцията VISI-SAFE, съчетаваща индикация за състоянието на контакта посредством зелен индикатор и изключителни характеристики за безопасност, включващи устойчивост на импулсно напрежение Uimp=6kV, изолационно напрежение 500V и степен на замърсяване Ниво 3 (проводимо замърсяване, прах, и т.н.). Прекъсвачите имат гарантирана продължителност на експлоатационния цикъл, благодарение на бързодействащ механизъм и пълна защита срещу токов удар, благодарение на своя лицев панел клас 2. Чрез червен механичен индикатор за аварийно изключване VISI-TRIP се осигурява бързо локализиране на повредата за минимизиране на времето на прекъсване процеса на работа.

Словенската компания ETI предлага на пазара своя нов миниатюрен автоматичен прекъсвач ETIMAT P10. Той се отличава с нов начин на монтиране върху DIN шина и с лесна смяна. Захранването може да е отгоре или отдолу. Налични са индикатор за състоянието на контактите на автоматичния прекъсвач и капачки за клемите. ETIMAT P10 има възможност за пломбиране и заключване с катинар. Осигурена е защита на клемите срещу допирането им под напрежение. Изключвателната способност на прекъсвача е 10kA, от 0.5 до 63А, криви на изключване B, C, D и K, с 1 полюс, 1 полюс + неутрала, 2 полюса, 3 полюса и 3 полюса + неутрала. Произвежда се и прекъсвач за бързо свързване ETIMAT P10-QC с номинален ток от 0.5 до 20A.

Дефектнотокови защити
Дефектнотоковите защити (ДТЗ) осигуряват надеждна защита на хората при директен и индиректен допир до части от електрическите инсталации, а също така предотвратяват възникването на пожари в електрическите инсталации. Принципът на действие на ДТЗ се базира на система, извършваща откриване на тока на утечка, измерване на този ток и автоматично изключване на повредената верига.

Ако човек се докосне случайно до нормално намиращи се под напрежение части, т.н. директен допир, през неговото тяло протича ток, който е от порядъка на десетки милиампери като автоматичният прекъсвач или предпазителят няма да изключат и няма да го защитят. Доказано е, че протичането на електрически ток с големина над 30mA през човешкото тяло може сериозно да застраши здравето и живота на човека. Единственото сигурно средство за защита от поражение от електрически ток в този случай е дефектнотоковата защита. При повреда на изолацията на фазов проводник на електроуред или машина, може да възникне опасно напрежение на допир между металния корпус и земя. Това е т.н. индиректен допир до части от електрическите инсталации, които нормално не се намират под напрежение. В такъв случай веригата на повредения електрически консуматор трябва да се изключи възможно най-бързо. За напрежение 220V AC времето за изключване не трябва да е по-голямо от 0.4s. Необходимо е да се провери дали автоматичният прекъсвач или предпазителят гарантират време на изключване на повредения консуматор по-малко от 0.4s, което означава да се провери дали токът на повреда през контура „фаза-защитен проводник“ е достатъчно голям, за да предизвика мигновенно изключване на автоматичния прекъсвач.

При малки стойности на тока на повреда и ако това условие не е изпълнено, задължително трябва да се използва ДТЗ, която ще гарантира навременното изключване. При повреда в изолацията на сградната електрическа инсталация в мястото на повредата протича ток на утечка към земя. Установено е, че при стойности на този ток над 500mA, възниква голям риск от пожар. Този ток на утечка не може да предизвика изключването на автоматичния прекъсвач, поради което навременното изключване на повредената верига се гарантира чрез монтиране на ДТЗ.

Препоръчва се токът на сработване на ДТЗ за защита от пожар да бъде със стойност не по-голяма от 300mA. ДТЗ с ток на сработване 30mA трябва задължително да се използват за защита на токови кръгове, захранващи контактни излази, в които могат да се включват преносими електрически уреди. На практика това са всички контактни излази с общо предназначение в жилищни и офис сгради, хотели, търговски центрове и др. ДТЗ 30mA задължително се използват и за защита на токови кръгове, захранващи контактни излази в помещения с повишена опасност и особено опасни помещения като бани, мокри помещения и други подобни.

ДТЗ биват клас АС за приложение в нормални променливотокови вериги без наличие на хармоници или пулсиращи съставки на постоянен ток и клас А за приложение във вериги, съдържащи хармоници или пулсиращи съставки на постоянен ток с електрически консуматори като компютри, изправители, луминисцентно осветление и др. За да се избегнат лъжливи сработвания на ДТЗ поради наличие на преходни пренапрежения от атмосферен или комутационен характер се използват т.н. имунизирани ДТЗ. Различните видове дефектнотоковите защити са конструирани да осигуряват моментално изключване или изключване след кратко времезакъснение.

При наличие на дефектнотокови защити на входа на таблото и на някои от изходящите линии тяхното действие трябва да е селективно, т.е. при ток на утечка трябва да изключи само защитата на повредения извод, но не и тази на входа на таблото. За гарантиране на селективност трябва да се осигури разлика между праговете на сработване на двете защити най-малко три пъти като защитата на входа трябва да е селективна S. Например, ако ДТЗ на извода е 30mA, ДТЗ на входа може да е селективна 300mA S. ДТЗ се монтират в комбинация с автоматичен прекъсвач или разединител. Произвеждат се и автоматични прекъсвачи с вградена дефектнотокова защита.

Модулът Vigi iC60 на Schneider Electric e ДТЗ, която се монтира към автоматични прекъсвачи iC60 от гамата Acti 9. Тази ДТЗ осигурява моментално изключване на веригата с чувствителности 10, 30, 100, 300 и 500mA или изключване с чувствителности 300 и 1000mA след кратко времезакъснение като се осигурява пълна селективност с долустоящи моментални ДТЗ. Vigi iC60 може да бъде клас AC или клас А – имунизирана. Пример за автоматичен прекъсвач с вградена ДТЗ е DPN N Vigi за пълна защита от свръхтокове и токове на утечка. DPN N Vigi е моментална ДТЗ от клас АC, номинално захранващо напрежение 230V AC, изключвателна способност съгласно IEC/EN 60898, максимален ток на изключване 6kA, праг на задействане от ток на утечка 30mA и 300mA, номинални стойности от 4 до 40A и крива на изключване С.

Автоматичните прекъсвачи с ДТЗ от серията LS-FI на Schrack сработват мигновено независимо от напрежението на линията. Те са от клас AC и са с чувствителности от 30mA, 100mA и 300mA. Изключвателната способност е 6kA и 10kA съгласно IEC/EN 61009, с номинални стойности 6 – 40A и криви на изключване B и С. Електрическата износоустойчивост е 4000 работни цикъла, а механичната – 20000 работни цикъла.

Eaton предлага на пазара модулно устройство „автоматичен прекъсвач и ДТЗ“, със защита от претоварване с чувствителност 30mA, от 6A до 45A, изключвателна способност 6kA и криви на изключване B и C. Отличава се с компактен дизайн, монтира се върху DIN шина и притежава индикатор за състоянието на контакта и тест бутон.

ПМ Електрикал предлага компактни дефектнотокови защити RCBO тип PL8NT на фирмата GACIA. В един полюс с стандартна ширина 17.5mm са вградени защитата от претоварване, защита от късо съединение съвместно с тях защита от ток на утечка (дефектен ток) за предпазване на инсталацията и потребителите й. Иновативното е, че досега познатите модели се предлагат само с размери от два полюса стандартна ширина 35mm, докато с новите компактни дефектнотокови защити конструкцията на таблата и тяхното опроводяване е значително по-лека и компактна. Избягват се неприятности, когато искате на мястото на обикновен автоматичен прекъсвач в съществуващо електроразпределително табло да поставите дефектнотоков прекъсвач от досега предлаганите на пазара типове. В повечето такива случаи се стига до подмяна на цялото табло с по-голямо, а след това и до ремонт на помещението. Не на последно място обръщаме внимание, че именно дефектнотоковите прекъсвачи осигуряват безопасността на хората и са се превърнали в основен вид предпазители в цяла Европа за всички токови кръгове в дома и офиса. При тях не се допуска ток над безопасни стойности да протича извън веригата на товара, било през човек или предмет, само така имаме сигурност, че няма да се допусне повреда на електротехника и електроника, пожар на кабели или опасност за хора.

Защита от пренапрежения чрез катодни отводители
За да се гарантира защитата на електронната апаратура в електрическите инсталации от директно попадане на мълния върху сградите освен изграждане на мълниезащитна инсталация се прилага и допълнителна защита от пренапрежения чрез катодни отводители. Такива устройства трябва да се използват и при индустриални пренапрежения, причинени от превключване на кондензаторни батерии, контакторни бобини, други индуктивни товари и наличие на моторни задвижвания. Катодните отводители при атмосферни пренапрежения се монтират на входа на електрическата инсталация и са предназначени да отвеждат към земя постъпващите по захранващата линия вълни на пренапрежение. Катодният отводител се свързва между активните проводници и заземителната шина и представлява вентилен елемент по отношение на напрежението. При нормална работа на инсталацията съпротивлението на катодния отводител на практика е безкрайно голямо. Когато по захранващата линия постъпи вълна на пренапрежение, съпротивлението на устройството рязко намалява като импулсът с повишено напрежение се отвежда към земя през катодния отводител и заземителната инсталация. В частта от електроинсталацията след катодния отводител напрежението се ограничава до стойност, зависеща от параметрите на самото устройство – ниво на защита Up. След възстановяване на номиналната стойност на напрежението, катодният отводител се връща в първоначалното си състояние, осигурявайки изолацията към земя. Характеристиките на катодните отводители са дефинирани в стандарт БДС EN 61643. Катодните отводители Тип 1 осигуряват защита срещу директно попадане на мълния и се използват, когато сградата е защитена с мълниеотводен прът. Изпитват се с тестове клас 1 при импулсен ток Iimp с вълна на пренапрежение 10/350µs. За постигане на гарантирано ограничаване на напрежението до стойност равна на желаното ниво на защита Up трябва да се използва и катоден отводител Тип 2. Катодните отводители Тип 2 са предназначени за защита срещу индиректни пренапрежения от атмосферен характер или от индуцирани в захранващата линия пренапрежения. Изпитват се с тестове клас 2 при максимален разряден ток Imax с вълна 8/20µs. Катодните отводители тип 3 се тестват с комбинирана вълна 12/50 μs и 8/20 μs.

Катодните отводители се характеризират с няколко основни параметри. Един от тях е номиналното работно напрежение Uc, което представлява допустимите стойности на напрежението, които могат да бъдат прилагани продължително на клемите на катодния отводител.

Друг параметър е максималното остатъчно напрежение Ures, изразяващо максималната стойност на напрежението на клемите на катодния отводител, когато през тях протича максимален разряден ток Imax. Важни параметри са и фазното напрежение Uo, номиналното напрежение на мрежата Un, постоянният работен ток Ic и нивото на защита Up, чрез което се изразяват стойностите на напрежението, възникващо на клемите на катодния отводител при номинален разряден ток In. Параметрите пренапрежение MC и пренапрежение MD изразяват пренапрежението, което се появява съответно между активен и защитен проводник и между два активни проводника (фаза/нула).

Катодните отводители PRF1 12.5r и PRD1 25r Тип 1 на Schneider Electric защитават електрическите инсталации срещу директни удари от мълния. Те трябва да бъде инсталирани с висшестоящи защитни устройства, предпазители или прекъсвачи, чиято изключвателна способност трябва да бъде най-малко равна на максималния очакван ток на късо съединение в точката на инсталация. PRF1 12.5r и PRD1 25r предлагат и защита Тип 1+ 2, като защитават електрическата инсталация и посредством ограничаване на остатъчното пренапрежение. Те предлагат дистанционно предаване на информация за края на експлоатационния цикъл на устройството. PRD1 25r са изваждаеми и позволяват бърза подмяна на повредените модули.

Катодните отводители тип 2 или 3 от гамата iPF на Schneider Electric могат да се използват за входяща защита Тип 2 или вторична защита Тип 2 или 3. iPF65r се препоръчва при много високо ниво на риск , iPF40r се препоръчва при високо ниво на риск, докато iPF20 се препоръчва при средно ниво на риск. iPF8 осигурява вторична защита на товарите, които трябва да бъдат защитени, и се поставя каскадно с входящите катодни отводители. Този катоден отводител е необходим, когато товарите са на разстояние повече от 30 м от входящия катоден отводител.

Катодните отводители от серията Ex9UE на Noark се използват за защита на електрическите инсталации от преходни пренапрежения и индиректни удари от мълнии. Те са проектирани и сертифицирани съгласно EN 61643-11. Притежават индикатор за състоянието и имат възможност за дистанционна индикация чрез дистанционен сигнален порт. Блоковият модулен дизайн позволява лесна смяна на използвания модул без необходимост от отсъединяване на проводниците. Ex9UE са тип 1+2 и тип 2 с максимално работно напрежение от 275V АС до 440V AC.

Един от произвежданите от компанията ETI катодни отводители е ETITEC group B. Той предлага защита от Тип 1+2 и се монтира в главни разпределителни табла като първо ниво на защита срещу пренапрежение от директно попадане на мълнии, индиректни атмосферни пренапрежения и индуцирани такива.

При повреда на катодния отводител се активира термична защита, след което може да се смени само варисторът без необходимост от демонтаж на основния корпус. ETITEC group B има индикация за повредено устройство, два модула като при повреда на единия от тях системата е все още защитена, дистанционна сигнализация и високо ниво на защита.