Protectia Instalatiilor Electrice

CAPITOLUL I. PROTECȚIA INSTALAȚIILOR ELECTRICE

1.1. GENERALITĂȚI

Instalația de protecție1 este formata din totalitatea aparatelor și dispozitivelor destinate să asigure deconectarea automată a instalației în cazul apariției regimului anormal de funcționare sau de avarie (defect), periculos pentru instalația electrica.

În cazul regimurilor anormale care nu prezintă pericol imediat, protecția semnalizează numai apariția regimului anormal. Deconectarea instalație electrice se efectuează de câtre întrerupătoare, care primesc comanda de declanșare de la instalația de protecție. Se realizează separarea parții cu defect de restul instalației electrice, urmărindu-se prin aceasta:

– limitarea dezvoltării defectului, ce se poate transforma într-o avarie la nivelul sistemului,

– preîntâmpinarea distrugerii instalației în care a apărut defectul,

– restabilirea regimului normal de funcționare, asigurând continuitatea în alimentarea cu energie electrica a consumatorilor. În țara noastră a avut loc o perfecționare continua a instalațiilor și echipamentelor de protecție, în prezent fabricându-se majoritatea echipamentelor necesare. Se cercetează noi instalații de protecție care utilizează tehnica de calcul și sistemele de achiziție cu microprocesor în instalațiile de protecție care sunt în curs de asimilare și 1a noi în tara. Acestea permit reducerea timpului de lucru al protecție și reducerea gabaritului echipamentelor, odată cu creșterea numărului parametrilor analizați și a fiabilității sistemului de protecție pe ansamblu.

Se produc relee și sisteme de protecție la Mediaș, ICEMENERG, IPA București si la diverse firme private din tara.

Pentru a îndeplini în bune condiții obiectivele impuse, instalațiile de protecție trebuie să satisfacă anumite performante (calități). Protecția trebuie să acționeze rapid pentru a limita efectele termice ale curenților de scurtcircuit, scăderea tensiunii, pierderea stabilității sistemului electric.

Timpul de lichidare (eliminare) a unui defect se compune din timpul propriu de lucru al protecție ( =0,02…0.04 s), timpul de temporizare reglat și timpul de declanșare a întreruptorului ( =0,04…0,06 s). Pentru protecțiile clasice timpul minim de deconectare din momentul apariției scurtcircuitului va fi: 0,06…0,10 s. Aceste valori sunt suficiente pentru instalațiile electroenergetice. Deci rapiditatea se obține prin utilizarea unor echipamente de calitate (performante).

Selectivitatea reprezintă proprietatea unei protecții de a deconecta numai elementul (echipamentul, tronsonul) pe care a apărut defectul, restul instalației (sistemului) rămânând sub tensiune. Protecția trebuie sa comande declanșarea celor mai apropiate întreruptoare de la locul defectului.

Selectivitatea se poate realiza pe baza de timp (prin temporizări), pe baza de curent sau prin direcționare.

In funcție de particularitățile instalației și de importanta consumatorului se va adopta prioritatea între rapiditate și selectivitate. De exemplu, în rețeaua de joasa tensiune, începând de la tabloul general din postul de transformare și pana la ultimul receptor, sunt montate diferite aparate de protecție (întreruptoare diferențiale, întreruptoare automate cu declanșatoare, siguranțe fuzibile, relee termice) alese în funcție de cerințele impuse de porțiunea respectiva a rețelei.

Deoarece curentul de defect parcurge toate elementele serie de pe calea de curent de la sursa de alimentare (transformator) până la locul defectului, el poate influenta și alte aparate decât cele care trebuie să elimine defectul produs.

De aceea apare necesara corelarea caracteristicilor de protecție pentru asigurarea selectivității protecției, adică sa funcționeze numai aparatul de protecție de pe tronsonul cu defect, restul instalației rămânând sub tensiune.

Selectivitatea se poate asigura prin timpul de acționare (în trepte crescătoare spre sursa) sau prin valorile curentului de pornire a protecției (ardere fuzibil).

Selectivitatea între elementele de protecție în rețelele electrice de joasa tensiune se va face analizând comportarea acestora la suprasarcini și la scurtcircuit. Selectivitatea între elementele de protecție se va face comparând caracteristicile timp-curent, astfel încât timpul de prearc al siguranței din amonte sa fie mai mare decât timpul total al siguranței din aval sau timpul de declanșare al întreruptorului.

Selectivitatea la scurtcircuit se determina comparând valorile curentului care trebuie suportat de siguranța din amonte care trebuie să fie mai mare decât curentul suportat de toate siguranțele din aval sau al aparatului protejat. Pentru aparatele de protecție se poate calcula pentru curentul limita termic și timpul impus.

Selectivitatea siguranțelor fuzibile poate fi analizata și din punct de vedere al stabilității dinamice a aparatelor de comutație la scurtcircuit. De exemplu, în ansamblul siguranță – contactor-relee termice, siguranța asigura protecția la scurtcircuit, iar releele termice protecția la suprasarcina. Curentul limitat (tăiat) de siguranța trebuie sa fie suportat de contactor.

Funcționarea selectiva a protecției se verifica în mod riguros prin suprapunerea caracteristicilor de protecție ale dispozitivelor care lucrează în serie.

Vor rezulta diferențe de timp între timpii de acționare la aceleași valori ale curentului. Selectivitatea este asigurata atunci când diferențele de timp sunt suficiente.
Siguranța presupune acționarea protecției numai când este necesar, fără funcționari intempestive, adică atunci când nu au apărut defecte în instalația protejata. Siguranța presupune o protecție bine proiectata (alegerea tipului schemei reglajului și calculul acestuia) și echipamente cu fiabilitate ridicata. Acestea se pot obține printr-un grad crescut de integrare, folosind microprocesoare specializate.

Instalațiile de protecție trebuie sa lucreze (acționeze) la abateri cat mai mici de la valoarea normala a mărimii fizice controlate. Sensibilitatea protecției se apreciază prin coeficientul de sensibilitate. Coeficientul de sensibilitate poate lua valori între 1,2…2,5, în funcție de tipul protecției și importanta instalației protejate. Atunci când nu sunt satisfăcute condițiile de sensibilitate se vor utiliza protecții complexe (de distanta, cu filtre) Pentru a asigura sensibilitatea, releele de protecție trebuie sa consume (absoarbă) o putere redusa pentru acționare.

1.2. PROTECȚIA LA ATINGERE DIRECTĂ ȘI INDIRECTĂ

Principala formă de protecție împotriva riscurilor de atingere directă2 se face prin introducerea tuturor parților active în materiale izolante, prin plasarea acestora în afara posibilității de atingere (în spatele bandelor izolante, în vârful unor stâlpi) sau prin obstacole specifice.

Acolo unde porțiile active izolate sunt introduse într-o carcasă metalică, de exemplu transformatoare , motoare și multe alte aparate, carcasa metalică este legată la instalația sistemului de legare la pământ.

Pentru echipamentele de joasă tensiune asta se obține prin intermediul celui de-al treilea pin al prizei și ștecherului. Deteriorarea totală sau parțiala a izolației poate (depinzând de gradul de rezistență a caii de scurgere prin izolație, de rezistenta dintre carcasa metalică și pământ) să mărească tensiunea carcasei până la un nivel periculos.

O persoană ce atinge carcasa metalică a unui aparat a cărui izolație este defectă așa cum s-a descris anterior se află în situația de “atingere indirectă”. O situație de atingere se caracterizează prin faptul că o cale de curent către pământ există (prin conductorul de protecție la pământ), în paralel cu curentul de șoc prin persoana respectivă.

În cazul defectului pe sistemele de joasă tensiune, teste multiple au arătat că, în condițiile în care potențialul carcasei metalice fața de pământ nu este mai mare de 50 V, sau se asigură distanța de protecție la orice parte conducătoare din punct de vedere electric, nu există nici un pericol.

Riscul atingerii indirecte în cazul unui defect la înaltă tensiune. Dacă pierderea izolației într-un aparat este într-un conductor de înaltă tensiune și carcasa metalică , nu va fi în general posibil să se limiteze creșterea de tensiune a carcasei de 50 V într-un mod simplu, prin reducerea rezistenței rețelei de prize de pământ. Soluția în acest caz este să se creeze o legătură de egalizare a potențialelor .

1.3. PROTECȚIA LA SUPRATENSIUNI

Este posibil ca o supratensiune să apară, descriind un pericol de atingere indirectă cauzat de un defect de izolare la înaltă tensiune. Alte situații ce pot provoca supratensiuni în sistemele de înaltă tensiune și joasă tensiune, sunt:

– Supratensiuni tranzitorii de origine atmosferica;

– Un defect de punere la pământ pe un sistem trifazat nelegat la pământ (sau legat la o impedanța mare);

– Ferorezonanță;

– Alimentarea bateriilor de condensatoare;

– Deschiderea întreruptorului sau topirea siguranței fuzibile pe durata deconectării in regim de scurtcircuit.

Supratensiunile datorate cauzelor de mai sus pot fi împărțite, în funcție de caracteristici, după cum urmează:

– După durată: permanente, temporare,tranzitorii;

– După frecvență: de frecvență industrială, corespunzătoare unor armonici ale frecvenței industriale, de înaltă frecvență, supratensiuni aperiodice;

1.4. SUPRATENSIUNI DE ORIGINE ATMOSFERICĂ

Protecția este obligatorie în acest caz dacă o substație este alimentată în mod direct de la o linie electrică aeriană. Cel mai comun aparat de protecție utilizat este un descărcător cu rezistență variabilă.

Aceasta asigură protecția la lovitura de trăsnet și este conectat (unul pentru fiecare fază) între conductorul de fază și sistemul de punere la pământ al substației.

Pentru substațiile consumatorilor, această protecție se realizează prin:

– descărcătoare cu rezistență variabilă (unul pentru fiecare fază și uneori conectat în serie cu un aparat de declanșare automat a întreruptorului)

– reducerea rezistenței prizei de pământ a substației până la cea mai mică valoare posibilă, pentru a evita o cădere a izolației pe joasă tensiune datorită creșterii de potențial a sistemului de legare la pământ, atunci când este parcurs de curentul tranzitoriu de descărcare.

În cazul în care este recomandată protejarea substației împotriva loviturilor directe de trăsnet, paratrăsnetele(tip Franklin) și conductoare de protecție trebuie instalate și legate direct la sistemul de legare la pământ al substației.

Este de remarcat că, la nivelele de tensiune moderate (-35kV), supratensiunile de comutație sunt în general mai puțin severe decât supratensiunile de lovitură de trăsnet și aparatul folosit pentru protecția corespunzătoare la supratensiuni atmosferice este suficient și pentru a proteja contra supratensiunilor de comutație.

1.5. PROTECȚIA LA SUPRACURENȚI

Supracurenții datorați suprasarcinilor sau defectelor de scurtcircuit (între faze și/sau la pământ) sunt detectați de către dispozitivele plasate în amonte sau în aval față de transformatoarele de putere. Aceste dispozitive determină separarea din punct de vedere electric a circuitului defect de sursa de alimentare.

Acestea pot fi:

– Siguranțe fuzibile care deconectează circuitul defect în mod direct sau împreună cu un sistem mecanic de declanșare care deschide un separator de sarcina asociat,

– Bobine cu acțiune directa de declanșare care formează o parte a unui întreruptor de joasa tensiune și care acționează la curentul de scurtcircuit (sau de suprasarcină),

– Relee care acționează indirect cum ar fi:

– relee electrice alimentate de transformatoarele de măsură de curent sau de

termice,

– relee de presiune (presostate),

– relee de temperatură (termostate),

– relee de detecție a gazului (Buchholz),

– relee ce operează pe baza presiunii uleiului.

Circuitele și echipamentul dintr-o substație trebuie să fie protejate 3 astfel încât curenții și/sau tensiunile excesive să fie rapid eliminate din sistem înainte de a provoca pericole, daune sau distrugeri. Toate echipamentele utilizate în mod normal în instalațiile de putere au valori (standardizate) admisibile, de scurtă durată, pentru funcționarea în condiții de supracurent și supratensiune, iar rolul schemelor de protecție este să asigure că aceste limite nu vor fi depășite. În general, asta înseamnă că, situațiile de defect trebuiesc îndepărtate cât mai rapid posibil, în cadrul limitelor stabilite prin considerații de maxima fiabilitate.

Supracurenții datorați suprasarcinii pot fi tolerații în mod normal, pentru perioade mai mari de timp de cât cei de scurtcircuit. În acest sens aparatele de protecție sunt proiectate sa funcționeze cu timpi din ce în ce mai reduși pe măsura ce valoarea suprasarcinii creste.

Protecția electrică este destinată sa facă față următoarelor condiții anormale:

– unor suprasarcini (curenți de valoare excesivă care nu sunt datorați unor defecte),

– defectelor transformatorului de putere,

– defectelor de scurtcircuit dintre faze ,

– defectelor de scurtcircuit la pământ.

Aceste funcții se realizează prin:

– plasarea unui întreruptor în avalul transformatorului de putere,

– dispozitive de detecție si de declanșare, care constituie părți integrate în structura transformatorului,

– un întreruptor de putere sau siguranțe fuzibile (cu sau fără separator de sarcină asociat) situate in amonte de transformator .

Scurtcircuitele pot să apară între conductoarele de fază, între un conductor de fază și pământ, sau în orice combinație pe cele trei faze. Apariția (extrem de gravă) a unui scurtcircuit între înfășurările de înaltă tensiune și cele de joasă tensiune, va constitui un defect de scurtcircuit la pământ pe partea de înaltă tensiune, dacă înfășurarea secundară va fi legarea la pământ (fapt ce se întâmplă în mod general).

Înfășurările secundare conectate în stea și nelegate la pământ ale transformatoarelor de înaltă tensiune sunt prevăzute cu un dispozitiv sensibil la supratensiune . Acesta va acționa pentru a conecta punctul neutru al înfășurării de joasă tensiune al transformatorului direct la pământ.

În substațiile de tip consumator sau de distribuție publică a energiei electrice, este standardizată protecția ultrarapida împotriva defectelor de punere la pământ, aceasta fiind plasată pe partea de înaltă tensiune a transformatoarelor.

1.6. CURENTUL DE SCURTCIRCUIT

Deloc de neglijat în alegerea aparatelor de protecție la scurtcircuit este și alegerea curentului de rupere, înscris pe aparatele de comutație și protecție, care trebuie sa fie mai mare sau egal cu valoarea curentului de scurtcircuit din acel punct al rețelei.

În continuare tratăm cazul unui scurtcircuit „îndepărtat”, unde curentul de scurtcircuit este limitat în principal de impedanța rețelei și mai puțin de cea a generatorului (scurtcircuit produs în instalațiile de utilizare a energiei electrice).

Regimul de scurtcircuit într-o rețea este caracterizat prin faptul că impedanța sarcinii este scurtcircuitata și rămâne în circuit doar rețeaua, care are un puternic caracter inductiv (fig 1.1.a) Schema echivalenta a producerii scurtcircuitului este prezentata în (fig 1.1.b), în care circuitul cu rezistenta R și inductanța L se conectează la o sursa de curent alternativ.

Fig 1.1. Apariția scurtcircuitului

După închiderea întrerupătorului D, la unghiul de la trecerea tensiunii Us prin 0 (fig 1.1.c), este valabila relația:

Us= U sin(+Ri+ L 1.1.

valoarea de vârf a curentului: I= 1.2.

unghiul de comutatie

Se observa ca acest curent are o componenta aperiodica și una periodica:

Fig 1.2. Componentele periodică și cea aperiodică

Il este denumit și curentul de lovitura care teoretic poate avea valoare dubla față de valoarea maxima a curentului de scurtcircuit. Acest fenomen se întâmpla când unghiul:

= 1.4.

adică scurtcircuitul se produce în momentul trecerii prin 0 a tensiunii și prin maxim a curentului (scurtcircuit asimetric). Când scurtcircuitul se produce în momentul trecerii prin maxim a tensiunii și prin 0 a curentului la unghiul:

=0 1.5.

componenta aperiodica nu mai apare (scurtcircuit simetric).

După funcționarea protecției, deconectarea liniei sau coloanei pe care apare scurtcircuitul, se produce alt fenomen tranzitoriu și anume: tensiunea de restabilire la bornele întrerupătorului, care are forma ca în figura următoare.

Fig 1.3.Tensiunea de restabilire la bornele întrerupătorului

Aceste fenomene tranzitorii apar la producerea evenimentelor de conectare, deconectare, scurtcircuite, funcționarea protecțiilor, etc., similar cu loviturile de berbec și propagarea undelor în instalațiile de alimentare cu apă sau gaze.

1.7. METODA DE DETERMINARE A VALORII EFECTIVE A CURENTULUI DE SCURTCIRCUIT (SIMETRIC) ÎNTR-UN PUNCT DIN REȚEA

Metodologia de calcul 4 a curenților de scurtcircuit în rețelele electrice cu tensiuni sub 1 kV este prezentata în PE 134-2/96, iar pentru rețele de medie și înalta tensiune în PE 103. Cunoașterea valorilor curenților de scurtcircuit trifazat simetric (Isc) în punctele strategice ale unei instalații electrice de distribuție este necesara pentru dimensionarea (alegerea, reglarea și/sau verificarea) aparatajului de comutație, dispozitivelor de protecție și conductelor electrice.

Pentru calculul impedanței totale a circuitului scurtcircuitat se determina impedanțele fiecărei componente a instalației electrice în amonte de punctul de defect.

Impedanța fiecărei componente:

1. Pentru rețeaua de IT în amonte de transformatorul de alimentare, „Electrica” va preciza puterea de scurtcircuit în punctul de racordare: Ssc(KVA)

Zs= 1.6

R neglijabil, Xs =Zs , toate impedantele vor rezulta în (mΩ) daca tensiunea se considera în (V)

2. Transformatorul de alimentare este caracterizat prin puterea nominala Str (KVA), tensiunea de scurtcircuit Usc (%), pierderile totale in Cu (infasurari)

PCu (KW) și

Ztr= 1.7.

Rtr= 1.8.

reactanta se determina din triunghiul impedanței:

Xtr= 1.9.

3. Disjunctor de putere:

Xd=0,15 MΩ/pol 1.10.

Rd=0

4. Bare de distribuție:

Xd = 0,15 MΩ/m 1.11.

Rd = 0

5. Conductoare, cabluri ale coloanelor si circuitelor:

Xc = 0,08 MΩ/ m 1.12.

Rc= ρL/S

unde:

ρ= 22,5 MΩmm2 / m pentru Cu

ρ= 36 MΩmm2 / m pentru Al

L lungimea coloanei

S sectiunea conductorului

Rezulta curentul de scurtcircuit:

Isc= 1.13.

cu RT si XT rezistenta si inductanța totala a elementelor de rețea care intervin in circuit.

1.8. PROTECȚIA LA SUPRASARCINĂ

Fenomenul de suprasarcină este datorat în mod frecvent cererii concomitente de energie în cazul unui număr de consumatori mici, sau datorată creșterii de putere aparentă a unei instalații din cauza extinderii unei fabrici, sau ca urmare a extinderii clădirilor etc.

Apariția suprasarcinilor ridica temperatura conductoarelor din circuitele afectate precum și cea a transformatorului. Când temperatura depășește limitele normale de proiectare ale echipamentului implicat, rata de deteriorare (îmbătrânirea materialelor izolante crește, și durata de viață a echipamentului este redusă în mod corespunzător).

În cazul substațiilor de tip consumator dispozitivele de protecție la suprasarcină sunt în mod uzual situate în aval de transformator, dar în substațiile publice de alimentare cu energie electrică, sunt plasate în mod obișnuit în amonte de acestea.

CAPITOLUL II. ÎNTRERUPTOARE

2.1. SIGURANȚE ÎNȘURUBATE CU ELEMENT FUZIBIL

2.1.1. Generalități. Clasificare.

Siguranțele fuzibile1 sunt o clasă a aparatelor de protecție la curenți de scurtcircuit foarte răspândită în instalațiile electrice. Deși construcția siguranțelor este aparent simplă, fenomenele care apar la funcționarea siguranțelor electrice sunt foarte complexe, în special în problemele de stingere a arcului electric, format în momentul topirii fuzibilului.

Parametrii principali ai unei siguranțe cu element fuzibil sunt în general: capacitatea de rupere, timpul de prearc, curentul nominal, curent convențional de fuziune și nefuziune, mărimile I2t de prearc și de fuzionare, curenții limită, puterea disipată, supratemperaturile .

Siguranțele electrice, funcțional se bazează pe efectul Joule al curentului electric ce trece prin elementul fuzibil al siguranței producând topirea acestuia și implicit întreruperea curentului prin porțiunea de circuit protejată.

Clasificarea siguranțelor fuzibile se poate face din mai multe puncte de vedere și anume:

După felul instalației:

Siguranțe pentru instalații interioare,

Siguranțe pentru instalații exterioare,

După numărul de poli:

Siguranțe monopolare,

Siguranțe multipolare,

După modul de protecție:

Siguranțe protejate contra atingerilor accidentale, cu părți aflate sub tensiune,

Siguranțe neprotejate,

După construcția elementelor de înlocuire:

Siguranțe cu portfuzibile cu filet, tipul D,

Siguranțe cu elemente de înlocuire tubulare,

Siguranțe cu elemente de înlocuire cu cuțite,

Siguranțe cu elemente de înlocuire cu șuruburi,

După modul schimbării elementelor de înlocuire:

Siguranțe cu elemente de înlocuire schimbabile sub tensiune,

Siguranțe cu elemente de înlocuire neschimbabile sub tensiune,

Siguranțe cu elemente de înlocuire blocate,

Siguranțe cu elemente de înlocuire calibrate,

După capacitatea de rupere:

Siguranțe nominale,

Siguranțe cu mare putere de rupere,

După caracteristica de topire:

siguranțe lente,

siguranțe rapide,

siguranțe ultrarapide.

1 http://facultate.regielive.ro/referate/fizica/instalatii_de_protectie_prin_relee-26370.html, accesat în 02.02.2008

2 Catalog Moeller 2002/2003 – Comutație și protecție ,

3 Delesega Iuliu – Aparate electrice, Universitatea Tehnică, Timișoara 1993

4 http://portalelectric.ro/coperti/1008228810rev2.pdf, accesat în 03.02.2008

2.2. ÎNTRERUPTOARE AUTOMATE (DISJUNCTOARE)

Așa cum s-a arătat mai sus, în multe domenii elementele fuzibile au fost înlocuite de multă vreme cu siguranțe automate. Denumirea este depășită, deoarece pe vremuri siguranțele automate înlocuiau siguranțele fuzibile în soclurile cu filet. Astăzi ne referim de fapt la întreruptoare automate de protecție.

Acestea au avantajul că, după îndepărtarea defectului, pot fi reconectate imediat 2. La nevoie, pentru lucrări de întreținere sau reparații la instalația electrică, pot fi utilizate ca un întreruptor obișnuit. Pe termen lung utilizarea acestora este la fel de ieftină ca și a siguranțelor fuzibile, deoarece nu necesită elemente consumabile pentru refacerea circuitului.

În exterior întrerupătoarele automate de protecție sunt prevăzute cu o carcasă de material plastic, echipată frontal cu un întrerupător basculant. Pentru identificarea circuitelor (de ex. „mașina de spălat”) se pot aplica pe carcasă etichete adezive.

În interior sunt două mecanisme de protecție, unul termic și unul electromagnetic. Sistemul termic reacționează la încălzirea generată de supracurenți. Un mecanism bimetalic întrerupe circuitul la depășirea curentului nominal.

Curentul nominal, marcat pe siguranțe / întrerupătoarele de protecție, reprezintă curentul maxim, la depășirea căruia acestea întrerup circuitul (25 A, de ex.)

În cazul unui scurtcircuit acționează sistemul electromagnetic, care întrerupe rețeaua în câteva fracțiuni de secundă. Mecanismul de declanșare este astfel construit, încât nu poate fi recuplat cât timp defectul se menține, chiar dacă este blocată pârghia întrerupătorului basculant.

Întreruptorul sau separatorul automat 3 este singurul tip de aparat de comutație capabil să satisfacă simultan funcția de protecție la scurtcircuit și la suprasarcină ce pot apărea într-o instalație electrică. În plus, acesta poate să realizeze o gamă largă de alte funcții, prin intermediul unor elemente auxiliare de exemplu: semnalizare (închidere/deschidere – declanșare la defect) declanșare la tensiune minimă ; comandă la distanță, etc.

Aceste caracteristici fac din întreruptorul automat tipul de aparat de comutație de bază pentru orice instalație electrică.

Funcțiile pe care le poate îndeplini, într-o instalație electrică un întreruptor automat sunt:

Separare(izolare)

Comandă

– regim normal de funcționare

– deconectare la urgență

Protecție la

suprasarcină

scurtcircuit

defect de izolație

tensiune minimă

Comandă de la distanță

Semnalizare

Fig 2.6. Părțile principale ale unui întreruptor automat de joasă tensiune

În figura anterioară se prezintă structural, un întreruptor automat de joasă tensiune fiind marcate schematic, părțile componente și funcțiile aferente:

componentele de comutație, conținând contactele fixe și mobile precum și camera de stingere a arcului electric,

mecanismul întreruptorului care deschide piesele de contact prin intermediul dispozitivului de declanșare la apariția unui supracurent. Acest mecanism cuprinde și pârghia (maneta) de acționare manuală.

Dispozitivele de declanșare automată care pot cuprinde:

un dispozitiv termic și magnetic. Lama bimetalică, declanșează în cazul apariției unui curent de suprasarcină în timp ce declanșatorul electromagnetic acționează la nivele de curent corespunzătoare unui regim de scurtcircuit.

Un releu electronic, compus din elemente independente pe fiecare fază, care sesizează valori de curent prin transformare de curent.

Parametrii fundamentali, nominali ai unui disjunctor sunt:

tensiunea nominală Un

curent nominal In

domeniul de reglaj al curentului de declanșare, pentru protecția la suprasarcină sau pentru protecția la scurtcircuit.

Capacitatea de deconectare(Icu pentru disjunctoare de tip industrial;Icn pentru cele de tip casnic).

Tensiunea nominală (Un) – este tensiunea la care poate funcționa disjunctorul în condiții normale.

Curentul nominal (In) – este valoarea maximă a curentului, la care disjunctorul dotat cu un anumit tip de releu de protecție la suprasarcină poate să funcționeze nelimitat, la o temperatură ambiantă, specificată de fabricant fără să fie depășite limitele de temperatură prescrisă pentru căile de curent.

Parametrii nominali în cazul modulelor cu domenii multiple.

Un disjunctor care poate fi dotat cu module diferite de protecție la supracurenți având diferite domenii de reglaj ale curentului de declanșare este considerat ca având curentul nominal egal cu cea mai mică valoare a curentului de reglaj, aferentă tuturor tipurilor de relee cu care aceasta poate fi echipat.

Disjunctoarele industriale de putere sunt echipate cu relee de protecție la supracurenți demontabile sau interschimbabile. Pentru a adapta disjunctorul la cerințele circuitului comandat releele de protecție ale acestuia sunt în general reglabile.

Curentul reglat de declanșare reprezintă valoarea curentului peste care disjunctorul va declanșa. Această valoare trebuie să fie mai mare decât curentul de lucru dar mai redusă decât curentul maxim admisibil al circuitului.

Releele de declanșare la scurtcircuit sunt destinate să declanșeze disjunctorul la apariția curenților de defect de valoare ridicată.

În figura următoare sunt prezentate diagramele t = f(I) pentru cazul întrerupătorului automat echipat cu relee de protecție electromagnetic și termic (fig 2.7. a), respectiv de releele de protecție electronice (fig 2.7. b)

a) b)

Fig 2.7. Curba caracteristică a disjunctorului

Disjunctoarele cu dispozitive de declanșare termică necompensate, au nivelul de curent de declanșare dependent de temperatura mediului ambiant, pe când declanșatoarele electrice sunt foarte stabile în condiții de temperaturi variabile.

Capacitatea de deconectare la scurtcircuit (Isc) – este cea mai mare valoare a curentului, pe care acesta este capabil să îl întrerupă, fără a suferii deteriorări semnificative.

Capacitatea de deconectare la scurtcircuit a disjunctoarelor de joasă tensiune depinde de valoarea factorului de putere, cos φ aferent buclei de curent de defect. Valorile standard pentru această relație au fost stabilite în normative.

Limitarea curentului de scurtcircuit este abilitatea pe care o prezintă întreruptorul automat de a preveni atingerea curentului de defect prezumat maxim permițând numai trecerea unui curent limitat.

Fig. 2.8. Explicativă privind curentul prezumat și curentul limitat

Avantajele limitării de curent sunt acelea de a readuce eforturile termice și electrodinamice în toate elementele de circuit parcurse de curent, prelungind semnificativ durata de funcționare a acestor elemente. Proprietatea de limitare permite utilizarea tehnicilor “în cascadă” reducând semnificativ costurile proiectării și execuției unor circuite electrice.

O altă caracteristică importanta este caracteristica de separare a unui disjunctor care reprezintă capacitatea sa de separare a unui circuit, dacă îndeplinește condițiile impuse unui separator.

Instalarea unui disjunctor de joasa tensiune impune ca valoarea capacitații de deconectare sa fie egala sau mai mare decât curentul de scurtcircuit prezumat, în punctul de instalare.

În cazul unor instalații în care exista montate mai multe întreruptoare automate, trebuie asigurată “selectivitatea”. Selectivitatea poate fi absolută sau parțială. Acesta poate fi bazată pe principiul nivelelor de curent sau temporizărilor sau o combinație a celor doua.

Selectivitatea prin nivele de curent, este realizată prin reglajul în trepte al curenților de acționare ai declanșatoarelor electromagnetice.

Selectivitatea bazată pe declanșare întârziată, utilizează disjunctoare numite selective. Utilizarea lor este relativ simplă și constă în eșalonarea în timp a momentelor de declanșare pentru mai multe disjunctoare conectate în serie.

Disjunctoarele moderne, recent introduse în exploatare, utilizează selectivitatea bazată pe nivelul de energie al arcului electric.

Alegerea unui disjunctor de joasă tensiune se realizează în funcție de:

Caracteristicile electrice ale instalatei pentru care este destinat.

Condițiile de mediu în care acesta va funcționa: temperatura ambiantă, în interiorul unui panou sau într-un tablou de distribuire, condiții climatice, etc.

Specificații funcționale

Regulamente de exploatare specifice aferente instalației, în particular protecția personalului de deservire

Parametri si caracteristicile consumatorilor.

În fig. 2.9. se prezintă câteva tipuri de întreruptoare automate, mai des utilizate în instalațiile electrice.

Fig. 2.9. Diferite tipuri de întreruptoare automate

2.3. ALEGEREA ÎNTRERUPTOARELOR

Alegerea întreruptoarelor se face în funcție de curentul nominal de rupere Inr și de puterea nominală de rupere, definită de relația:

Snr= 2.7.

În cazul utilizării întreruptorului la o tensiune U<Un , curentul de rupere admisibil se poate calcula cu relația:

Ir=Inr 2.8.

Această recalculare se admite până la valoarea curentului de rupere maxim pentru întrerupătorul dat, prescrisă de către fabricant.

2.4. PROTECȚIA CONTRA ELECTROCUTĂRII

Siguranțele fuzibile și întrerupătoarele automate de protecție protejează rețeaua contra suprasarcinilor și scurtcircuitelor, evitând incendiile și alte pagube costisitoare, dar nu asigură protejarea persoanelor 4. În schimb, întrerupătoarele de protecție la curent rezidual (FI / RCD) protejează persoanele contra electrocutărilor.

Dacă corpul uman intră în contact cu o rețea electrică, curentul electric peste o anume intensitate are mai multe efecte vătămătoare. Electrocutările produc frecvent arsuri, în mod deosebit sunt afectați negativ nervii și funcțiile mușchilor. Pericolul devine mortal la curenți peste 30 mA care traversează inima (mușchii). În acest caz inima intră în fibrilație, fiind perturbată funcția de pompare. Drept urmare nu se mai asigură oxigenarea creierului și în câteva minute survine moartea.

Întrerupătoarele la curent rezidual, pe scurt FI, sau în nomenclatura engleză RCD (Residual Current Device), sunt disponibile în variante cu doi și patru poli, pentru diferiți curenți nominali de defect. Pentru asigurarea protecției contra electrocutării în cazul atingerii directe a părților sub tensiune, trebuie ales un model care are curentul nominal 30 mA.

Fig 2.10. Întrerupător diferențial de protecție

Întrerupătoarele FI / RCD funcționează pe principiul sumării curenților între faze și neutru: suma acestora trebuie să fie nulă. Pentru un circuit monofazic, curenții de fază și neutru trebuie să fie egali și de semn contrar.

În cazul atingerii conductorului de către o persoană, o parte din curent tinde să se scurgă spre pământ prin corp, astfel încât curenții de fază și neutru nu mai au valori egale. Sistemul comandă printr-un releu întreruperea imediată a circuitului. La instalațiile noi, întrerupătoarele FI / RCD reprezintă de multă vreme nivelul tehnicii. De atunci numărul accidentelor prin electrocutare s-a redus simțitor, de asemenea s-au redus pagubele mari (incendii de ex.) cauzate de scurtcircuite la pământ, generate de defecte în mașini sau instalații. Din motivele menționate trebuie echipate de către electricieni cu sisteme FI / RCD și rețelele vechi.

Fig 2.11. Principiul de funcționare al întreruptorului diferențial

1 Hoble Dorel, Stașac Claudia – Aparate și echipamente electrice, Editura Universității

din Oradea, 2004

2 Furnică Emilian, Leonte Petru – Tehnologia aparatelor electrice, Editura timpul, Iași,

2001

3 Hoble Dorel, Stașac Claudia – Aparate și echipamente electrice, Editura Universității

din Oradea, 2004

4 www.baumax.ro/Content.Node/wohnen/schutz-strom-unfaelle.php, accesat în 10.02.2008

CAPITOLUL III. SIGURANȚE DIFERENȚIALE

3.1. INTRODUCERE

În țara noastră atât la utilizatorii casnici cât și la utilizatorii industriali și agricoli (agenți economici și gospodarii) de joasa tensiune, protecția împotriva defectelor 1 de natura electrica se realizează în marea majoritate a cazurilor cu siguranțe fuzibile ai căror curenți nominali sunt determinați ținând seama de selectivitatea necesară. În numeroase cazuri, aceasta selectivitate nu poate fi obținuta numai cu siguranțe cu fuzibil, decât prin limitarea consumatorilor, ceea ce nu este de acceptat, în condițiile în care o mare parte a utilizatorilor sunt dotați cu mașini și echipamente performante, automatizate și cu rețele IT deosebit de complexe. De aceea se impune aplicarea unor protecții prin relee care sa permită obținerea unor declanșări rapide și selective, atât pentru protejarea instalațiilor împotriva solicitărilor termice (scurtcircuite și suprasarcini), cat și pentru protecția împotriva electrocutărilor prin atingere indirecta.

În acest scop se preconizează folosirea unor întreruptoare cu protecție termica (de suprasarcina) și electromagnetica (la scurtcircuit), precum și cu protecție diferențiala la curent rezidual (curentul de scurgere la masa datorita unui defect de izolație pe unul din conductoarele active), urmărindu-se în principal următoarele:

– realizarea unei protecții moderne împotriva electrocutărilor prin atingere indirecta atât la consumatorii casnici cat și la cei industriali sau agricoli de mica putere;
– realizarea unei protecții împotriva defectelor care ar putea conduce la incendii;
– realizarea unei protecții antifurt de energie electrica în zona consumatorilor;
– realizarea unei protecții împotriva defectelor rezistive, care se încadrează în categoria defectelor, cu curenți sub sensibilitatea protecției de suprasarcina și la scurtcircuit.

Totdeauna se impune efectuarea unor analize de detaliu pentru fundamentarea soluțiilor de implementare a protecțiilor diferențiale la curentul rezidual în vederea obținerii în realitate a celor preconizate fată de eforturile de investiții și fata de facilitățile sau greutățile pe care le implica exploatarea instalațiilor în care se utilizează acest mijloc modern de protecție.

Se are în vedere stabilirea corecta a categoriilor de instalații în care se impune introducerea unui dispozitiv diferențial la curent rezidual (DDR), pentru rezolvarea problemelor de protecție precum și o alegere corecta a echipamentelor pentru dotarea tablourilor de distribuție ale utilizatorilor electrici.

Introducerea dispozitivelor de protecție diferențiala la curent rezidual implica inerent noi concepții și noi reglementari atât privind rețelele electrice ale utilizatorilor, pentru a se permite funcționarea în noile soluții de protecții, cat și privind alegerea corespunzătoare a aparatajului în funcție de condițiile specifice ale rețelelor electrice ale utilizatorilor.

Implementarea întreruptoarelor cu protecție diferențiala necesita o analiza aprofundata a tuturor aspectelor pentru corecta funcționare a acestora și de evaluare a consecințelor rezultate din punct de vedere tehnico-economic și privind elaborarea unor reglementari specifice de realizare a branșamentelor și tablourilor de distribuție de la abonații electrici.

Trebuie avut în vedere de asemenea stabilirea condițiilor necesare pe care urmează sa le îndeplinească rețeaua utilizatorilor pentru a funcționa protejat cu dispozitive de protecție diferențiala la curent rezidual DDR, precum și branșamentele unor astfel de abonați.

De la primele utilizări casnice și industriale ale curentului electric, s-au constatat efectele periculoase pe care le pot avea instalațiile electrice în cazul unui defect de izolație asupra oamenilor și animalelor domestice, precum și asupra bunurilor. Atât în cazul accidentelor de electrocutare sau de arsuri electrice cat și în cazul incendiilor sau de deteriorări ale unor echipamente, gravitatea efectului curentului electric depinde direct de durata de acțiune a acestuia.

O lunga perioada s-a considerat ca asigurarea circuitelor cu protecții de suprasarcina și de scurtcircuit realizate cu siguranțe fuzibile și/sau cu întreruptoare cu relee termice și electromagnetice, este suficienta pentru evitarea defectelor de durata, respectiv este suficienta pentru o deconectare rapida și selectiva în cazul unui defect. Astfel pentru evitarea accidentelor de electrocutare prin atingere indirecta (respectiv datorita defectelor de izolație), precum și pentru evitarea unor incendii sau deteriorări de echipamente, mijloacele de protecție aplicate au ca ipoteza principala deconectarea circuitului cu defect în cel mult 3 s.

Introducerea protecției cu întreruptoare automate cu relee pentru deconectarea rapida și selectiva a circuitului electric cu un defect de izolație față de masa (față de pământ) constituie un pas important în perfecționarea și modernizarea mijloacelor pentru evitarea avariilor și accidentelor datorita curentului electric. Sistemul de protecție care s-a impus în foarte multe țări și care s-a generalizat prin diverse reglementari tehnice încă din anul 1950 are la baza detectarea curentului rezidual care se scurge prin conductorul de protecție (spre pământ sau prin conductorul de nul al rețelei) în cazul unui defect de izolație fata de masa respectiv fata de pământ.

Sistemul de protecție diferențiala la curent rezidual este cunoscut sub diferite simbolizări cum sunt:

– PACD în reglementările din țara noastră (protecție automata la curent de defect);
– FI în reglementările germane DIN și VDE;

– DDR în reglementările franceze (dispozitiv diferențial rezidual).

Ca prescripții din alte tari de amintit CEI 364-1992 și CEI 479, CEI 947-2-1989, precum și VDE 100. Odata însa cu extinderea acționarilor electrice în numeroase domenii și cu ridicarea nivelului de exploatare a instalațiilor electrice, protecția cu ajutorul releelor care sa acționeze rapid în cazul apariției unui pericol, va trebui sa capete o extindere din ce în ce mai mare și în țara noastră.

Se cunosc foarte multe scheme de protecție produse de numeroși autori. Dintre acestea, foarte puține au căpătat însa aplicare practica cu o buna justificare tehnica și economica. Au fost elaborate și unele scheme care la o analiza mai amănunțita s-au dovedit a fi chiar ele însele surse de noi pericole. Din aceasta cauza este necesar ca schema de protecție sa fie aleasa cu foarte multa atenție.

In mod special trebuie avute în vedere zonele unde se manifesta frecvente descărcări atmosferice cum sunt de exemplu în zonele montane izolate unde efectele dăunătoare asupra instalațiilor de telecomunicații și a instalațiilor cu alimentare de energie electrica a acestora sunt deosebit de importante în ceea ce privește volumul pagubelor. Pot avea loc avarii cu distrugeri de echipamente costisitoare și întreruperi în funcționările tehnologice.

3.2.PROTEJAREA PERSOANELOR ȘI A CIRCUITELOR

Protejarea persoanelor și a circuitelor 2 sunt caracteristicile de bază ale furnizării de energie electrică în condiții de securitate.

Pentru protejarea persoanelor și a clădirilor este necesar să cunoașteți câteva date despre efectele curentului electric asupra corpului uman și despre întreruptoarele diferențiale.

Fig 3.1. Atingerea indirectă

3.2.1.Efectele curentului electric asupra corpului uman.

Se disting efecte fizice, chimice și fiziologice asupra corpului uman. Afectarea corpului uman este direct dependentă de intensitatea curentului și de timpul de expunere.

Efectele fizice și chimice

– Semne de arsură electrică la punctul unde curentul electric intră în corp, 

– Arsuri interne, de ex. la încheieturi,

– Pierdere de fluid, fierbere.

Efectele fiziologice

– Contracții musculare

– Afectarea nervilor

– Tensiune arterială crescută

– Fibrilații ventriculare, stop cardiac

Afectarea corpului uman în cazul unei expuneri mai mare de 1 s:

0,0045 mA – perceptibil pe limbă

1,2 mA – perceptibil la degete

9,0 mA – crampe musculare

20,0 mA – crampe ale mușchilor respiratori

40,0 mA – viața este pusă în pericol

80,0 mA – fibrilații ventriculare

Întreruptorul diferențial previne riscul de accidente pentru oameni și animale, chiar dacă aceștia intră în contact cu un conductor aflat sub tensiune și previne, de asemenea și apariția scurtcircuitelor RCCB înseamnă Residual Current Operated Circuit Breaker (întreruptor diferențial)

Fig 3.2 Protejarea împotriva atingerilor indirecte

În plus, întreruptorul diferențial este un aparat care protejează în același timp cablurile și persoanele.

3.2.2.Recomandări pentru protecțiile diferențiale

Se fac următoarele precizări pentru protecțiile diferențiale:

 – Protecția diferențiala este obligatorie în încăperile în care se află o cadă sau un duș, în bazinele de înot acoperite, bazinele de înot în aer liber, la fântâni și în încăperile cu umiditate .

– Protecția diferențiala este recomandată cu insistență în dormitoarele copiilor.

– Protecția diferențiala este recomandată și în celelalte încăperi din locuință: sufragerie, birou, hol, dormitor, baie pentru musafiri,cofrete cu aparate modulare, bucătărie

3.3. PRINCIPIUL DISPOZITIVELOR PENTRU CURENȚI REZIDUALI

Dispozitivul diferențial protejează oamenii, animalele domestice și locuința în cazul unui contact direct sau indirect. El detectează curenții reziduali . Un dispozitiv diferențial conține un circuit magnetic, sub forma unui miez.

O înfășurare secundară alimentează un releu. Dacă pe partea consumatorilor apare un curent rezidual, echilibrul vectorial este stricat, iar în înfășurarea de măsură trece un curent proporțional cu curentul rezidual care activează un releu.

Fig 3.3. Principiul dispozitivelor pentru curenți reziduali

Fig 3.4. Compararea tipurilor AC/A, G și HI

3.4. PROTECȚIA DIFERENȚIALĂ

3.4.1. Utilizare

Printre altele, și poate cel mai important efect al protecției diferențiale , este acela că protejează împotriva electrocutării 3 (în Italia , aceasta protecție este în general cunoscuta sub denumirea de “salva vita”) .

Majoritatea țărilor europene recomanda o astfel de protecție, în unele fiind chiar obligatorie prin legi și normative în special la consumatorii casnici unde nu exista personal calificat de exploatare al instalațiilor electrice, iar normele internaționale tind câtre aplicarea ei generalizata .

Folosind protecția diferențiala se asigură un înalt nivel de securitate în exploatarea instalațiilor electrice, protejând viata dumneavoastră și a familiei dumneavoastră evitând eventualele accidente ce pot fi provocate prin electrocutare în special în cazul întrebuințării de aparataj sau utilaje ce funcționează în medii umede sau ude (sau folosesc apa) cum ar fi : mașini de spălat rufe sau vase, boilere electrice, piscine, bai jacuzzi, centrale termice, aparate de aer condiționat , pompe de apa , hidrofoare , prize amplasate în bai pentru aparate de ras sau pentru uscătoare de par, diferite unelte acționate electric folosite la grădinărit (mașini de tuns iarba , pompe pentru stropit sau irigat), iluminat exterior (lămpi amplasate pe stâlpi metalici , “pitici” luminoși de gradina) , firme sau reclame luminoase .

3.4.2. Principiul de functionare

Diferențialele sunt echipate cu o bobina (tor) , care sesizează în permanenta echilibrul dintre curentul de pe faza și cel ce se întoarce pe nul .

În cazul apariției unui consumator între faza și împământare (de exemplu ,prin atingerea cu mana a fazei si a unui obiect metalic aflat in legătura cu pământul, curentul va parcurge traseul fază-pământ trecând prin corpul nostru) sau prin punerea directa a fazei la pământ , bobina sesizează dezechilibrul dintre fază și nul (curentul de pe fază devenind mai mare fata de cel de pe nul) dând instantaneu comanda de deconectare a circuitului suprimând astfel riscul electrocutării .

3.4.3. Descriere , caracteristici tehnice

Pentru realizarea protecției diferențiale 4 exista trei tipuri de aparate, conform normelor IEC 61008-1 si IEC 61009-1 :

– întrerupător diferențial

– disjunctor (siguranța) diferențial(ă)

– bloc de protecție diferențiala

Cel mai des folosite fiind primele doua, motiv pentru care în continuare ne vom referi numai la acestea.

Întrerupătorul diferențial asigura protecția contra contactului direct cu pârtile aflate sub curent .

Disjunctorul diferențial asigura în plus protecția la scurtcircuit și la suprasarcina prin releul magneto-termic cu care este echipat .

Atenție ! In cazul folosirii unui întrerupător diferențial pentru protecția mai multor circuite la electrocutare , se vor monta obligatoriu pe fiecare circuit disjunctoare (siguranțe automate) calibrate corespunzător curenților fiecărui circuit , iar întrerupătorul diferențial va fi dimensionat astfel încât suma curenților circuitelor protejate să nu depășească curentul nominal al acestuia .

Curentul nominal (In) al întrerupătoarelor (diferențiale sau separatoare) reprezintă curentul maxim admis de acesta .La depășirea curentului maxim admis (suprasarcina) întrerupătorul nu va declanșa , ci se va deteriora.

Pentru disjunctoare (diferențiale sau automate) , curentul nominal (In) reprezintă valoarea curentului la care aparatul va declanșa deconectând circuitul protejat în caz de suprasarcina (încărcarea circuitului peste valoarea la care a fost dimensionat) sau la scurtcircuit .

Valorile curentului de defect (rezidual) sau sensibilitatea diferențialelor cum se mai specifica în unele documentații, care comanda deconectarea circuitelor pot avea valori de 10 , 30 , 100 , 300 , 500 mA , iar timpul de declanșare poate fi instantaneu sau cu întârzieri de 40 – 300 ms.

După felul curentului în care sunt utilizate , diferențialele se clasifica în următoarele tipuri:

– AC – pentru curent alternativ

– A – pentru curent alternativ sau continuu

– S – selectiv , pentru curent alternativ sau continuu , cu întârziere la declanșare pentru asigurarea selectivității , fiind folosite ca întrerupătoare diferențiale generale .

Având în vedere faptul că pentru corpul omenesc curentul periculos este de la 50 mA în sus , valoarea sensibilității diferențialelor ce se vor monta pe circuitele care le vrem protejate împotriva electrocutării va fi de 30 mA (excepție la alimentarea unor bai jacuzzi, când fabricantul acestora impune 10 mA) .

În cazul folosirii unui diferențial general de tip S (montat de regula în firida de branșament) valoarea curentului de acționare al acestuia va fi de cel puțin 3 ori mai mare decât al diferențialului din tabloul pe care îl alimentează.

Ținând cont de principiul de funcționare (comparația dintre curentul de pe faza și cel de pe nul) și în funcție de sistemul de alimentare , diferențialele se executa în 2 variante :

– bipolare (pentru sistemul monofazat : faza si nul)

– tetrapolare (pentru sistemul trifazat : 3 faze si nul) .

Disjunctoarele diferențiale pentru sistemul de alimentare monofazat se fabrica in 2 tipuri :

– faza + nul , având protecția magneto-termica doar pe faza și au dimensiunea a 2 module de 17,5 mm.

– bipolare , având protecția magneto-termica și pe faza și pe nul , cu dimensiunea a 4 module de 17,5 mm.

Disjunctoarele diferențiale tetrapolare au dimensiunea a 4 module de 17,5 mm (pana la 32 A) și a 7 module de 17,5 mm (peste 32 A) .

Întrerupătoarele diferențiale au dimensiunea a 2 module de 17,5 mm (cele bipolare) sau a 4 module de 17,5 mm (cele tetrapolare) .

Diferențialele se produc la următoarele valori ale curentului nominal (In):

– întrerupătoare : 16 , 25 , 40 , 63 , 80 , 100 A .

– disjunctoare : 3 , 6 , 10 , 16 , 20 , 25 , 32 , 40 , 50 , 63 A .

Alegerea diferențialelor

La alegerea diferențialelor se va tine seama de următoarele caracteristici ale acestora, corelate cu schema de montaj specifica fiecărei situații în care sunt folosite :

– curentul nominal

– curentul de defect (rezidual , sensibilitatea de declanșare)

– timpul de declanșare (instantaneu sau cu temporizare)

– modul de alimentare (monofazat sau trifazat)

– selectivitate

3.4.5. Recomandari utile (dar nu obligatorii)

1) – Testați lunar buna funcționare a diferențialelor prin apăsarea butonului “T” (Test).

Nota : Acesta acționează doar cu diferențialul aflat sub tensiune (alimentat).

2) – Protejați cu diferențiale doar circuitele cu pericol real de electrocutare . Nu are rost sa cuprindeți în aceasta categorie de exemplu iluminatul interior din camerele de locuit (sau măcar lăsați neprotejat un circuit ce deservește iluminatul în zona tabloului electric pentru a putea remedia un eventual defect).

3) – În condiții normale, valoarea de 30mA a curentului de defect este suficienta pentru protecția dumneavoastră . Nu exagerați alegând valoarea de 10mA în ideea ca veți fi mai bine protejat , aceasta folosindu-se în condiții mai deosebite . În cazul folosirii valorii de 10mA exista riscul ca diferențialul sa declanșeze fără nici un defect în instalație , doar datorita interferentei dintre faza și împământare daca s-au folosit conductoare sau cabluri cu izolație de mai slaba calitate .

4) – Având în vedere faptul că prețul unui întrerupător diferențial este aproximativ egal cu al unui disjunctor diferențial (100 – 120 RON) , iar cel al unui disjunctor automat tip faza+nul este de circa 20 – 25 RON , pentru locuințele cu instalații electrice mai modeste se poate folosi un întrerupător diferențial pentru protecția mai multor circuite în locul disjunctoarelor diferențiale (cate unul pe fiecare circuit).

Fig 3.5. Branșareamentul

3.5.TIPURI DE ÎNTRERUPTOARE DIFERENȚIALE

3.5.1.Scurtă descriere a tipurilor de întreruptoare diferențiale

Am redat mai jos simbolurile diferitelor tipuri de întreruptoare diferențiale 5 împreună cu o scurtă descriere a lor.

Fig 3.5.Tipuri de întreruptoare diferențiale

Tipul simbolizat în figura a) este pentru evitarea declanșărilor nedorite, cauzate de convertizoare de frecvență ,acționări electrice reglabile.

În figura b) este reprezentat un întreruptor diferențial Moeller-Standard care se pretează pentru utilizări în instalațiile electrice de exterior,până la -250C.

Figura c) este simbolul unui întreruptor diferențial pentru utilizare generală, protecția fiind inclusă la curenții de impuls(250 A,8/20 µs).

În figura d) avem reprezentat un întreruptor cu protecție inclusă la curenți de impuls mai mari de 250 A, 8/20 µs.

Simbolul din figura e) este pentru un întreruptor diferențial tip G(minim 10 ms întârziere) cu protecție la curent de impuls(3 kA). Pentru instalații care necesită protecția în caz de defect pentru a evita pagubele materiale și a proteja personalul . De asemenea pentru instalațiile cu trasee de cabluri lungi și capacități mari. Sensibile la curent pulsatoriu în toți cei 4 poli.

Figura f) reprezintă un întreruptor diferențial de tip S(selectiv, minim 40 ms întârziere) cu protecție la curenți mai mari de impuls (5kA).Utilizabil ca întreruptor general sau pentru aplicații cu descărcătoare la supratensiune conform ÖVE-EN 1 partea 1 β 12.15.Utilizabil pentru montarea în cascadă cu alte tipuri de RCD-uri cu asigurarea selectivității numai dacă curentul diferențial nominal al RCD-urilor din aval este maxim 1/3 din curentul diferențial al RCD-ului tip S. Sensibil la curent pulsatoriu în toți cei patru poli.

Figura g) reprezintă un întreruptor diferențial sensibil la curent pulsatoriu utilizabil în aplicații unde poate apărea un curent continuu pulsatoriu de defect. Nu este selectiv și nu are temporizare. Protejează numai la curent pulsatoriu, nu și în cazul curentului de defect continuu netezit.

3.5.2.Caracteristici de declanșare(EN 61008)

Caracteristici de declanșare, valori limită ale timpilor de declanșare și selectivitate pentru întreruptoare diferențiale de tip instantaneu protejate la impuls tip „G” și protejate la impuls selectiv tip „S”

Fig 3.6. Caracteristici de declanșare

Indicațiile de utilizare a întreruptoarelor diferențiale în cascadă, ca întreruptor principal și respectiv pe celelalte circuite sunt prevăzute în standardul ÖVE-EN 1, partea 1, cap. 56. Întreruptoarele diferențiale cu întârziere la declanșare de tip G sau S pot fi verificate în funcțiune cu instrumente de măsură convenționale. În acest scop, setările trebuie să fie în conformitate cu instrucțiunile de utilizare ale echipamentelor de testare.

Timpii de declanșare astfel măsurați pot fi mai lungi datorită proceselor de măsurare, în conformitate cu specificațiile producătorului aparatului de măsură. Rezultatele măsurărilor trebuie să se încadreze în limita timpilor de declanșare specificate de producătorul aparatului de măsură.

3.5.3. Protecția diferențială în aplicații cu convertizoare de frecvență

Curenții care trec prin filtrul de rețea (IF) determină o sumă a curenților prin RCD care este diferită de 0 și astfel se realizează o declanșare nedorită.

Fig 3.7. Protecția diferențială în aplicații cu convertizoare de frecvență

Convertizoarele de frecvență se introduc în multe instalații unde este necesară obținerea unei turații variabile. De exemplu: instalații de ridicat, scări rulante, benzi transportoare, mașini de spălat industriale. La acest tip de aplicații apar deseori probleme legate de declanșarea accidentală nedorită a RCD Acest fenomen are următoarea cauză tehnică: datorată proceselor de comutație rapidă din tensiunile înalte rezultă nivele ridicate de perturbații care sunt transmise în rețea atât prin conductoare cât și prin unde electromagnetice. Pentru a elimina această problemă se introduce un filtru de rețea(numit și filtru de intrare sau tip EMV) între RCD și convertizorul de frecvență. Prin condensatoarele de deparazitare ale filtrului se închid curenții la pământ, care pe baza similitudinii cu curenții de defect pot determina o declanșare nedorită a RCD. Același fenomen se produce în cazul montării unui filtru de ieșire între convertizorul de frecvență și motorul de acționare.

Fig 3.8. Caracteristici de declanșare

Această prezentare a modelului caracteristicii de declanșare a unui RCD de 100 respectiv 300 mA ne arată următoarele: în domeniul până la 50 Hz RCD declanșarea conform prescripțiilor(50-100% din IΔn prescris ). În domeniul desfășurat de cca. 100 până la 300 Hz apar dese accidentale datorate utilizării convertizoarelor de frecvență. Deoarece RCD-urile protejate la comunicație „umrichterfest” sunt mult mai puțin sensibile în această zonă decât în zona 50/60 Hz, fiabilitatea instalațiilor crește enorm.

Cum se pot stabili măsurile de protecție în aplicații cu RCD-uri și convertizoare de frecvență?

În Austria se aplică prevederile ÖVE-Beschluss EN 219 care implică pe de o parte că:

Convertizoarele de frecvență trebuie să fie prevăzute cu o protecție maximală de curent care să asigure declanșarea în caz de defect și de suprasarcină,

Și pe de altă parte

Producătorul instalației trebuie să aibă în vedere o egalizare suplimentară a potențialelor (conectarea suplimentară a tuturor părților metalice, de exemplu: convertizor filtru intrare, filtru ieșire, etc. la același potențial ) astfel încât să nu se depășească tensiunea de atingere admisă de 50 Vca sau 120 Vcc (prin trecerea la norma ÖVE/ ÖNORM E 8001-1 se înlocuiește termenul de tensiune de atingere cu tensiunea limită de defect care nu trebuie să depășească 65 Vca sau 120 Vcc).

În acest sens în Germania se aplică VDE 0100 și în Elveția SEV 1000.Măsuri de protecție prin împământare împreună cu RCD-urile

3.5.4.Scheme electrice

Mai jos avem reprezentate schemele întreruptorului diferențial PFIM cu 2 poli respectiv cu 4 poli:

Fig 3.9. Întreruptoare diferențiale PFIM

În cazul întreruptoarelor diferențiale PFNM și CFI6

Fig 3.10. Întreruptoarelor diferențiale PFNM și CFI6

Întreruptoarele diferențiale PFDM au următoarea schema electrica:

Fig 3.11. Întreruptoarele diferențiale PFDM

Fig 3.12 Relee diferențiale PFR., Transformatoare de curent de trecere WFR.

Modulul diferențial atașabil PBHT are schema

Fig3.13. Modulul diferențial atașabil PBHT

Întreruptorul combinat diferențial/automat RCD/MCB, PKNM, 1+Npoli, și întreruptorul combinat diferențial/automat RCD/MCB ,CKN4,1+Npoli au schema electrica.

Fig 3.14

3.5.5. Date tehnice ale întreruptoarelor diferențiale

Datele tehnice ale întreruptoarelor diferențiale se refera pe de o parte la datele de natura electrică și pe de alta la cele de natura mecanică.

Electrice

Execuții în conformitate cu IEC/EN 61008, 61009, 60947-2,

ÖVE E 8601

Norme de testare conform simbolurilor inscripționate

Declanșare Fără întârziere

Tip G 10ms întârziere

Tip S 40 ms întârziere-cu declanșare selectivă

Imun sau nu la impulsuri de curent.

Tensiunea nominală Un 230/400 V, 50HZ

Curenți diferențiali nominali IΔn 10,30,100,300,500 mA

Sensibilitate curent alternativ și/sau curent pulsatoriu

Capacitate nominală la scurtcircuit Inc 10kA

PFIM-63/4/003-G, PFIM-63/4/01-G 6kA

PFIM-63/4/01-S,PFIM-63/4/03-S,

PFIM-63/4/01-S/A,PFIM-63/4/03-S/A,

PFIM-63/4/003-R

Siguranțe fuzibile max. suprasarcină scurtcircuit

Pentru PFIM

In=25-40A 25 A gL 63 A gL

In=63 A 40 A gL 63 A gL

In=80 A 50 A gL 80 A gL

Tip –X, In=40 A 40 A gL 63 A gL

Pentru PFDM 80 A gL 125 A gL

Capacitatea de comutare nominală Im respectiv

Capacitatea de comutare nominală a curentului diferențial IΔm

Pentru PFIM

In=25-40 A 500 A

In=63 A 630 A

In=80 A 800 A

Pentru PFDM 1250 A

Rezistența la tensiunea de impuls Uimp 4kV

Durata de viață electrică >= 4.000 comutări

mecanică >=20.000 comutări

Mecanice

Dimensiuni decupare 45 mm

Dimensiune soclu aparat (înălțime) 80, 85 mm

Lățime aparat 35 mm (2 module),

70 mm (4 module)

Montaj fixare rapidă cu 2 poziții de

înclichetare pe șină conform

EN 50022

Grad de protecție întreruptor incastrat IP 40

Grad de protecție în carcasă specială IP 54

Borne sus și jos cu cap fix și bridă culisabilă

Protecția bornelor la atingere directă

VBG 4, ÖVE-EN 6

Secțiunea conductorului de racordare 1-25 mm2 , 1,5-50 mm2,

2,5-50 mm2

Grosime baretă de interconectare 0,8-2 mm

Temperatură mediu ambiant -25 oC până la +40oC

Rezistența la condiții climatice conform IEC/EN 61008

Tabel 3.1.

3.6. Tipuri de întreruptoare diferențiale

3.6.1. Întreruptoare diferențiale PFIM

Despre acest tip de întreruptoare se poate spune ca sunt întreruptoare pentru protecție la curenți de defect, compatibil ca gabarit și la barete cu alte aparate din Seria P, au clemă dublă, sus și jos, cu cap fix și bridă culisantă. Modul de conectare al întreruptorului este la alegere sus/jos a baretei de interconectare, au spațiu liber în bornă chiar dacă se montează bareta. Contactul auxiliar cu semnalizare la declanșare, universal, utilizabil și la PLS; PKN; Z-A; poate fi montat ulterior, la fel și contact auxiliar Z-HK. Indicatorii de poziție al contactelor sunt reprezentați prin culorile roșu-verde(PFIM-4 poli).

Acest tip de întreruptoare este utilizabil cu lămpi fluorescente uzuale, cu sau fără dispozitive de aprindere(până la maxim 20 buc. pentru fiecare conductor extern). Funcționarea întreruptorului este independentă de poziția de montaj a acestuia, iar declanșarea este independentă de tensiunea rețelei, întreruptorul se poate utiliza pentru protecția la defect sau pentru protecție suplimentară. Partea prin care se face conectarea la rețea este la alegere.

La tipurile având curentul măsurat 80 A (PFIM-80) este necesar a se avea în vedere protecția la suprasarcină, întreruptoarele cu 4 poli pot fi utilizate și ca tripolare. Pentru aceasta se utilizează bornele 1-2, 3-4 și 5-6 și ca bipolare utilizându-se bornele 1-2 și 5-6.

Tasta de verificare „T” se va acționa lunar . Asupra acestui aspect se va atrage atenția personalului de exploatare(Accesorii:eticheta de atenționare autocolantă).Prin acționarea tastei „T” se verifică doar funcția de întreruptor diferențial RCD. Acest test nu înlocuiește măsurarea rezistenței de punere la pământ (RE), nici verificarea stării conductorului de protecție, care trebuie efectuate separat.

Tipul –A: protejează la anumite forme de curenți de defect continuu, pulsatorii(fără netezire),

Tipul –G: siguranță ridicată în funcționare , nu apar declanșări accidentale. Recomandat pentru circuite unde declanșările accidentale pot determina pagube materiale sau umane(ÖVE-EN 1, partea 1, β 12.14).Tipuri speciale pentru aplicații R^ntgen PFIM-…-R,

Tipul –G/A: acționează suplimentar în cazul unor curenți diferențiali continuu care nu sunt neteziți

Tipul S: Întreruptoarele diferențiale selective care funcționează în curent alternativ –S sau sensibile și la curent pulsatoriu –S/A pentru protecție și în cazul unor curenți diferențiali continuu care sunt neteziți recomandat pentru instalații prevăzute cu descărcătoare de protecție la supratensiuni după întreruptorul diferențial(ÖVE-EN 1, partea 1, β 12.15).

Tipul –U: recomandat pentru acționări electrice reglabile cu convertizoare de frecvență de uz casnic, profesionale sau industriale. Se evită declanșările accidentale prin caracteristica de declanșare special adaptată pentru convertizoare de frecvență. Aplicații conform ÖVE-EN 1 și a prevederilor EN 219(1989)VDE 0100, SEV 1000.

3.6.2. Întreruptoare diferențiale PFNM

Întreruptoare diferențiale cu declanșare independentă de tensiunea rețelei, deci pot fi utilizate pentru protecție diferențială și suplimentară(ÖVE-EN 1, Partea 1 β12.3) și acestea au clemă dublă sus și jos, cu cap fix și bridă culisabilă, montarea baretei de interconectare fiind opțională a sus sau jos, existând un spațiu liber în bornă , chiar la montarea baretei de interconectare. Indicatorii de poziție al contactelor sunt reprezentați prin culorile roșu-verde. Contactele auxiliare HR se pot monta ulterior (PFNM – 4 poli)

Tipul – S: recomandat pentru instalații cu descărcătorul de supratensiuni montat după întreruptorul diferențial conform (ÖVE-EN 1, Partea 1, β 12.15)

Tipul –U: se utilizează pentru acționări electrice reglabile cu convertizoare de frecvență pentru uz casnic, profesional și industrial.

Se evită declanșările accidentale prin caracteristici de declanșare special adaptate pentru convertizoare de frecvență. Se utilizează conform ÖVE-EN 1 și prevederilor EN 219(1989).

Dimensiuni(mm)

Fig 3.15. Întreruptor diferențial PFNM.Dimensiuni.

Fig 3.16.Alimentarea întreruptoarelor diferențiale PFNM

3.6.3. Întreruptoare diferențiale CFI6

Sunt întreruptoare diferențiale cu declanșare independentă de tensiunea rețelei , utilizabile pentru protecție diferențială și suplimentară(ÖVE-EN1, Partea 1 β12.3) sunt compatibile cu CLS6, CLS4, compatibile ca gabarite și barete de interconectare cu alte aparate din seria C.

Au clemă dublă sus și jos, cu cap fix și bridă culisabilă, montarea baretei de interconectare este opțională sus sau jos. Este spațiu liber în bornă, chiar la montarea baretei de interconectare. Contacte de semnalizare a declanșării , universale și pentru CLS.,CKN.,Z-A se pot monta ulterior. Indicatorii de poziție al contactelor sunt reprezentați prin culoriile roșu-verde (CFI6- 4 poli).

Întreruptoarele CFI6 sunt utilizabile cu lămpi fluorescente uzuale, cu sau fără dispozitiv de aprindere (până la maxim 20 bucăți pentru fiecare conductor extern).Funcționarea întreruptorului este indiferent de poziția de montare. Declanșarea este independentă de tensiunea rețelei, întreruptorul poate fi utilizat pentru protecție „diferențială” și „suplimentară”.

Întreruptorul poate fi conectat la rețea pe orice parte. Întreruptorul cu 4 poli poate fi uilizat și ca întreruptor tripolar. Pentru aceasta se folosesc bornele 1-2, 3-4 și 5-6. și ca întreruptor bipolar, pentru aceasta se folosesc bornele 1-2 și 5-6,

Butonul de testare „T” se va acționa lunar. Utilizatorul trebuie atenționat asupra acestei obligații(Accesorii: eticheta de atenționare autocolantă)Prin acționarea butonului „T” se verifică numai funcția de protecție diferențială. Acest test nu înlocuiește măsurarea rezistenței de im„T” împământare (RE), nici verificarea stării conductorului de protecție, care trebuie realizat separat.

Tipul –A: Protejează la anumite forme ale curentului diferențial continuu, netezit.

3.6.5. Modul diferențial atașabil PBHT

Prin atașarea modulului diferențial atașabil PBHT la un întreruptor automat modular PLHT rezultă o unitate RCBO (MCCB). Este un modul diferențial atașabil (prin fixare cu șuruburi) pentru 80 sau 125 A (2 poli și 4 poli) avand o flexibilitate ridicată și montaj simplu prin cablarea variabilă. Sursă de alimentare se poate alege neexistand preferinte pentru un anmit tip de sursa. Modulu include contacte auxiliare(1 ND), standard în toate versiunile PHBT.

Domeniile de utilizare sunt multiple pentru diverși curenți nominali și caracteristici ale întreruptoarelor modulare PLHT. Astfel este folosit: pentru aplicații profesionale și industriale și pentru montaj ulterior pe întreruptoare automate modulare PLHT cu 2, 3, 3+N și 4 poli.

Maneta basculantă indică poziția întreruptorului și a declanșatorului.Legătura cu șuruburi cu întreruptorul PLHT poate fi oricând desfăcută deci instalația se poate adapta fără probleme le noile cerințe din exploatare.

Dimensiuni(mm)

Fig 3.21. Modul diferențial atașabil PBHT

Fig 3.22.Posibilități de cablare

Fig 3.23.Montaj PBHT +PLHT

Exemplu de montare: modul diferențial + declanșator de deschidere+ întreruptor automat modular+ contact auxiliar

Fig 3.24. Exemplu de montare

3.6.6. Întreruptor combinat diferențial/automat RCD/MCB, PKNM, 1+Npoli

Întreruptor combinat diferențial/automat RCD/MCB, PKNM, 1+Npoli are declanșare independentă de tensiunea rețelei, este compatibil la barete de interconectare are clemă dublă sus și jos, cu cap fix și bridă culisabilă, bareta de interconectare putând fi montată opțional sus sau jos având spațiu liber în bornă, chiar la montarea baretei de interconectare.

Protecțiea bornelor se face prin legătură spate. Are un mâner de comutare (pentru MCB) care este colorat conform codului curentului nominal. Indicatorul de poziție este la fel ca și la celelalte întreruptoare diferențiale.Ulterior se pot monta multiple accesorii.

Tipul –A: protejează la anumite forme de curenți de defect continuu pulsatoriu(care nu a fost netezit)

Tipul –G: Cu întârziere la declanșare de 10 ms, pentru evitarea declanșărilor accidentale conform ÖVE-E 8601

În Austria recomandat pentru instalații la care declanșările accidentale pot produce pagube materiale sau umane

Dimensiuni (mm)

Fig 3.25. Întreruptor combinat diferențial/automat RCD/MCB, PKNM

Capacitatea de încărcare PKNM-../1N/

Tabel 3.3

Fig 3.26. Caracteristica de declanșare PKN-../1N, caracteristicile B și C

Selectivitatea la scurtcircuit a PKNM-../1N/ în raport cu DIAZED

La scurtcircuit se realizează o intervenție selectivă între întreruptoare PKNM./1N și siguranțele fuzibile montate în amonte până la selectivitate IS[kA] (adică la curenți de scurtcircuit Iks sub Is declanșează doar întreruptorul , iar peste această valoare declanșează ambele aparate).

Tabel 3.4

Caracteristica B de selectivitate la scurtcircuit în raport cu siguranțele fuzibile tip DIAZED

Tabel 3.5.

Caracteristica C de selectivitate la scurtcircuit în raport cu siguranțele fuzibile tip DIAZED

1)Curentul limită de selectivitate Is este sub 0,5 kA

2)Curentul limită de selectivitate Is=capacitatea nominala Icn a întreruptorului combinat RCD/MCB

Selectivitatea la scurtcircuit a PKNM-/1N/ în raport cu NEOZED

La scurtcircuit se realizează o intervenție selectivă între întreruptoarele PKNM./1N și siguranțele fuzibile montate în amonte până la curentul limită de selectivitate Is [kA]

(adică la curenți Iks sub Is declanșează doar întreruptorul, iar peste această valoare declanșează ambele aparate).

Tabel 3.6

Caracteristica B de selectivitate la scurtcircuit în raport cu siguranțele fuzibile tip NEOZED

Tabel 3.7

Caracteristica C de selectivitate la scurtcircuit în raport cu siguranțele fuzibile tip NEOZED

1)Curentul limită de selectivitate Is este sub 0,5 kA

2)Curentul limită de selectivitate Is=capacitatea nominala Icn a întreruptorului combinat RCD/MCB

Selectivitatea la scurtcircuit a PKNM-/1N/ în raport cu NH-00

Tabel 3.8.

Caracteristica B de selectivitate la scurtcircuit în raport cu siguranțele fuzibile tip NH-00

Tabel 3.9.

Caracteristica C de selectivitate la scurtcircuit în raport cu siguranțele fuzibile tip NH-00

1)Curentul limită de selectivitate Is este sub 0,5 kA

2)Curentul limită de selectivitate Is=capacitatea nominala Icn a întreruptorului combinat RCD/MCB

Caracteristica I2t PKNM-./1N/

a)Caracteristica I2t PKNM,Caracteristica B,1+Npoli b)Caracteristica I2t PKNM,Caracteristica C,1+Npoli

Fig 3.27. Caracteristica I2t PKNM-./1N/

3.6.7. Întreruptor combinat automat/diferențial RCD/MCB, CKN4,1+Npoli

Întreruptor combinat diferențial/automat RCD/MCB, CKN4, 1+Npoli are declanșare independentă de tensiunea rețelei, este compatibil la barete de interconectare are clemă dublă sus și jos, cu cap fix și bridă culisabilă, bareta de interconectare putând fi montată opțional sus sau jos având spațiu liber în bornă, chiar la montarea baretei de interconectare.

Tipul –A: protejează la anumite forme ale curentului diferențial continuu, nenetezit

Dimensiuni (mm)

Fig 3.28. Întreruptor combinat diferențial/automat RCD/MCB, CKN4

Fig 3.29. Caracteristica de declanșare

3.7. Accesorii pentru întreruptoare automate, diferențiale

Blocul pentru contacte auxiliare sau de semnalizare poziție este un accesoriu 6 și este reprezentat în figura de mai jos

Fig 3.31 .

Blocul de declanșare la distanță – conține o bobină de declanșare, are o lățime de 1,5 UH, 1UH=17,5 mm. Este montabil în partea stângă a întreruptorului automat și oferă o semnalizare mecanică a poziției. Poate conține cleme de strângere pentru conductori

Fig 3.32.

Bare de alimentare pentru aparate montabile în sir avem reprezentate în figurile de mai jos

1 – pol

Fig 3.33.

bareta cu conectori tip furca pentru 12 aparate

bareta cu conectori tip furca pentru 12 aparate

2 – poli

Fig 3.34.

conectori tip furca pentru 6 aparate

Bareta cu conectori tip furca pentru disjunctoare diferențiale

3 – poli

Fig 3.35.

Conectori pentru 4 aparate

Bareta cu conectori tip furca pentru 4 aparate

Bare cu contacte în furcă – Acestea există sub diferite forme și pentru pasuri (cu pas de 17,5mm sau 8,8mm)de asemenea pentru un număr diferit de poli (monopolare, bipolare, tetrapolare )cu fază la libera alegere sau nu. De asemenea aceste bare pot fi prevăzute cu capace terminale specifice pentru diferitele tipuri existente.

Cleme de conexiuni la bare – pot fi cu contacte în furcă sau cu lamele de contact iar conexiunea poate fi paralelă sau perpendiculară.

Fig 3.36.

Alt accesoriu este carcasa portabilă pentru aparate cu unu, doi sau mai mulți poli, și clemele de nul.

Capac de capăt pentru șina de faza 7

pentru șina monopolara, pentru șina bipolara și tripolara pentru șina tetrapolara.

Piesa de distanțare au o lățime de 9 mm și se montează între aparatele modulare pentru

asigurarea stabilității parametrilor de funcționare

Fig 3.37.

Piesa de egalizare Se utilizează pentru alimentarea înălțimii aparatelor modulare fața de

întreruptoarele de putere

Fig 3.38.

Alte accesorii :

Contacte auxiliare pentru montaj ulterior pe stânga Z-HK 248432

Contacte semnalizare declanșare

pentru montaj ulterior pe dreapta Z-NHK 248434

Dispozitiv de reanclanșare automată Z-FW/BAS 248295

Z-FW/LP 248296

Cutii TC-2 870001400

TC-4 870001401

Borne suplimentare 35mm2 HA7-ZK35 751942199

Etichetă atenționare Z-HWS 180503221

Barete de interconectare la cerere

Modul de declanșare de la distanță Z-FAM 248293

Borne suplimentare 35mm2 HA7-ZK35 751942199

Accesorii pentru modulul diferențial atașabil PBHT

Cablurile flexibile de conectare standardizate(pentru conectarea la PLHT) sunt preambalate după cum urmează:

2 poli 80 A 2×16 mm2 (de 400 mm)

4 poli 80 A 4×16 mm2(de 400 mm)

2 poli 125 A 2x35mm2(de400 mm)

4 poli 125 A 4x35mm2(de 400 mm)

Accesorii pentru PBHT

Declanșator de deschidere Z-PBHT-ASA

Se poate monta ulterior

Indicator de poziție contacte roșu – verde

Posibilitate de montare a etichetelor

Domeniu larg al tensiunii de lucru

Atenție la valoarea puterii necesare pentru sursa de tensiune PBHT-ASA/24: 90 VA minim

Șuruburi de montaj incluse PBHT→PBHT-ASA→PLHT

Accesorii pentru întreruptorul combinat diferențial/automat RCD/MCB, PKNM, 1+Npoli

Contacte auxiliare pentru montare ulterioara ZP-AHK 248436

Contacte de semnalizare a declanșării

pentru montare ulterioară ZP-NHK 248437

Declanșator de deschidere ZP-ASA/.. 248438,248439

Capac protecție borne TC-2 870001400

Borne suplimentare 35mm2 HA7-ZK35 751942199

Dispozitiv de blocare HA7-SPE 750960510

Etichetă atenționare Z-HWS 180503221

3.8. Protecția diferențiala a branșamentelor electrice

De ani buni la branșamentele 8 noi și la  cele modernizate se utilizează în locul vechilor firide de branșament din bachelita sau metalice, blocuri de măsura și protecție (BMP). Acestea se construiesc în variante monofazate și trifazate.

În acest subcapitol ne referim la protecția diferențiala. BMPM (monofazate) și BMPT (trifazate) sunt de regula echipate cu întreruptoare monofazate/trifazate diferențiale.

Acestea asigura următoarele protecții:

– electromagnetica – maximala de curent

– diferențiala

              In schema următoare prezentam informațiile esențiale legate de funcționarea celor doua protecții.

Fig 3.39.Funcționarea protecției electromagnetice și a celei diferențiale

            Menționam ca de regula în amonte de BMP rețelele stradale sunt de tipul TNC la care nulul de lucru este cunun cu cel de protecție având denumirea PEN. În aceste rețele principala măsura de protecție împotriva electrocutărilor prin atingere indirecta o constituie legarea la nul (la PEN).

             În interiorul BMP se separa nulul de lucru de nulul de protecție astfel încât în aval de acest echipament schema este de tipul TNS. Caracteristica acestei scheme este aceea ca avem doua conductoare de nul: nulul de lucru notat N si nulul de protecție notat PE

            În cazul branșamentelor vechi echipate cu siguranțe chiar daca în aval de firida de branșament aveam (daca aveam) schema de tip TN C S nu prea conta daca se respectau funcțiile nulului de lucru N și ale celui de protecție PE și nu prea conta daca cele doua conductoare erau menținute izolate (separate) în toata instalația interioara. Adeseori borna de nul de lucru a aparatelor era legata când la nulul de protecție când la nulul de lucru, uneori cele doua nuluri erau legare împreuna în doze sau doar se atingeau. În toate aceste situații receptoarele electrice funcționau normal. În schimb gradul de securitate al instalației avea serios de suferit.

                În situația instalațiilor vechi cu izolația conductoarelor de faza slăbita sau chiar străpunsa puteau exista scurtcircuite monofazate cu pământul de mare rezistivitate (puneri la masă) care nu îndeplineau condițiile de  a fi “văzute’ (sesizate) de siguranțele din tabloul de interior și nici de cele din firida de branșament.  Ani de zile energia se scurgea la pământ prezentând un important factor de risc de electrocutări și incendii.

                Noua echipare a BMP elimina aceste neajunsuri astfel încât întrerupătorul diferențial declanșează aproape instantaneu în următoarele situații:

– se ating nulul de lucru N cu cel de protecție PE fie în doze fie pe traseu daca izolația conductoarelor este deteriorata. Evident cazul cel mai neplăcut este când cele doua conductoare de nul sunt legate din neatenție sau din neștiința împreuna

– izolația nulului de lucru N si acesta face intra în contact cu elemente legate la pământ. Cazul cel mai grav este când nulul de lucru este direct legat la masa aparatelor electrice sau la priza de pământ a instalației interioare.

– când este racordat un receptor într-o priza care are legat nulul de protecție la borna destinata nulului de lucru. In lipsa receptorului electric instalația rămâne sub tensiune (daca evident nu mai exista alte anomalii) pentru ca se îndeplinește condiția de separare a celor doua muluri N si PE.

– când se deteriorează izolația receptoarelor electrice sau a rețelei interioare și apare o punere accidentala la masa (un scurtcircuit)

           În condițiile în care foarte multe instalații interioare sunt într-o stare precara sau prost executate montarea BMP – urilor generează multe neplăceri obligând proprietarul instalației sa i-a masuri pentru eliminarea deficientelor. Aceasta “obligare” se face cu mulți nervi fiind adesea însoțita de un nesfârșit șir de sesizări legate de presupusa “proasta funcționare a BMP”. Argumente de genul: “ înainte nu am avut aceste probleme ” sunt la ordinea zilei.

            Cu toate problemele generate, protecția diferențiala este foarte necesara ferindu-ne atât de accidente prin electrocutate cat și de producerea unor incendii. În  cazul ideal simultan ce modernizarea branșamentelor este necesar ca proprietarii imobilelor să-și finanțeze revizia/reparația instalației interioare.

1 ing. Mauriciu SUFRIM- De ce protectii moderne impotriva tensiunilor accidentale din instalatii electrice de joasa tensiune?,Revista Electricianul nr. 4/2002

2 Dumitru Asandei – Protecția Sistemelor electrice, Matrix Rom, București

3 Hoble Dorel, Cheregi Gabriel – Instalații electrice, Editura Universității din Oradea,

2004

4 Borza Ioan – Instalații electrice. Materiale și aparate electrice: date de proiectare,

Universitatea Politehnică, Timișoara,1996

5- *** – Catalog Moeller 2002/2003 – Comutație și protecție

6. *** – Catalog Chorus – Gewiss 2007,

7. *** – Catalog Schneider Electric 1999/2000 – Distribuția electrică de joasă tensiune

8 http://stoianconstantin.files.wordpress.com/2007/12/functionarea-bmp1.jpg, accesat în 15.02.2008

CAPITOLUL IV. CALCUL ECONOMIC

4.1. INTRODUCERE

Protecția diferențiala este foarte necesara ferindu-ne atât de accidente prin electrocutate cat și de producerea unor incendii. În  cazul ideal simultan ce modernizarea branșamentelor este necesar ca proprietarii imobilelor să-și finanțeze revizia/reparația instalației interioare.

Orice firmă are nevoie de fundamentarea atât a alocării bugetului de marketing cât și a elaborării strategiilor și programelor de marketing.

Măsurarea potențialului pieței și al vânzărilor proprii, ca și determinarea cotei de piață și a altor indicatori derivați, reprezintă elemente importante indispensabile ale unui sistem informațional de marketing. Pe baza acestora pot fi dezvoltate previziunile de vânzări; pot fi formulate obiective precise de vânzări pe sectoare ale firmei și pe oameni și pot fi evaluate gradele de realizări ale acestor obiective.

Atunci când apare un produs sau o tehnologie nouă, care este oferită spre cumpărare, clientul potențial dacă este interesant face o comparație cu sistemul pe care îl folosește în prezent.

Așa cum s-a arătat mai sus, în multe domenii elementele fuzibile au fost înlocuite de multă vreme cu siguranțe automate. Denumirea este depășită, deoarece pe vremuri siguranțele automate înlocuiau siguranțele fuzibile în soclurile cu filet. Astăzi ne referim de fapt la întreruptoare automate de protecție.

Acestea au avantajul că, după îndepărtarea defectului, pot fi reconectate imediat. La nevoie, pentru lucrări de întreținere sau reparații la instalația electrică, pot fi utilizate ca un întreruptor obișnuit. Siguranțele fuzibile și întrerupătoarele automate de protecție protejează rețeaua contra suprasarcinilor și scurtcircuitelor, evitând incendiile și alte pagube costisitoare, dar nu asigură protejarea persoanelor. În schimb, întrerupătoarele de protecție la curent rezidual (FI / RCD) protejează persoanele contra electrocutărilor

Un element important, de pildă, pentru clientul potențial, în ce privește noul tip de siguranță, cât și pentru firmă în ce privește dezvoltarea cererii pentru noul tip de siguranțe, îl constituie prețul de vânzare al noului produs.

Astfel pentru determinarea prețului de vânzare se poate folosi, de exemplu, analiza marginală a cererii și ofertei.

4.2. SISTEMELE DE PROTECȚIE PRIVITE CA PRODUS

Privind sistemele de protecție ca pe niște produse, acestea trebuie abordat din mai multe puncte de vedere, conturându-se concepțiile următoare :

1. Concepția integratoare asupra produsului privește produsul ca un sistem complex de componente materiale și imateriale, de natură informațională și subiectivă:

a) componente materiale (corporale): proprietățile și caracteristicile produsului determinate de substanța materială tangibilă (ex: aspect, culoare, formă, conținut, greutate, densitate)

b) componente imateriale (acorporale): sau fără suport material nemijlocit (ex: nume, marcă, preț, instrucțiuni de utilizare, protecția legată de brevet)

c) comunicații referitoare la produs: ansamblul informațiilor transmise de producător sau comerciant consumatorului potențial (ex: efectuare acțiunilor de reclamă și publicitate)

d) componente subiective: imaginea pe care consumatorul o are asupra produsului (ex: reprezentări mentale de natură cognitivă, afectivă, socială, personală privind produsul)

2. Concepția valorică

a) produsul are valoare dată de costurile necesare pentru producerea sa

b) expresia în bani a valorii mărfii este prețul

c) produsul adus pe piață trebuie să demonstreze că are atât valoare cât și valoare de întrebuințare, dată de utilitatea sa (ex: raportul calitate/preț)

3. Concepția funcțională

a) produsul are o sumă de funcții pe care le îndeplinește pentru satisfacerea nevoilor

b) prin funcțiile pe care le are produsul are o anumită utilitate (valoare de întrebuințare) pentru consumator (ex: Aspiratorul are principala funcție de a aspira praful, prin acesta este util în efectuarea curățeniei în locuințe sau alte spații)

4. Concepția privind statutul schimbător al produsului pe piață

a) produsul se uzează moral (nu mai este modern și performant)

b) produsul poate avea statutul de nou sau de vechi pe piață (ex: televizorul alb-negru și televizorul color).

Concepțiile prezentate anterior caracterizează produsul din mai multe unghiuri, care definesc de fapt produsul total.

În accepțiune aconomică, produsul este considerat un bun destinat schimbului. Atunci când produsul devine un element al ofertei, pe piață, capătă statut de marfă. Produsul devine marfă și se realizează numai după ce este supus actului de vânzare/cumpărare pe piață.

4.3. ANALIZA PIEȚEI

a)Identificarea pieței

În România, cererea de sisteme electrice de protecție tot mai performante a crescut o data cu trecerea timpului și cu dezvoltarea tehnico-științifică..

Românii au început încet încet să conștientizeze importanța folosirii unor sisteme de protecție cât mai sigure,dar și mult mai ușor de folosit.

b)Caracterizarea pieței (a produsului generic)

Din punct de vedere al cererii este important atât prețul cât și calitatea și ambalajul. În continuare, totuși piața va pune din ce în ce mai mult accent pe calitate, fiind dispusa în timp, chiar să plătească mai mult pentru a obține un produs superior din punct de vedere al durabilitǎții, eficienței în utilizare, protecției. La rândul lor, producătorii vor încerca sa ofere produse mai sofisticate care sa aducă un plus privind caracteristicile celorlalte.

Schimbǎrile economice și politice care au marcat Europa Centralǎ și de Est în anii ’90 au creat piețe competitive acolo unde anterior existau doar economii planificate. În timp consumatorii decid asupra mărcii lider. Concurenta se da între mǎrcile disponibile: Legrand, Schneider , Merlin Gerin ,AEG , Gewiss și prin structurarea pe criteriul cantității.

c).Segmentarea pieței

Organizațiile care operează pe piețele bunurilor de consum și bunurilor comerciale nu se pot adresa tuturor cumpărătorilor de pe aceste piețe sau, cel puțin nu la toți cumpărătorii în același mod. Cumpărătorii sunt foarte numeroși, foarte risipiți și foarte variați în ceea ce privește nevoile pe care le au și tehnicile la care recurg atunci când achiziționează un produs.

Firmele diferă semnificativ în funcție de capacitatea de a servi diferite segmente de piața. Decât să încerce sa concureze pe o piața întreaga, uneori împotriva unor concurenți mai autentici, fiecare firma trebuie sa identifice partea de piața pe care o poate servi cel mai bine. Segmentarea este astfel un compromis între presupunerea greșita conform căreia toți oamenii sunt identici și cea neeconomica potrivit căreia pentru fiecare persoana este nevoie de un efort special de marketing.

Deoarece cumpărătorii au nevoi și dorințe unice, fiecare cumpărător reprezintă în mod potențial o piața separata. În mod ideal, un ofertant ar putea sa elaboreze un program de marketing pentru fiecare cumpărător.

Segmentarea pieței se face în funcție de criteriile: sociodemografice, psihografice, geografice, economice și comportamentale.

Din punct de vedere geografic vânzările sunt concentrate în marile orașe unde cererea consumatorilor este ridicata. Aici se evidențiază municipiul București unde competiția poate fi numita acerba fără să se exagereze câtuși de puțin.

Cumpărătorii cu venituri medii și mari preferă sau optează în timp pentru o anumita marca pentru care raportul preț – calitate este foarte important. El diferențiază o anumita marca pentru care manifesta fidelitate atâta timp cât producătorii mențin sau îmbunătățesc standardele inițiale pentru care consumatorii au optat pentru acel produs.

c)Elemente care influențează vânzarea produsului

Marca este alcătuita din :

– numele de marca, format din cuvinte sau cifre care joaca rolul unui stimul auditiv;

– semnul de marca (emblema), format dintr-o imagine, un desen sau o reprezentare grafica care joaca rolul de stimul vizual;

Se dorește ca atât numele cat și emblema să-i determine pe consumatori să înțeleagă că prin cumpărarea produsului ei vor fi cei mai buni. Cei mai buni în sensul ca vor fi conștienți de calitatea produsului și de protecția oferită.

Ambalajul îndeplinește o funcție vitala pentru majoritatea produselor. El protejează bunurile, ajuta la menținerea proprietăților produselor .De asemenea ambalajul conține date asupra produsului, a modului de utilizare, adresa și numărul de telefon al producătorului și alte date importante.

Reclama. Promovarea produselor face parte din cele patru componente ale mixului de marketing. Acest lucru se datorează importantei pe care o are promovarea în vânzarea produsului. Afirmația ca "Promovarea este 99% inspirație si 1% munca", descrie cel mai bine promovarea în marketing.

Promovarea marcii se va realiza prin următoarele forme:

– anunțuri publicitare în reviste destinate femeilor în fiecare săptămână.

– fise plasate în centrele de distribuție

– pe site–uri adresate oamenilor de afaceri

– reclama televizata.

d) Configurarea pretului

Uneori prețul care ar putea sa para prea ridicat, dar el are o acoperire în costurile de producție și nu ar trebui sa afecteze cererea acestui produs, care datorita calităților deosebite se spera a fi cel mai bine vândut. Oamenii iși vor da seama ca însușirile sale deosebite ating și chiar depășesc nivelul prețului. Bineînțeles că intermediarul care distribuie produsele primește și el ceva din activitatea sa ceea ce se reflectă în preț sub forma adaosului.

4.4. ANALIZĂ PRACTICĂ

Consideram un apartament cu doua camere și o bucătărie și ne propunem să schimbăm siguranțele fuzibile existente pentru a adapta siguranța apartamentului la evoluția tehnicii și pentru a avea o protecție mai buna atât a oamenilor cât și a aparatelor electrice.

Considerăm de asemenea că apartamentul avea dinainte două circuite, unul pentru prize și unul pentru iluminat. Conductoarele fiind de aluminiu cu secțiunea de 2,5 mmp.

Astfel consideram ca 10A pentru circuitul de iluminat este suficient pentru că asigura 20 de becuri de 100W. Pentru circuitul de prize 16-20 A și se va construi un circuit separat pentru mașina de spălat pentru care vom lua tot 16 A ceea ce e suficient. În multe situații mașina de spălat este folosita în circuitul de prize. Aceasta presupune o valoare mai mare a siguranței care protejează acest circuit. Dezavantajul este acela că în cazul în care siguranța decuplează nu va mai rămâne alimentat nici unul din aparatele electrice folosite.

Calculele se fac și pentru viitor nu numai pentru aparatele electrice existente în apartament. Aceasta deoarece în viitor e foarte posibil sa mai apară alte electrocasnice, de obicei care consumă mai puțin. Din această cauză e necesar sa se lase aproximativ 10% în plus.

Siguranțele se pun nu numai în funcție de consum ci și de conductoare. Conductoarele cele mai folosite sunt din cupru sau din aluminiu și în funcție și de aceasta și de alți parametrii este importantă și secțiunea acestora.

Într-un apartament se depășește 25A, 5.5 kW, doar daca mașina de spălat este pe încălzire, fierul de călcat în priza și merge și aspiratorul lucru care nu se întâmplă în practica. Alte electrocasnice de putere nu sunt de regula. Totuși daca avem încălzire sau plita electrica trebuie redimensionata instalația.

Dacă se va pune un diferențial pe toata casa, adică pe prize (forță) și pe lumină, iar apoi câte un bipolar pe fiecare circuit în parte ar fi una dintre soluții, cu toate ca generalul de pe scara ar trebui sa fie 25 A, iar daca tu bagi în casa 25 A atunci acolo ce mai pui ca 30 A nu mai merge ca-i prea mare.

Mulți fac așa din cauza costului la diferențiale care e de vreo 100 lei fata de 20 lei bipolarul. Altă soluție este să se pună diferențiale peste tot, dar probabilitatea de a te curenta la iluminat e mult mai mica decât la prize. Deci se poate pune siguranță diferențială pe priza de 20 A, alta pe circuitul mașinii de spălat de 16 sau 20 A (trebuie consultată cartea tehnica apoi se calculează curentul) și pe circuitul de lumina de 16 A bipolar .

Firmele cele mai mari producătoare de sisteme de protecție sunt: Legrand, Schneider , Merlin Gerin ,AEG , Gewiss. Cele mai des întâlnite sunt Legrand. Părerea multora este ca cele mai bune siguranțe ar fi Legrand, după ei ar fi Schneider. Amândouă sunt franțuzești și se lupta între ei. Moeller sunt mai slabe, mai ieftine, dar se încadrează în gama de calitate.

Având în vedere faptul ca prețul unui întrerupător diferențial este aproximativ egal cu al unui disjunctor diferențial (100 – 120 RON) , iar cel al unui disjunctor automat tip faza + nul este de circa 20 – 25 RON , pentru locuințele cu instalații electrice mai modeste se poate folosi un întrerupător diferențial pentru protecția mai multor circuite în locul disjunctoarelor diferențiale (cate unul pe fiecare circuit).

Avantaje: se realizează o reducere a costurilor și a dimensiunii tabloului electric (un disjunctor automat ocupând 1 modul , iar unul diferențial ocupând 2 module) .

Dezavantaje : în cazul unui defect pe oricare din circuite întrerupătorul diferențial va declanșa , deconectând toate circuitele pe care le protejează, iar identificarea circuitului defect facondu-se prin tatonari decuplând toate disjunctoarele automate și cuplându-le apoi pe rând observând la care din ele va decupla din nou diferențialul

Protejarea întregii aparaturi electrocasnice și electronica la supratensiune cu numai 50–60 RON (în plus fata de costul aferent protecției diferențiale).

În general aparatele electrocasnice (monofazate – 220 V) rezista pana la o tensiune de maxim 240 V . În mod accidental , în rețeaua de alimentare poate apărea o tensiune mai mare (380 V) ; datorita unei racordări sau manevre greșite pe traseul de alimentare sau în postul trafo cu ocazia anumitor intervenții) ducând la distrugerea aparatelor electrice, chiar daca aceasta tensiune mai mare (supratensiune) durează doar câteva secunde.

Protecția la supratensiune se poate realiza folosind un releu OVP . Acesta va declanșa la o tensiune cuprinsa între 260 – 280 V , timpul de declanșare fiind sub 0,2 secunde .

Dimensiune = 1 modul de 17,5 mm . Nu are limita la puterea racordata. Este echipat cu un indicator luminos (LED) , care indica buna funcționare (și totodată prezenta tensiune).

Din schema alăturata se observa ca releul OVP funcționează doar asociat cu un întrerupător diferențial.

Concluzie : Cu circa 150 – 180 RON în plus fata de costul unui tablou clasic echipat doar cu disjunctoare (siguranțe automate) va asigurați protecția atât a personalului împotriva electrocutării (diferențiala) cat și a tuturor aparatelor electrice la supratensiune.

Fig 4.1.

Documentația economică a proiectului stabilește valoarea exactă a obiectivului și obiectelor proiectate , permițând decontarea lucrărilor realizate de câtre executant.

1 http://www.e-scoala.ro/comunicare/concept_produse.html, accesat în 22.02.2008

2 http://www.e-referate.ro/referate/Substante_peliculogene,_lacuri_si_vopsele2007-05-09.html,

accesat în 25.02.2008