Srovės skirtuminės apsaugos tyrimas (laboratorinis darbas)
Laboratorinis darbas Nr 2
SROVĖS SKIRTUMINĖS APSAUGOS TYRIMAS Darbo tikslas: Susipažinti su apsauginio išjungimo realizavimo principais, ištirti srovės skirtuminės apsaugos aparato, kitaip vadinamo nuotėkio rele, (SSA) 30YP-25 veikimą. Darbo užduotis: 1. Išnagrinėkite SSA 30YP-25 schemą; 2. Išsiaiškinkite, kaip veikia aparatas; 3. Susipažinkite su nulinės sekos srovės transformatoriaus konstrukcija; 4. Išbandykite, kaip veikia aparatas 30YP-25, kai objektas įžemintas ir neįžemintas; 5. Eksperimentu nustatykite minimalią aparato poveikio srovę ir jo veikimo laiką;
- Apskaičiuokite kritinę srovės nuotėkio grandinės varžą.
Stendo aprašymas
- Laboratorinį stendą sudaro 230V vienfazio tinklo su įžeminta neutrale maketas, aprašytas laboratoriniame darbe „Elektros įrenginių įnulinimo efektyvumo tyrimas”. Papildomai šiame stende, tarp gnybtų AN ir A’N’ (l pav.), sumontuotas srovės skirtuminės apsaugos aparatas 30YP -25, kuriame esančios relės kontaktas VR įjungtas į stendui įtampą įjungiančio magnetinio paleidiklio MP ritės valdymo grandinę.
Apsauginio išjungimo aparatas –srovės nuotėkio relė (SSA) susideda iš maitinimo (M) ir stiprinimo (S) blokų, sumontuotų ant atskirų plokštelių, ir nuotėkio srovės transformatoriaus (TA). Poveikio srovės nustatymui, tarp A’ ir N’ gnybtų sudaryta nuotėkio grandinė, kuria tekančią srovę In galima išmatuoti miliampermetru. Ši grandinė įjungiama mygtuku SB3.
Darbo eiga: 1. Išbandykite, kaip veikia nuotėkio relė 30YP-25 dviem atvejais:
- kai šviestuvo korpusas yra įžemintas;
- kai šviestuvo korpusas neįžemintas, bet prie jo prisiliečia žmogus, esant pažeistai fazės izoliacijai.
Kai objektas įžemintas, srovės skirtuminė apsauga išbandoma taip: objektas prijungiamas prie gnybtų A’N’ per automatinį jungiklį QF ir įžeminamas. Perjungikliu SA5 nustatoma bet kokia įžeminimo varža. Mygtuku SB1 įjungiama įtampa, o jungikliu SA6 – srovės skirtuminės apsaugos aparato maitinimas. Mygtuku SB2 imituojamas izoliacijos pažeidimas, t.y.sujungiama fazė su šviestuvo korpusu ir stebima, kaip greitai relė atjungs jos kontroliuojamą įžemintą objektą. Atliekant antrąją bandymo dalį, nuo šviestuvo korpuso atjungiamas įžeminantis laidas ir mygtuku SB4 įjungiamas rezistorius, imituojantis korpusą liečiančio žmogaus varžą (2000Ω). Vėl stebima, ar atjungiama įtampa ir per kiek laiko. 2. AIA suveikimo srovė nustatoma taip: rezistoriaus RP rankenėlė pasukama į kraštinę kairę padėtį, kas atitinka mažiausią nuotėkio srovę. Įjungiamas jungiklis SA6, nuspaudžiamas mygtukas SB3 ir stebima nuotėkio srovė. Iš lėto sukant rezistoriaus RP rankenėlę į dešinę, didinama nuotėkio srovė tol, kol magnetinis paleidiklis MP atsijungs. Tuo momentu užfiksuota srovė gali būti srovės skirtuminės apsaugos aparato minimali poveikio srovė, kad tuo įsitikinti, reikia nekeičiant RP rankenėlės padėties, SB1 mygtuku vėl įjungti įtampą, nuspausti mygtuką SB3 ir stebėti – ar kiekvieną kartą yra atjungiamas objektas. Jeigu neatjungiamas – reikia šiek tiek padidinti nuotėkio srovę.
Ataskaitos turinys.
- Aprašykite Jums žinomus apsauginio atjungimo aparatus.
- Paaiškinkite nuotėkio srovės relės veikimą, nulinės sekos transformatoriaus konstrukcijos ypatumus.
3. Panaudodami nustatytą minimalią poveikio srovę, apskaičiuokite, kokia gali būti didžiausia lietimo grandinės varža, jeigu korpuse yra fazinė įtampa. 4. Remdamiesi gautais rezultatais pateikite išvadas apie tirtos apsaugos tinkamumą ir jos parametrų atitikimą EĮĮT reikalavimams TN, TT ir IT tinkluose.
ATASKAITA
Darbo eiga: Nustatėmė apsauginio aparato jautrumą, tam tikslui panaudojamas testo mygtukas SB, kurio varžą galima keisti. Šiuo metu varža nustatyta maksimali, nuotėkio srovė Inuot = 7mA, tai atitinka nuotėkio grandinės varžą, R = U/Inuotek = 230/7 = 32kW, prie tokios srovės tiriamas apsauginis aparato atjungimas, bet jis neveikė. Mažiname palietimo grandinės varžą ir didiname nuotėkio srovę iš lėto, prie 10mA, apsauga suveikė, tai atitinka to aparato skirtuminę srovę. Ar aparatas veiks jei bus trumpas jungimas grandinėje (pas vartotoją)? Grandinėje teka I = 29A, o apsaugos aparatas neveikia, todėl kad per transformatorių prateka Itr.j.. Padidiname nuotėkio srovę, apsaugos aparatas suveikė, trijų bandymų laikas t3 = 0.05s, vieno bandymo laikas t = 0.016s. Kai trumpo jungimo srovė teka per žemę, nėra jokio išlaikymo t.y. srovės nuotėkio relė suveikia akimirksniu. Apeiname apsauginę relę, grandinė atsijungia per t = 0.03s.
1.Apsauginio atjungimo aparatai skirstomi pagal tai, į kokį parametrą jie reaguoja. Jie gali būti reaguojantys į korpuso potencialą žemės atžvilgiu, į įžemėjimo srovę, į nuotekio srovę, fazės įtampą žemės atžvilgiu, operatyvinę srovę ir pan.. 2. Jeigu apkrovos grandinėje nuotėkio srovė pakankamai maža, vykdymo relė P neveikia. Nuotėkio srovei viršijus aparato jutimo ribą srovės transformatoriaus antrinėje apvijoje atsiranda signalas, atsiranda nulinės sekos srovė 3Io ir per vykdymo relę P prateka srovė Ip. Ši srovė, pasiekusi suveikimo relės srovės reikšmę arba viršijus ją, iššaukia apsauginį apsaugomo ruožo atjungimą nuo maitinimo šaltinio. Nulinės sekos transformatorius grandinėje veikia kaip signalizatorius, transformatoriaus magnetolaidis apima visus tinklo laidus, kurie veikia šiuo atveju kaip pirminė transformatoriaus apvija. 3. Jeigu korpuse yra fazinė įtampa 230V, minimali poveikio srovė yra 10mA, tai:
Imin = Ul/Rh; Rh = Ul/Imin, Rh = 230/0.01 = 2.3kW
Išvados. Remdamiesi gautais rezultatais galima padaryti išvada, kad tirtos apsaugos atitinka EIĮT reikalavimus TN, TT ir IT tinkluose. Kad galėtumę panaudoti skirtuminės srovės apsauga TN-C tinklo sistemose, turime įvykdyti būtiną sąlygą – darbinis nulis turi būti pilnai izoliuotas nuo korpuso. Kai tokia sąlyga įvykdoma, tai suminis srautas ΔΦ yra lygus 0. Jei įvyksta srovės nutekėjimas, tai dėl srovės nuotekio relės šerdyje atsiranda skirtuminis srauto pokytis Φ2, kuris sukuria magnetinį lauką ir kurio pagalba yra atkertama grandinė relės viduje – nutrūksta srovės grandinė. Pagal formulę 
galime rasti įtampos dydį, kuris tektų žmogui prisilietus prie įrenginio korpuso. Čia: Zs – grandinės „fazė-nulis“ kilpos varža (apie 0,3Ω) IN – skrtuminės srovės apsaugos aparato suveikties srovės UL – leistinoji ilgalaikė saugi įtampa (50V)
Laboratorinio darbo metu, tirdami skrtuminės srovės prietaisą nustatėme, kad jo poveikio riba yra, kai srovės nuotėkis pasieka 10 mA vertę. Vadinasi:
0,3Ω * 10mA = 3mV,
3mV < 50V.
Tokios skirtuminės srovės suveikties prietaisas TN-C tinklo sitemoje tinka idealiai, nes palietimo įtampa spėja paiekti vos 3mV vertę, o apsauginis aparatas jau atkerta srovės grandinę ir žmogus lieka nesužalotas.
IT sistemoje pilnai galime naudoti ir išnaudoti visas skirtuminės srovės įrenginio apsaugos galimybes, bet tik įvykdžius būtinas sąlygas: nulinis laidas negali turėti ryšio su įrenginio korpusu (įrenginys neinulintas), visų fazių izoliacijos varža turi būti normose (atitikti EĮĮT reikalavimus) bei įrenginio pasyviosios dalys turi būti sujungtos su vietiniu įžeminimo įrenginiu.
TT sistemoje būtina naudoti vietinius įrenginių įžemintuvus. Šioje sitemoje fazinių laidų izoliacijos varžos jokio vaidmens neatlieka (priešingai nei IT sistemoje). Kuomet šioje sitemoje naudojama srovių skirtuminė apsauga, tada sąlyga yra:
Čia: 
– įrenginio vietinio įžemintuvo varža
– skirtuminės srovės įrenginio suveikimo srovė
– maksimali leistina prisilietimo įtampa
Mūsų laboratorinio darbo metu, tirtos srovės nuotekio relės poveikio riba buvo išmatuota kad yra lygi 10mA. Pasinaudodami aukščiau paminėta formule, mes galime rasti įrenginio vietinio įžemintuvo varžos dydį, prie kurio maksimali leistina ilgalaikio prislietimo įtampa neviršys nustatytos vertės. Tarkime, kad mūsų ilgalaikė leistina prisilietimo įtampa lysi 50V. Tuomet:
Vadinasi, naudodami tokio jautrumo skirtuminės srovės apsaugą, mes galime įrenginį įžeminti su labai didelės varžos įžemintuvu (siekiančiu beveik 500W vertę) ir nebijoti, kad kol skirtuminė srovių apsauga suveiks, bus viršyta ilgalaikė leistina prisilietimo įtampa.