5 .elektripaigaldiste kaitse 2013 · liigtemperatuur võib tekkida nt elektritarviti liigkoormusest...

Raivo Teemets 5. Elektripaigaldiste kaitse 1

5.ELEKTRIPAIGALDISTE

KAITSE

Üldnõuded elektripaigaldise ohutuseleSulavkaitsmed.

Kaitselülitid.


� 1. ÜLDNÕUED ELEKTRIPAIGALDISE OHUTUSELE

Elektriohutusseaduse § 5 järgi tuleb elektripaigaldist� projekteerida, � ehitada, � katsetada, � remontida, � hooldada ja � kontrollida nii, et see ettenähtud otstarbel kasutamise korral ei

ohustaks inimest, vara ega keskkonda.


Elektripaigaldistes on tegemist kahe põhiohuga:� elektrilöök,� liigtemperatuur.

� Elektrilöök - kahjulik (patofüsioloogiline) toime, mida põhjustab inimese või looma keha läbiv elektrivool.

� Liigtemperatuur võib tekkida nt elektritarvitiliigkoormusest või rikkest (lühis, maaühendus) tingitud voolujuhtivaid osasid läbiva liigvoolu tagajärjel ja põhjustada nt põletusi või tulekahju.


1.1. Elektrilöögikaitse

Kaitseks elektrilöögi eest tuleb kasutada vastavalt kohaldusvõimalustele järgmisi kaitseviise:

� kaitse otsepuute eest, � kaitse kaudpuute puhul, � ühildatud otse- ja kaudpuutekaitset.


� Kaitse otsepuute eest (põhikaitse) võidakse saavutada 2 viisil:

� inimese või looma keha läbida võiva voolu tekke takistamisega,

� inimese või looma keha läbiva voolu piiramisega allapoole elektrilööki põhjustavat väärtust.

� Kaitse kaudpuute puhul (rikkekaitse)� rikkevoolu tekke takistamisega,� rikkevoolu piiramisega allapoole elektrilööki põhjustavat

väärtust,� toitepinge automaatse väljalülitamisega,� potentsiaaliühtlustuse kasutamisega.


� Nimetatud kaitsevõtteid võib kasutada ka mitmel viisil kombineeritult.

� Igal juhul peavad aga kõigis elektripaigaldistesolema kasutusel mõlemad kaitseviisid , nii põhi-kui ka rikkekaitse.

� Eriti ohtlikes oludes (märja ümbruse, välisolude jms korral) tuleb aga ette näha veel lisakaitse , mida madalpingepaigaldistes realiseeritakse rikkevoolukaitselülititega .


1.2. Üldnõuded liigtemperatuurikaitsele

� Inimesi, koduloomi ja omandit tuleb kaitsta pingestatud juhti läbivast liigvoolust tingitud liigtemperatuuri ja elektrodünaamiliste jõududega esilekutsutavate kahjustuste eest.

� Elektripaigaldis tuleb ehitada selliselt, et kõrge temperatuur ega elektrikaar ei põhjustaks põlevainete süttimisohtu . Elektriseadmete normaaltalitlusel ei tohi tekkida inimeste ega koduloomade põletusohtu .


Selline kaitse on realiseeritav� liigvoolu automaatse väljalülitamisega enne

voolu ohtliku väärtuse ja/või kestuse saavutamist;� liigvoolu väärtuse ja kestuse piiramisega ohutu

tasemeni.

� Elektripaigaldise projekteerimisel tuleb ette näha inimeste, koduloomade ja omandi kaitse eelloetletud ohtlike mõjude eest, so ette näha kaitseseadmed .


� Elektrivõrguga ühendatud seadmed võivad ebasoodsates oludes kahjustuda või muutuda ohtlikuks.

� Nagu eeltoodust nähtub, on vaja inimesi ja loomi elektrilöögi eest ning elektrimasinaid, seadmeid ja võrku liigkoormuste ja lühiste eest .

� Ohtlikuks võib osutuda nii liigpinge kui pinge ülemäärane vähenemine.


KAITSELÜLITID

MääratlusedEesti standardi EVS-EN 60947-2:2005 järgi on kaitselüliti mehaaniline lülitusseade , mis on

vooluahela tavaolukorras võimeline � voolu sisse lülitama, � taluma, � katkestama ning vooluahela määratletud anomaaloludes nagu näiteks

lühise korral � voolu sisse lülitama, � sätestatud aja jooksul taluma ja � katkestama.


Kaitselülitid


Kaitselüliti võib sõltuvalt tüübist täita alljärgnevaidfunktsioone:

� lühisekaitse,� liigkoormuskaitse,� ühendusjuhtmete kaitse,� rikkevoolukaitse,� alapingekaitse,� olekusignalisatsioon,� rakendumise indikatsioon,� sisselülitamine normaalses käidus,� väljalülitamine kohapealt ja/või eemalt,� autoriseerimata kasutuse vältimine tabalukuga

(kohustuslik pealüliti puhul).

Kaitselülitid


Kaitselüliti läbilõige1 ühendusklemmid, 2 bimetallvabasti, 3 elektromagnetvabasti,

4 liikuv kontakt, 5 kaarevenitaja, 6 abiahel, 7 kaarekustutuskamber, 8 lülitushoob

Kaitselüliti ehitus


� Vooluahel tuleb kiiresti katkestada ningtekkinud kaarleek kustutada ja vabanevsoojusenergia eemale juhtida.

� Kontaktide avanemine� Joonisel on katkendjoonega kujutatud 50 kA

efektiivväärtusega vool, mis tuleb kiirestilahutada, enne kui see saavutabmaksimaalväärtuse (voolu tuleb piirata).Pidevjoonega on näidatud tegelik voolukõver.

Lühisvoolu lahutamine


50 kA lühisvooluvoolu piiramine kolmefaasilises100-amprises kaitselülitis



� Lühisvoolu piiramiseks juba selle tekkimisel peavad peakontaktid avanema mõne millisekundi vältel. Väga kiired seadmed vajavad selleks isegi vähem kui 1 ms.

� Sümmeetrilisel juhul saavutab lühisvool omateoreetilise tippväärtuse juba 5 ms pärast ja see tuleb kiiresti katkestada.



� Osa kontaktide avamiseks vajalikust eemaletõukejõustsaadakse elektrodünaamilisest jõust F, misindutseeritakse rööbiti kulgevates sobiva geomeetrilisekujuga voolujuhtivates osades.

� Teine osa vajalikust jõust saadakse voolu ahenemisestkontaktpunktis.



Väga suure toimekiirusega voolupiirikuga kaitselüliti tööson kontaktide avanemise järel tähtsaim osaelektromagnetvabasti löökuril .

Kaitselüliti kontaktsüsteemi lõige



� Otsekohe tekib elektrikaar , mis juhitakse kaarekustutuskambri suunas ning kaarepinge hakkab kasvama.

� Elektrikaar piirab otsekohe lühisvoolu kasvamist.

� Kontakti avanedes tekkiv kaarleek puhutakse tõmbub elektrodünaamilise jõu toimel kaarekustutuskambrisse ning tekib efektiivne voolu piiramine.


Kaitselüliti kontaktsüsteemi lõige


� Liinikaitselülitid on ette nähtud juhtmete jakaablite kaitseks ülekoormuste ning lühisteeest.

Ühe-, kahe-, kolme- ja neljapooluseline liinikaitsel üliti

Liinikaitselülitid


� Probleemist ettekujutuse saamiseks vaatleme polüvinüülkloriidisolatsiooniga (PVC) kaabli koormustaluvust.

� On teada, et PVC-isolatsiooniga kaabli eluiga on 20 aastat, kui püsitemperatuur on 70 °C. Kui püsi-temperatuur on 90 °C, siis on eluiga vaid 2,5 aastat. Veel on teada kaabli koormustaluvus t = f(I/Iz).

Kaabli koormustaluvus ja kaitselüliti rakendumistunnusjoon

Liinikaitselülitid


PVC-isolatsiooniga kaabli koormustaluvus


Liinikaitselülitid


� Vaja on täita EVS-IEC 60364-4-43 nõuded:

Ib ≤ In ≤ Iz

Ib vooluahela arvutuslik vool,Iz kaabli (juhi) lubatav kestevvool,In kaitseaparaadi nimivool.

� Liinikaitselüliti rakendumisvool I2, mille puhul kaitselüliti peab ühe tunni vältel rakenduma on

I2 ≤ 1,45⋅Iz.


Liinikaitselülitid


Liinikaitselüliti B- ja C- rakendustunnusjoon

B-rakendustunnusjoonegakaitselülitid on mõeldud peamiseltelamusiseste kaabel- jajuhtmeliinide (valgustus, seinakontaktid, juhtahelad) kaitseks.C-rakendustunnusjoonegakaitselülitid on ette nähtud suurtesisselülitusvooludega seadmete(luminessentslampide rühmad, elektrimootorid jms.), aga ka kaabel-ja juhtmeliinide kaitseks.

Liinikaitselülitid


Liinikaitselülitid

Tabel 3.1.12. Sulavkaitsmete ja kaitselülitite v alik vasksoontega ja polüvinüülkloriidisolatsiooniga juhtmete ja ka ablite liigvoolukaitseks

Kaitseaparaadi nimirakendumisvool I n (amprites) olenevalt juhtide paigaldusviisist ja koormatud soo nte arvust

A1 ja A2 B1 B2 C E

Rist-lõige mm 2

2 3 2 3 2 3 2 3 2 3

1,5 16 10/13 16 16 16 10/13 20 16 20 16

2,5 20 16 25 20 20 20 25 25 25 25

4 25 25 25/32 25 25 25 32/35 32/35 32/35 32/35

6 32/35 25/32 35/40 32/35 32/35 35/40 35/40 35/40 50 35/40

10 35/40 35/40 50 50 50 50 63 63 63 63

16 63 50 80 63 63 63 80 80 80 80

25 63 80 80 100 100

35 80 100 100 125 125

50 125 160

70 125 160


� Kõik kaitselülitid on ehitatud pidades silmas väljalülitumisel aparaadis eralduvat soojusenergia, nn läbilaskeenergia I2t, hulka.

Moodulkaitselülitite, sulavkaitsme ja PVC isolatsiooniga vaskjuhi I²t väärtusi

Liinikaitselülitid


Väliskeskkonna temperatuuri tõusu mõju termovabastitetunnusjoontele ja selle kaudu ka liinikaitselüliti koorm atavusele

4044485155596363

3235384144475050

252830333537,54040

20222426283032 32

1617,51920,52223,52525

13141516,517,518,52020

1011121314151616

6,477,588,89,41010

3,84,24,655,35,666

2,52,833,33,53,74 4

1,92,12,32,42,52,8 33

1,31,41,51,61,71,922

0,50,60,70,80,90,9511

--0,380,40,450,470,50,5

60 °C55 °C50 °C45 °C40 °C35 °C30 °°°°CIn (A)

Liinikaitselülitid


Nimivoolu parandusteguri sõltuvus kõrvutiasetsevate liinikaitselülitite arvust

0,856 ja enam

0,94...5

0,95 2...3

11

Nimivooluparandustegur

Kõrvuti paiknevatekaitselülititearv

Liinikaitselülitid


•Liinikaitselülitite valikul on vaja silmas pidada selektiivsustlühisel. Liigvoolukaitseseadmete selektiivsus on tagatud, kui rakendub vea kohale lähim kaitseaparaat.

Liinikaitselüliti selektiivne rakendumine sulavkaitsmesuhtes

Il

Liinikaitselülitid


� Mootorikaitselüliti on mõeldud otse võrku lülitatava lühisrootoriga asünkroonmootori kaitseks.

� Enamasti on see K-rakendumistunnusjoonega . Sel on kaks ülesannet:

� 1) avastada ohtlikud olukorrad, nagu liigkoormus või lühis,

� 2) katkestada toiteahel.

Mootorikaitselüliti


Käivitusühisrootoriga asünkroonmootori otsekäivitusel (vahetul võrkulülitamisel) on käivitusvool sõltuvalt mootori suurusest, kiirusest ja tüübist enamasti vahemikus 4…8 nimivoolu.

3610Käivitusaeg, s

864Käivitusvoolu kordsus

•Selle aja jooksul ei tohi kaitseaparaat rakenduda.



Mootorikaitselüliti termovabasti rakendumisaeg on liigitatud rakendumisklassidesse (ingl tripping classes), nagu seda tehakse teistegi mootorikaitsevahenditega. IEC 947-4-1 defineerib rakendumisklassid 7,2-kordse nimivoolu järgi.

9 < tp < 306 < tp < 204 < tp < 102 < tp < 10Rakendumisaeg tp, s

30201010 ARakendumisklass


Käivitus


Lühis

� Lühisvoolu korral, mis ületab 8 nimivoolu, peab elektromagnetiline vabasti reageerima viivituseta. Seejuures peab kaitselüliti võimaldama mootori käivitamist ning vältima mähise riknemist.



Erinevate kaitselülitite rakendustunnusjooned

Z - elektroonikaseadmete kaitselüliti

B,C – liinikaitselüliti

K – mootorikaitselüliti


Tähistus Eesti standardEVS-EN 60947-2:2005

� Kõik kaitselülitid tuleb tähistada kustumatu märgistusega.

a)Alljärgnevad andmed peavad olema kantud kaitselülitile endale või andmesildile selliselt, et need oleksid pärast kaitselüliti paigaldamist selgelt nähtavad ja loetavad :

� Nimivool In ,� Sobivus kaitselahutamiseks, kui see on ette nähud, sümboliga ,� Avatud ja suletud asendi tähised sümbolitega O ja I , kui sümbolid

on kasutusel).

� b) Samal viisil, nagu punktis a kantakse kaitselülitile ka alljärgnevad andmed, mis aga ei pruugi pärast kaitselüliti paigaldamist olla nähtavad

� Tootja nimi või kaubamärk,� Tüübitähistus või seerianumber,� IEC 60947-2, kui toode vastab sellele standardile,


Tähistus

� Kasutuskategooria,� Nimitalituspinged Ue , � Normitud impulsstaluvuspinge U imp,� Nimisagedus või –sagedusvahemik (nt 50 Hz) ja/või tähis „DC”

või tähistus ,� Lühisvoolu talitlus-nimilahutusvõime Ics vastaval nimipingel

Ue,� Lühisvoolu suurim nimilahutusvõime Icu vastaval nimipingel Uc,� Koormuskategooria B korral – lühiajaline nimi-taluvusvool Icw ja

sellele vastav lühiviide,� Toite- ja koormuspoolsed klemmid, väljaarvatud juhul, kui see

ei ole kaitselüliti ühendamisedl oluline,� Neutraalpooluse klemmid, kui need on olemas, tähega N,� Kaitsemaandusklemm, kui see on olemas, tingmärgiga ,� Kompenseerimata termiliste vabastite puhul normtemperatuur,

kui see ei ole 30 ºC.


� SULAVKAITSMED


korpus täidis sular kontaktid

Ehitus

Sulavkaitsmed


Talitlus� Püsiolukorras hajub kogusulavkaitses eralduv soojus

ümbruskonda.

� Sulari nimivool ongi vool, mida ta võib kestvalt taluda.

� Liigkoormusel eralduv soojus tõstab sulari ja kogu sulavkaitsme temperatuuri.

� Suurim püsivool , mille juures sulavkaitse veel ei rakendu, sõltub sulari ristlõikest, kujust, materjalist ja pikkusest, aga ka ümbruse temperatuurist. Tavaliselt on vool, millele sular ei tohi reageerida, 1,3…1,4 nimivoolu.

Sulavkaitsmed


Selleks et järsult vähendada sulariläbipõlemisaega, kasutatavad tootjad kahte võtet:

� tehakse erilise kujuga sular ,

� kasutatakse metallurgilist efekti .

F F F F

F F F F

Sulavkaitsmed


Sularite kujusid

Sulavkaitsmed


Milliseid kaitsmeid toodetakse?� gG Üldotstarbeline sulavkaitse, põhiliselt juhtide

kaitseks� gM Mootoriahela kaitseks� aM Lühisekaitseks mootoriahelas� aR Pooljuhtide kaitseks

� g-tüüpi sulavkaitse lahutab vooluahela iga lahutusvõimest väiksema voolu korral, mis sulari läbi põletab. Seda nimetatakse ka täielikuks kaitsmeks (fullrange fuse), sest rakendub nii liig-koormusest kui lühisest. Kasutatakse iseseisva kaitsena.

Sulavkaitsmed


� g-tüüpi sulavkaitse lahutab vooluahela iga lahutusvõimest väiksema voolu korral, mis sulari läbi põletab. Seda nimetatakse ka täielikuks kaitsmeks (full range fuse), sest rakendub nii liigkoormusest kui lühisest. Kasutatakse iseseisva kaitsena.

� gG-tüüpi sulavkaitsme lahutusaeg� Nimivool Lahutusaeg Peab taluma Peab lahutama� In < 4 A 1 tund 1,5 In 2,1 In� 4 < In < 16 1 tund 1,5 In 1,9 In� 16 < In < 63 1 tund 1,25 In 1,6 In� 63 < In < 160 2 tundi 1,25 In 1,6 In� 160 < In < 400 3 tundi 1,25 In 1,6 In� 400 < In 4 tundi 1,25 In 1,6 In

Sulavkaitsmed


Standardsete gG-tüüpi sulavkaitsmete tunnusjoonte ligikaudnehajumispiirkond

Sulavkaitsmed


� a-tüüpi sulavkaitse on mõeldud ainult lühisvoolu lahutamiseks. Seda nimetatakse ka osaliseks kaitseks (partial range fuse). a-tüüpi kaitse võimaldab enda taga kasutada väiksema lahutusvõimega kaitselülitit, kontaktoritvõi muud kaitseseadist. gG-tüüpi sulavkaitsme lahutusaeg

� Padrunkaitsmetel on lahutusvõime tähised:� H suure lahutusvõime (high breaking capacity) puhul,� L väikese lahutusvõime (low breaking capacity) puhul.

Sulavkaitsmed


Väikekaitsmete l on lahutuskiiruse näitajad:� FF ülikiire rakendumisega, lahutavad kümnekordse

nimivoolu 0,001 sekundiga,� F kiire rakendumisega, lahutavad kümnekordse nimivoolu

0,001…0,01 sekundiga,� M keskmise viivitusega,� T viivitusega või liigpingekaitsega, lahutavad

kümnekordse nimivoolu 0,01…0,1 sekundiga,� TT väga suure viivitusega, lahutavad kümnekordse

nimivoolu

Sulavkaitsmed


Väikekaitsmete rakendustunnusjoonte võrdlus

Sulavkaitsmed


Nõuded sulavkaitsmetele

� Sulavkaitsme rakendustunnusjoon peab kogu kaitstavas diapasoonis paiknema allpool kaitstava objekti vastavat tunnusjoont

objekt

sulavkaitse

In Ipiir

trak

Ipiir = (1,1 ... 2,0) In

I

Sulavkaitsmed


Nõuded sulavkaitsmetele� Lühise korral peab olema tagatud sulavkaitsme

rakendumise selektiivsus

tr

I

2

1

In1 In2

2

1

Sulavkaitsmed


Nõuded sulavkaitsmetele

� Kiiretoimeliste sulavkaitsmete rakendusaeg peab olema alla 10 ms.

� Sulavkaitsme rakendustunnusjoon ja muud parameetrid peavad olema stabiilsed.

� Sulavkaitsme piirlahutusvool Ilah peab olema suurem tekkida võivast lühisvoolust.

� Sulavkaitsme või tema sulari vahetus peab olema lihtne.

� Energiakadu sulavkaitsmes peab nimitalitluses olema minimaalne.

Sulavkaitsmed


Sulavkaitme põhilised tehnilised näitajad :

� nimipinge, � nimivool, � piirvool, � rakendustunnusjoon, � piirlahutusvool, � lahutuse koguenergia.

Sulavkaitsmed

5 .elektripaigaldiste kaitse 2013 · liigtemperatuur võib tekkida nt elektritarviti liigkoormusest...

Documents