Трансформатор струму нульової послідовності (осердя) ПЗВ — вимоги монтажу, що визначають правильну роботу

Посібник про пристрої захисного вимкнення (ПЗВ) та посібник про типи ПЗВ AC/A/F/B розглядають, яку форму диференційного струму виявляє ПЗВ. Ця стаття робить крок назад: як трансформатор струму нульової послідовності (тороїдальне осердя) ПЗВ має бути фізично встановлений, щоб взагалі могти правильно виміряти цей диференційний струм.

Принцип вимірювання: векторна сума через осердя

ПЗВ містить тороїдальний (кільцевий) трансформатор струму, через який проходять усі струмоведучі провідники захищуваного кола — в однофазному колі це фазний і нульовий робочий провідники, у трифазному колі — три фазні провідники (і, залежно від навантаження, нульовий робочий). У справному колі векторна сума струмів, що входять в осердя і виходять з нього, дорівнює нулю: кожен ампер, що вийшов через фазу, повертається через нульовий робочий провідник. Тоді в осерді не утворюється результуючий магнітний потік, і, отже, немає сигналу на вторинній обмотці.

Під час замикання на землю частина струму залишає коло шляхом, іншим ніж нульовий робочий провідник — наприклад, через землю. Векторна сума тоді перестає бути нульовою, в осерді утворюється результуючий потік, і цей потік індукує сигнал у вторинній обмотці, який вимикає ПЗВ при перевищенні встановленого номінального диференційного відключаючого струму.

Чому провідник PE ніколи не повинен проходити через осердя

Захисний провідник (PE) у справному колі зазвичай не несе струму, але це не головна причина, чому його тримають поза тороїдальним осердям: якби PE проходив через осердя, частина реального струму замикання на землю "поверталася" б через те саме осердя, частково або повністю компенсуючи саме той векторний дисбаланс, який покликаний виявляти ПЗВ. Тому провідник PE завжди прокладається поза трансформатором струму нульової послідовності.

Чому всі струмоведучі провідники одного кола повинні проходити через одне й те саме осердя

Якщо нульовий робочий провідник захищуваного кола підключений десь поза осердям ПЗВ — наприклад, спільний або "запозичений" нульовий робочий провідник з іншого кола — фазний і нульовий робочий провідники більше не проходять через осердя узгодженою парою. Принцип векторної суми тоді перестає діяти: виникає структурний уявний дисбаланс, що призводить до хибного спрацювання або, залежно від напрямку струму, до маскування дисбалансу.

Заземлені екрани кабелів: через осердя, а не поряд з ним

Для броньованого або екранованого кабелю, заземленого з боку живлення, застосовується принцип, подібний до того, що використовується у порівнянних трансформаторах струму нульової послідовності, які застосовуються з реле замикання на землю в промислових розподільчих пристроях (core-balance CT): заземлююче з'єднання екрана/броні має також проходити через осердя — на практиці часто петлею ("pigtail") заземлюючого провідника назад через вікно осердя — так, щоб будь-який струм, що повертається через екран, був врахований у векторній сумі. Якщо заземлююче з'єднання екрана натомість прокладено поряд з осердям до шини заземлення, цей струм екрана не враховується у вимірюванні: це може спричинити уявний дисбаланс (що призводить до хибного спрацювання) або, залежно від ситуації пошкодження, приховати, що частина реального струму пошкодження витікає через екран.

Увага: точний спосіб підключення екрана кабелю відносно трансформатора струму нульової послідовності може відрізнятися залежно від виробника та застосування (ПЗВ для кінцевого кола порівняно з core-balance CT для промислового реле замикання на землю); завжди дотримуйтеся інструкцій з монтажу виробника ПЗВ або реле замикання на землю для конкретного типу кабелю.

Роз'ємні (накладні) осердя для модернізації

Під час встановлення ПЗВ або реле замикання на землю в наявну, вже змонтовану електропроводку часто використовується роз'ємне ("накладне") осердя, що встановлюється навколо наявних кабелів без потреби відключення проводки. Таке роз'ємне осердя має бути після встановлення повністю і правильно закрите/защіпнуте: будь-який залишковий повітряний зазор в осерді збільшує похибку вимірювання і може несприятливо вплинути на чутливість ПЗВ.

Практична значущість

Під час дослідження ПЗВ, яке вимикається без встановленої причини (див. також посібник про хибне спрацювання через накопичений струм витоку), варто перевірити, поряд із ситуацією зі струмами витоку, чи дійсно всі струмоведучі провідники захищуваного кола проходять через одне й те саме осердя, чи не був помилково проведений через осердя також провідник PE, і — для броньованих або екранованих кабелів — чи правильно заземлений екран через осердя.

Часті помилки

1. Прокладання провідника PE (також) через трансформатор струму нульової послідовності ПЗВ — це може частково або повністю компенсувати виявлення реального замикання на землю.
2. Підключення "запозиченого" або спільного нульового робочого провідника, що не проходить через те саме осердя, що й відповідний фазний провідник — це порушує принцип векторної суми і спричиняє структурний уявний дисбаланс.
3. Прокладання заземленого екрана броньованого кабелю поряд з осердям замість петлі назад через нього, через що струм екрана не враховується у вимірюванні.
4. Неповне закриття/защіпнення роз'ємного (накладного) осердя після встановлення навколо наявного кабелю, що залишає повітряний зазор, який погіршує точність вимірювання.

Пов'язані матеріали

• Пристрої захисного вимкнення (ПЗВ)
• Типи ПЗВ AC/A/F/B — класифікація та вибір за типом навантаження (IEC 60755)
• Селективність ПЗВ — тип S і каскадування пристроїв захисного вимкнення
• Заземлення екрана кабелю — одностороннє чи двостороннє, і чому різниця має значення