Masuri de protectie impotriva socurilor electrice

MASURI DE PROTECTIE IMPOTRIVA SOCURILOR ELECTRICE

Protectia impotriva socurilor electrice, produse prin atingeri directe sau indirecte, este asigurata daca receptoarele sunt alimentate la o tensiune foarte joasa de securitate (TFJS), a carei limita superioara este   50 V_c.a. si 120 V_c.c..

Sursele de tensiune foarte joasa de securitate pot fi:

- transformator de separare;

- transformator cu infasurari distincte electric asigurand o separare de siguranta intre circuitele primar si secundar;

- grup motor generator cu infasurari electric separate;

- baterie de acumulatoare;

- elemente galvanice.

Masura se limiteaza la receptoarele care sunt concepute special pentru functionare la tensiune redusa, in general, receptoare de puteri mici cum ar fi iluminatul local cu lampi cu incandescenta, utilaje portabile etc.

1. MASURI DE PROTECTIE IMPOTRIVA ATINGERILOR DIRECTE

Se utilizeaza doua categorii de masuri de protectie impotriva pericolului de atingeri directe, masuri care sunt complementare si anume:

1)     Prevenirea fizica a posibilitatii de contact care se poate realiza prin:

- izolarea partilor active (protectie completa);

- prevederea de bariere sau carcase (protectie completa);

- instalarea unor obstacole care sa impiedice atingerile intamplatoare cu partile active, cand acestea sunt amplasate in incaperi speciale, in care au acces numai persoane autorizate (protectie partiala);

- instalarea partilor active in afara zonei de accesibilitate cum ar fi amplasarea la inaltimi inaccesibile (protectie partiala).

2)     Micsorarea duratei de trecere a curentului electric prin orga-nismul viu, prin prevederea de dispozitive bazate pe detectarea curentului rezidual catre pamant (indiferent daca acesta trece sau nu prin organismul viu) care comanda intreruperea automata a alimentarii cu energie electrica.

2. MASURI DE PROTECTIE IMPOTRIVA ATINGERILOR INDIRECTE

Protectia impotriva atingerilor indirecte se poate realiza prin:

1)     Masuri de protectie fara intreruperea alimentarii:

a)     Folosirea materialelor si echipamentelor de clasa II de izolatie;

b)     Izolarea suplimentara;

c)     Separarea de protectie;

d)     Amplasarea la distanta sau intercalarea de obstacole;

e)     Executarea de legaturi pentru egalizarea potentialelor electrice, locale, nelegate la pamant.

2)     Masuri de protectie prin care se urmareste reducerea valorii tensiunii de atingere:

- Legarea maselor si partilor intermediare la pamant;

3)     Masuri de protectie prin care se urmareste eliminarea, prin deconectare, a tensiunilor de atingere periculoase:

- Legarea maselor si partilor intermediare la conduc-torul de protectie;

- Deconectarea automata rapida a alimentarii prin dis-pozitive de protectie alese in coordonare cu schemele de legare la pamant.

Alegerea masurilor de protectie fara intreruperea automata a ali-mentarii este indicata pentru echipamentele electrice, care cer o functiona-re fara intreruperi, chiar la aparitia unui prim defect de izolatie, fara insa a periclita viata oamenilor.

2.1. Protectia prin utilizarea echipamentelor electrice de clasa II de izolatie

Aceste echipamente sunt cunoscute ca avand "dubla izolatie", deoarece in clasa II de izolatie se adauga o izolatie suplimentara la cea de baza. Utilizarea lor presupune si respectarea urmatoarelor conditii:

- nici o parte conductoare nu trebuie legata la conductorul de protectie;

- instalarea echipamentelor (fixarea sau conectarea) se va face fara a afecta dubla izolatie cu care sunt prevazute;

- verificarea periodica a starii izolatiei suplimentare.

2.2. Izolarea suplimentara

Izolarea suplimentara se realizeaza in timpul executarii instalatiei (materialele si echipamentele utilizate au numai o izolatie principala) prin acoperirea pe toate partile, sub forma unui invelis izolant, sau printr-o carcasa metalica acoperita cu material izolant la interior si exterior in urmatoarele conditii:

- sa acopere toate partile active, putand suporta solicitarile mecanice, electrice si termice in functionare normala;

- izolatia suplimentara sa nu fie traversata de elemen-te conductoare care ar putea transmite un potential electric dintr-o parte in alta;

- masele din interiorul invelisului izolant nu vor fi le-gate la conductorul de protectie, chiar daca are borne de protectie;

- marcajul de legare la pamant al bornei va fi anulat vizibil.

2.3. Separare de protectie

Urmareste crearea unei retele de alimentare a receptoarelor izola-te fata de pamant (cu avantajele descrise la § 11.4.1) si consta in intercala-rea intre reteaua de alimentare si receptoare a unui element intermediar care poate fi:

- transformator de separare cu infasurari distincte si izolatie intarita si cu tensiunea primara de cel mult 1000 V;

- grup motor-generator cu infasurari distincte electric.

La instalarea elementului intermediar se vor respecta si urma-toarele conditii:

sursele de separare vor fi de clasa II de izolatie sau la instalare se vor prevedea cu izolatie suplimentara;

tensiunea nominala a circuitului separat va fi de maximum 500 V, iar acesta nu va avea nici un punct comun cu un alt circuit sau cu pamantul;

circuitul separat va fi asigurat cu o protectie la suprasarcini si va fi pozat in tub de protectie electroizolant separat sau executat cu cablu distinct;

masele circuitului separat care alimenteaza un singur receptor nu vor fi legate la pamant si nici la masele altui circuit;

se admite si alimentarea dintr-o singura sursa de separare a mai multor receptoare daca se respecta urmatoarele conditii:

- masele circuitelor separate vor fi legate intre ele prin conductoare de egalizare a potentialelor, dar nu vor fi legate la masele altor circuite, la pamant sau conductoare de protectie;

- prizele trebuie sa fie cu contact de protectie la care se leaga conductoarele de egalizare a potentialelor;

- in cordoanele de alimentare vor fi incluse si conduc-toarele de egalizare a potentialelor.

2.4. Amplasarea la distanta sau intercalarea de obstacole

Aceasta masura se poate aplica numai in incaperi cu umiditate relativa scazuta, in care pardoseala si peretii sunt electroizolanti si in care sunt indeplinite conditiile:

- masele fixe si partile intermediare sunt dispuse la distante de peste 2 m pe orizontala si 2,5 m pe verticala, incat sa nu existe pericolul atingerii simultane a doua mase sau parti intermediare care sa se afle la potentiale electrice diferite, datorita unui defect de izolatie la unul din echipamentele electrice;

- masele nu sunt legate la nici un fel de conductor de protectie.

2.5. Executarea de legaturi pentru egalizarea potentialelor electrice, locale, nelegate la pamant

Masura de protectie are un domeniu limitat de aplicare, doar in cazul unor locuri de munca de mica intindere cum ar fi laboratoarele de in-cercari de anduranta, in care trebuie luate masuri pentru a impiedica aparitia tensiunilor de atingere periculoase, dar nu prin deconectarea auto-mata a alimentarii.

Toate masele si partile intermediare, inclusiv pardoseala care este conductoare, sunt legate intre ele prin conductoare de sectiune mare, astfel incat intre oricare doua puncte pot aparea diferente de potential nesemni-ficative.

O deteriorare a izolatiei unui conductor parcurs de curent va face ca intreaga masa sa fie adusa la tensiunea dintre faza retelei si pamant, dar nu va apare nici un curent de defect.

Pentru o persoana care intra in camera, aceasta situatie ar putea fi periculoasa, deoarece ar intra in contact cu o pardoseala aflata sub tensiu-ne. Se evita acest lucru prin prevederea la intrare a unor pardoseli necon-ductoare.

2.6. Protectia prin legarea maselor si partilor intermediare la pamant

Legarea la pamant a carcaselor metalice ale echipamentelor elec-trice si ale elementelor conductoare ale constructiilor, care in mod normal nu sunt sub tensiune, dar care pot fi puse in mod accidental sub tensiune printr-un defect de izolatie, are ca efect micsorarea tensiunii de atingere, in special in retelele cu neutrul izolat, prin dirijarea curentilor de defect prin pamant.

2.6.1. Determinarea tensiunii de atingere in cazul protectiei prin legare la pamant

Retele cu neutrul izolat (schemele IT).

Se considera o retea trifazata de joasa tensiune cu neutrul izolat, care alimenteaza un receptor a carui masa este legata la pamant prin intermediul unei prize de protectie de rezistenta R_p (fig.11.20).

In cazul unui defect de izolatie intre faza R si carcasa motorului apare un curent de defect ce se scurge la pamant prin rezistenta R_p.

Neglijand rezistenta electrica a conductorului fazei defecte si considerand o punere neta la car-casa (r_iz = 0), rezulta din figura 11.20 curentul de defect pe faza R:

in care R_e este rezistenta echivalenta a fazei R:

Fig. 11.20. Protectia prin legare la pamant. Schema IT.

La atingerea carcasei de catre om, acesta va fi supus unei tensiuni de atingere:

Cum R_p R_h < R_iz se poate face aproximatia ca R_e R_p, incat tensiunea de atingere devine:

Din relatia (11.40) se poate deduce valoarea rezistentei R_p incat tensiunea de atingere sa fie mai mica decat cea admisibila:

Daca de exemplu, U = 400 V; R_iz = 10000 W si U_adm = 50 V, rezulta R_p = 843 W

Se observa totodata rolul pozitiv al rezistentei de izolatie in limi-tarea tensiunii de atingere (11.40).

Legarea individuala la pamant a maselor echipamentelor elec-trice nu poate asigura protectia in cazul unei duble puneri la masa a doua echipamente diferite (fig.11.21).

Fig. 11.21. Dubla punere la masa intr-o retea trifazata cu neutrul izolat.

Curentul de defect ce se inchide prin cele doua prize are expresia:

iar tensiunea de atingere:

Se observa ca, indiferent de valorile rezistentelor R_p1 si R_p2, suma tensiunilor de atingere este constanta si egala cu tensiunea liniei U, adica cel putin la una din prize tensiunea de atingere are o valoare periculoasa.

Evitarea acestei situatii se face prin legarea carcaselor echipa-mentelor electrice intre ele printr-un conductor de rezistenta mica, ceea ce reduce valorile tensiunilor de atingere si in acelasi timp face sa creasca cu-rentul de defect (scurtcircuit bipolar), incat sa produca deconectarea secto-rului defect.

Legarea la pamant a maselor este o metoda eficace de protectie impotriva socurilor electrice, in cazul retelelor cu neutrul izolat, daca se indeplinesc simultan si urmatoarele conditii:

- masele si partile intermediare sa fie legate intre ele prin legaturi de rezistenta mica (legaturi echipotentiale);

- rezistentele instalatiilor de legare la pamant sa fie suficient de mici si sa fie controlate periodic;

- aparatele de protectie sa fie corect reglate pentru a deconecta sectorul defect in cazul dublei puneri la pamant.

Retele cu neutrul legat la pamant (schemele TT)

Se considera o retea cu neutrul legat la pamant printr-o priza de exploatare de rezistenta R₀ , ce alimenteaza un motor electric a carui carcasa metalica este legata la pamant printr-o priza de protectie de rezistenta R_p.

Fig. 11.22. Punerea sub tensiune a carcasei motorului electric

in cazul unui defect de izolatie.

In cazul producerii unui defect de izolatie ia nastere un curent ce se va inchide prin pamant, a carui intensitate, daca se neglijeaza rezistenta conductorului de faza, este:

Comparand relatia (11.44) cu relatia (11.42) se vede ca punerea monofazata la masa intr-o retea cu neutrul legat la pamant este echivalenta cu punerea bifazata la masa intr-o retea cu neutrul izolat, cu deosebirea ca in aceasta relatie intervine tensiunea de faza iar in celalalt caz tensiunea de linie.

Tensiunile de atingere in dreptul prizei de protectie, respectiv prizei de exploatare sunt:

Notand raportul R_p / R₀ = n, expresiile tensiunilor de atingere devin:

din care rezulta ca tensiunile de atingere nu depind de rezistentele prizelor ci de raportul lor.

Suma tensiunilor de atingere este constanta si egala cu tensiunea de faza:

ceea ce arata ca cel putin una din tensiunile de atingere este periculoasa.

Normele de tehnica securitatii limiteaza valoarea rezistentei pri-zei de protectie la 4 W, iar prescriptiile de exploatare stabilesc pentrru R₀ tot o valoare de 4 W

Deci, tensiunile de atingere U_ap si U_a0 sunt de valori apropiate, dar ambele periculoase. Rezulta ca legarea la pamant a maselor utilajelor alimentate dintr-o retea cu neutrul legat la pamant micsoreaza tensiunile de atingere simultan cu marirea intensitatii curentului de defect, dar nu constituie o metoda de protectie la fel de eficace ca in cazul retelelor cu neutrul izolat.

Nu este o metoda sigura din urmatoarele considerente:

- pot apare tensiuni de atingere sau de pas peiculoase fie la priza de pamant de exploatare, fie la priza de pamant de protectie;

- curentul de defect nu asigura intotdeauna actionarea protectiei utilajului defect;

- valoarea rezistentei R_p, rezultata din calcul pentru a realiza tensiuni de atingere nepericuloase, necesita investitii mari.

2.7. Protectia prin legarea maselor si partilor intermediare la conductorul de protectie

Intrucat in cazul retelelor cu neutrul legat la pamant, legarea ma-selor la pamant nu este o metoda de protectie sigura, dirijarea curentului de defect spre punctul neutru al transformatorului, pe alte cai (similar legarii la pamant), se poate face printr-un conductor separat numit conductor de protectie PE.

Astfel, masele si partile intermediare se leaga la neutrul fizic sau artificial al retelei prin intermediul conductorului de protectie (schemele TN) care, in general, este diferit de conductorul neutru destinat alimentarii receptoarelor monofazate, deci, parcurse in mod normal de curent electric.

In cazul producerii unui defect de izolatie apare un curent de defect (fig.11.23), a carui intensitate este:

unde s-au luat in considerare numai rezistentele conductoarelor de faza R_f si de protectie R_pe, de la sursa de alimentare si pana la locul defectului.

Fig. 11.23. Principiul protectiei prin legare la conductorul de protectie

in cazul schemelor TN.

Acest curent este, practic, un curent de scurtcircuit, care va elimi-na rapid tensiunea de atingere periculoasa pe carcasa echipamentului elec-tric, prin topirea sigurantelor fuzibile sau prin declansarea intreruptorului automat. El trebuie sa depaseasca de cel putin 3,5 ori curentul nominal al celei mai apropiate sigurante fuzibile si de cel putin 1,25 ori curentul de serviciu al declansatorului electromagnetic al intreruptorului automat.

Pierderea de tensiune pe conductorul de protectie, intre sursa si locul defectului care poate constitui, pana la eliminarea defectului, o tensiune de atingere periculoasa, are expresia:

sau pentru conductoare din acelasi material:

Din relatia (11.51) rezulta ca o sectiune mai mare a conductoru-lui de protectie micsoreaza tensiunea de atingere. Pentru o sectiune a con-ductorului de protectie, egala cu a celui de faza, tensiunea de atingere este U_f / 2, adica inca periculoasa. Protectia prin legare la conductorul de protectie nu asigura redu-cerea tensiunilor de atingere sub valorile maxim admise, simultan cu deconectarea sectorului defect.

Intreruperea conductorului de protectie are consecinte grave deoarece toate masele echipamentelor de protectie in aval de locul intreru-perii raman fara protectie, iar in cazul unui defect la unul din aceste echi-pamente prin intermediul conductorului de protectie, masele tuturor aces-tor echipamente se pun sub tensiune, marindu-se pericolul de producere a socurilor electrice (fig.11.24).

Fig. 11.24. Pericol de accidentare in cazul intreruperii conductorului de protectie.

La receptoarele monofazate legarea conductorului neutru (de lu-cru) la carcasa este periculoasa, deoarece in cazul intreruperii accidentale a acestuia, carcasa primeste tensiunea fazei prin receptor. Din aceasta cauza conductorul de protectie trebuie sa fie separat de conductorul neutru (schema TN-S).

Fig. 11.25. Pericol de accidentare in cazul ruperii conductorului neutru legat la carcasa receptoarelor monofazate.

Intr-o retea electrica este interzisa aplicarea protectiei de legare la conductorul de protectie in unele sectoare si aplicarea protectiei de legare la pamant in alte sectoare. (fig.11.26).

Fig. 11.26. Pericol de accidentare in cazul folosirii protectiei de legare la conductorul de protectie in unele sectoare ale retelei de alimentare si a protectiei de legare la pamant in alte sectoare ale aceleiasi retele.

In cazul punerii sub tensiune a carcasei motorului protejat prin legare la pamant curentul de defect se inchide prin rezistenta R_p si R₀, avand valoarea:

Tensiunea de atingere a motorului avand carcasa legata la con-ductorul de protectie va avea expresia:

iar a motorului defect:

Cum suma U_a0 + U_ap = U_f , rezulta ca, in general, tensiunile de atingere a utilajului defect si ale celor legate la conductorul de protectie vor avea valori periculoase.

Protectia prin legare la conductorul de protectie, datorita avantajelor sale (simpla, comoda, ieftina),constituie protectia principala in retelele cu neutrul legat la pamant.

Pentru a suplini lipsurile protectiei prin legarea maselor la conductorul de protectie, semnalate anterior, se pot aplica si urmatoarele masuri de protectie suplimentara:

- legarea maselor si la o instalatie de legare la pamant;

- izolarea amplasamentului;

- deconectarea automata a alimentarii.

Standardele si normativele referitoare la realizarea protectiei prin legare la conductorul de protectie impun urmatoarele masuri:

1.     Legarea repetata la pamant a conductorului de protectie: in dreptul sursei de alimentare, tablourilor de distributie, la capetele si ramificatiile liniilor si pe traseul liniilor electrice aeriene la maxim 1000 m.

2.     Rezistenta de dispersie a prizelor de pamant nu va depasi 4 W

3.     Conductorul neutru poate fi folosit si drept conductor de protectie (PEN), dar numai pana la tabloul de distributie care alimenteaza si receptoare monofazate.

4.     Conductorul de protectie va fi din cupru sau otel, in mod obisnuit si din aluminiu daca face parte dintr-un cablu, trebuind sa aiba sectiunile minime din tabelul 11.5, dar nu mai mici de 4 mm², atat pentru conductoarele din aluminiu cat si pentru cele din cupru.

Sectiunea minima a conductorului de protectie [I.7-98].

Tabelul

5.     Pe traseul conductorului de protectie nu se vor monta apa-rate de comutatie sau protectie (sigurante fuzibile).  Aceeasi restrictie se aplica si pentru conductorul neutru pe portiunea folosita si pentru protectie.

6.     Legarea la conductorul de protectie se executa individual pentru fiecare receptor in parte.

2.8. Deconectarea automata rapida de protectie

La sistemele de protectie, in cazul retelelor cu neutrul legat la pamant, prin legarea maselor la pamant sau la conductorul de protectie, apare inconvenientul ca portiunea defecta a retelei este deconectata abia atunci cand curentul de defect atinge valorile necesare pentru topirea fuzi-bilului sigurantelor sau declansarea intreruptoarelor automate. Acesti curenti intotdeauna sunt cu mult mai mari decat curentii ce strabat instalatiile de protectie cu relee.

Din aceasta cauza s-a cautat, inca demult , o metoda de protectie cu o sensibilitate mai inalta.

Extinderea metodelor de protectie cu relee si in cazul protectiei impotriva socurilor electrice a dus la realizarea metodei de protectie prin deconectarea automata a sectorului defect, la aparitia unor tensiuni de atingere periculoase sau a unor curenti de defect periculosi; ea fiind realizata atunci cand dezavantajele protectiei prin legare la pamant au devenit din ce in ce mai evidente.

Protectia prin deconectare automata rapida limiteaza timpul de trecere a curentului prin om la valori foarte mici, in general, mai mici de 0,2 s.

Sistemele de protectie prin deconectare automata se grupeaza in:

- Protectia automata impotriva tensiunilor de atingere periculoase;

- Protectia automata impotriva curentilor de defect periculosi.

2.8.1. Protectia automata impotriva tensiunilor de atingere PATA

Protectia automata impotriva tensiunilor de atingere determina scoaterea de sub tensiune a echipamentului electric defect, in momentul in care intre carcasa acestuia si pamant apare o tensiune de atingere periculoasa. Deconectarea este comandata de catre un releu de tensiune maxima legat intre carcasa si pamant.

In figura 11.27 se prezinta schema de principiu a protectiei automate impotriva tensiunilor de atingere.

Fig. 11.27. Schema principiala a protectiei automate impotriva tensiunilor de atingere.

Releul de tensiune maxima RT este conectat intre carcasa moto-rului protejat si o priza auxiliara R_a.

Datorita unui defect de izolatie poate sa apara o tensiune de atingere mai mare decat tensiunea de atingere admisibila pentru care este reglat releul de tensiune. In acest caz releul actioneaza si comanda deschiderea unui contact normal inchis inseriat in circuitul de comanda al contactorului electromagnetic C.

Periodic se verifica instalatia de protectie prin apasare pe butonul B. In acest fel se inchide circuitul: faza R - rezistenta de limitare a curen-tului R_L - butonul B - releul de tensiune RT - priza de pamant auxiliara R_a - rezistenta prizei de exploatare R₀. Daca aceste elemente impreuna cu conductoarele de legatura sunt bune, releul de tensiune actioneaza.

Priza de pamant auxiliara este amplasata intr-o zona de potential nul, adica la cel putin 20 m distanta de prizele de pamant naturale sau artificiale la care sunt legate, direct sau indirect, masele echipamentelor electrice. In caz contrar, tensiunea aplicata releului de tensiune, la aparitia unui defect, poate sa nu fie suficienta pentru a determina declansarea.

Rezistenta prizei auxiliare trebuie sa satisfaca conditiile din [35]:

R_a < 10 W si:

unde: U_{a adm} este tensiunea de atingere admisibila;

I_RT - curentul minim prin bobina releului de tensiune care asigura actionarea acestuia;

R_b, X_b - rezistenta si reactanta bobinei releului de tensiune.

Conductorul de legare la priza de pamant trebuie sa fie izolat, cu multa grija, fata de conductorul de protectie general, carcasa echipamentu-lui electric protejat si fata de sol.

Protectia PATA se poate utiliza si in cazul retelelor cu neutrul izolat, curentul care trece prin bobina releului de tensiune inchizandu-se prin rezistentele de izolatie ale retelei fata de pamant. Ca protectia sa functioneze este necesar ca aceste rezistente sa fie suficient de mici, adica lungimea retelei suficient de mare, de circa 600 m.

Protectia impotriva tensiunilor de atingere consta, in general, in legarea maselor echipamentelor electrice la pamant sau la conductorul de protectie printr-o rezistenta cat mai mica, care are drept scop micsorarea tensiunilor de atingere.

Protectia prin deconectarea automata la aparitia tensiunilor de atingere, in retelele cu neutrul izolat, face abatere de la aceasta regula, deoarece carcasa echipamentului electric este legata la pamant (priza auxi-liara R_a ) printr-o impedanta mare, datorita bobinei releului de tensiune intercalata in acest circuit.

In aceasta situatie, la un defect de izolatie, datorita impedantei mari a bobinei, tensiunea de atingere va avea valori mai, practic, tensiunea de faza a retelei, adica marirea tensiunii de atingere si nu micsorarea ei.

Protectia PATA prezinta si alte neajunsuri cum ar fi:

- neselectivitatea deconectarii in cazul legarii mai multor echipamente la aceeasi priza de pamant;

- dereglarea la modificarea rezistentei prizei auxiliare.

Aceasta metoda de protectie, desi este utilizata, inca, ca metoda de protectie auxiliara la echipamentele electrice mobile cu legare la pamant individuala, este astazi depasita din punct de vedere tehnic, incat, in cativa ani, va prezenta numai un interes istoric.

2.8.2. PROTECTIA AUTOMATA IMPOTRIVA CURENTILOR DE DEFECT PACD

Protectia automata impotriva curentilor de defect se poate utiliza in retele cu neutrul izolat sau legat la pamant, in cazul atingerilor directe sau indirecte, atat ca protectie principala cat si ca protectie suplimentara.

Protectia PACD se realizeaza ca:

- protectie diferentiala longitudinala:

- protectie ce actioneaza la componenta homopolara a sistemului trifazat de curenti.

Protectia PACD diferentiala.

In figura 11.28 se prezinta schema acestui tip de protectie, pentru o retea de alimentare cu neutrul legat la pamant.

Elementul de baza al acestei protectii este un transformator de constructie speciala numit transformator de curent rezidual (TCR) cu 5 infasurari, dintre care 4 identice parcurse de curentii de faza I_R , I_S , I_T si de curentul din conductorul neutru I_N .

In functionare normala suma fazoriala a celor 4 curenti este nula:

chiar daca regimul este dezechilibrat (reteaua alimenteaza si receptoare monofazate neuniform repartizate pe cele trei faze).

In cazul in care are loc o punere la pamant, apare un curent de scurgere la pamant. In aceasta situatie curentul rezultant, numit curent rezidual, nu mai este egal cu zero:

Se induce in cea de a cincea bobina a transformatorului de curent TCR un curent care actioneaza releul de curent, scotand, in acest fel, de sub tensiune reteaua de alimentare, prin intermediul intreruptorului automat de protectie, intr-un timp foarte scurt.

Fig. 11.28. Schema principiala a protectiei PACD diferentiale: D - declansator; TCR - transformator de curent rezidual; B - buton de verificare a functionarii protectiei;

R_L - rezistenta de limitare a curentului; RC - releu de curent.

Pentru functionarea corecta a acestei protectii trebuiesc indeplini-te urmatoarele conditii:

- toate conductoarele retelei de alimentare, inclusuv conduc-torul neutru, trebuie sa treaca prin intreruptorul automat si transformatorul TCR;

- toate conductoarele retelei dupa intreruptorul automat de protectie trebuie sa fie bine izolate fata de pamant;

- toate receptoarele trebuiesc legate la pamant sau la conduc-torul de protectie.

Protectia PACD diferentiala poate fi folosita si pentru evitarea accidentelor prin atingeri directe, deoarece dispozitivul diferential de curent rezidual (RCD) sesizeaza curentii de defect, indiferent daca ei se scurg la pamant prin instalatia de legare la pamant, prin conductorul de protectie sau prin corpul omului.

In cazul atingerilor directe protectia este asigurata, daca dispo-zitivul RCD intra in actiune la un curent mai mic de 50 mA.

Protectia PACD cu filtru de curent de secventa homopolara.

Protectia automata impotriva curentilor de defect cu filtru de curent de secventa homopolara se aplica in cazul retelelor echilibrate cu neutrul izolat sau legat la pamant.

Ea este sensibila la curentul de secventa homopolara dat de relatia:

In cazul in care sistemul de curenti este echilibrat componenta homopolara este nula. La aparitia unei nesimetrii, ca urmare a punerii la pamant sau atingerii de catre om a unei faze, componenta de succesiune homopolaraeste diferita de zero. Prin releul de curent va trece curentul 3I_H / k_T ( k_T - raportul de transformare), care daca depaseste valoarea reglata, va da comanda de declansare instantanee a retelei sau echipamentului protejat. Comanda se da, dupa caz, bobinei contactorului electromagnetic sau mecanismului de declansare a intreruptorului automat de protectie.

Protectia are ca element de baza filtrul de curent de secventa homopolara (FCSH), care constituie dispozitivul de curent rezidual (RCD).

Filtrul de curent de secventa homopolara se poate realiza cu trei transfomatoare de curent identice, avand secundarele legate in paralel (montaj Holmgreen), fiind prezentat in figura 11.29.

Fig. 11.29. Filtru de curent de secventa homopolara (montaj Holmgreen).

Prin bobina releului de curent va trece curentul I_r, care este suma fazoriala a curentilor din secundarele transformatoarelor de curent:

a carui valoare este proportionala cu componenta de secventa homopolara.

Filtrul FCSH se poate realiza si cu ajutorul unui transformator de curent de constructie speciala numit transformator toroidal de curent sau transformator de curent de secventa homopolara (TCSH).

Transformatorul de curent de secventa homopolara este alcatuit dintr-un miez feromagnetic inelar, prin interiorul caruia trec conductoarele de faza, acestea impreuna constituind primarul transformatorului (fig.11.30).

Fig. 11.30. Transformator de curent de secventa homopolara.

Se iau urmatoarele masuri in vederea evitarii cresterii sensibilitatii transformatorului de curent de secventa homopolara si declansarii intempestive la curenti de pornire.:

- centrarea atenta a conductoarelor in mijlocul miezului feromagnetic;

- utilizarea unui miez magnetic cu permeabilitate magnetica ridicata;

- utilizarea unui ecran din material feromagnetic, sub forma unui manson.

Componenta de curent de secventa homopolara se poate obtine si in cazul montarii unui transformator de curent pe conductorul de protectie, la care este legata masa echipamentului protejat.

Dispozitivul diferential de curent rezidual, poate fi reunit cu apa-ratul de comutatie, intr-un singur aparat numit intreruptor automat de protectie la curent de scurgere sau dispozitivul RCD (transformator de curent de secventa homopolara) poate constitui releul de protectie de curent de scurgere, care se asociaza cu un aparat de comutatie obisnuit, contactor electromagnetic sau intreruptor automat.

Dispozitivele de protectie diferentiale de curent rezidual pot fi:

- de tip S cu functie selectiva, care se caracterizeaza printr-o actionare temporizata (circa 50 ms), ce permite trecerea supratensiunilor tranzitorii si evita declansarile nedorite. Se recomanda sa fie montate la bransamentul electric (curentul rezidual de declansare I_Dn 100; 300;500 si 1000 mA)

- de medie sensibilitate, fara intarziere la actionare, care se re-comanda sa se monteze la tablourile de distributie ( I_Dn = 100; 300;    500 mA);

- de tip G, de mare sensibilitate. Se recomanda sa fie utilizate pentru protectia circuitelor, cum ar fi circuitele de prize montate in incaperi cu pericol de producere a socurilor electrice (I_Dn = 6; 10; 30 mA).

Se recomanda utilizarea urmatoarelor trepte de valori ale curentului rezidual, in functie de locul de montare al dispozitivului RCD;

- pentru bransament I_Dn = 300 ÷500 mA;

- pentru tabloul de distributie general  I_Dn = 30 ÷ 100 mA;

- pentru circuite I_Dn = 10 ÷ 30 mA;

Selectivitatea dispozitivelor RCD poate fi realizata pe verticala (in cascada) in doua sau trei trepte sau pe orizontala.

In scopul realizarii selectivitatii in doua trepte trebuie indeplinite urmatoarele conditii:

1.     ,

unde I_Dn1 este curentul rezidual nominal din amonte;

I_Dn2 - curentul rezidual nominal din aval ;

2.     timpul de declansare al dispozitivului din amonte trebuie sa fie mai mare decat timpul de declansare al dispozitivului din aval.

Conditiile suplimentare pe care trebuie sa la indeplineasca protec-tia prin deconectare rapida la aparitia curentilor de defect depind de tipul schemei retelei de alimentare: IT, TN  sau TT.