В автоматических выключателях помимо функций защиты от перегрузки (L), короткого замыкания (S), токовой отсечки (I) и защиты нейтрального проводника (N) может применяться защита от замыкания на землю.
Идентификационная буква для защиты от замыкания на землю — «G» (от слова “ground”- земля).
Защита от замыкания на землю обнаруживает остаточные токи между фазами и заземленными токопроводящими частями. Функция защиты от замыкания на землю срабатывает, если ток замыкания на землю превышает установленный ток отключения Ig для установленного периода задержки tg.
В электронных расцепителях Siemens ETU560 LSIG, ETU860 LSIG выдержка времени защиты от замыкания на землю может быть реализована как независимая от тока, так и зависимая (функция I2t).
Принцип работы защиты
Для четырехполюсных автоматических выключателей и трехполюсных автоматических выключателей с дополнительным трансформатором тока в цепи N-проводника защита от замыкания на землю (G) рассчитывает векторную сумму токов трех фаз и нейтрального проводника. В замкнутой схеме данная сумма, называемая током утечки, равна нулю.
Id =IL1 + IL2 + IL3 + IN = 0.
При замыкании фазы на землю часть тока, в зависимости от пути его возврата к источнику питания, не замыкается через нулевой проводник, и сумма фазных и нулевого тока не равна нулю.
Id =IL1 + IL2 + IL3 + IN ≠ 0
Для трехполюсных автоматических выключателей, когда отсутствует необходимость в N-проводнике (например, для симметричной трехфазной нагрузки, такой как трехфазные двигатели) защита от замыкания на землю (G) рассчитывает векторную сумму токов трех фаз. При отсутствии замыкания на землю сумма токов трех фаз в такой системе равна нулю
Id =IL1 + IL2 + IL3 = 0.
При замыкании фазы на землю часть тока, в зависимости от пути тока, замыкается через землю или PE-проводник, в результате чего сумма фазных токов не равна нулю.
Id =IL1 + IL2 + IL3 ≠ 0
Если среднеквадратичное значение векторной суммы токов превышает установленное значение отключения Ig за время установленной задержки tg, защита срабатывает.
Id ≥ Ig.
Применение защиты
Автоматические выключатели, оснащенные расцепителями с функцией защиты от замыкания на землю (G), обычно используются в распределительных подстанциях СН/НН для защиты трансформаторов и распределительных линий.
Функция G эффективно применяется в электрических установках с системами заземления ТТ и TN-S, а также в системах TN-C-S, где она ограничивается той секцией установки, которая имеет собственный нейтральный провод (N), ответвленный от проводника PE и проложенный отдельным проводом.
В системах TN-C функция защиты G не применяется, поскольку у них единственный проводник используется одновременно в качестве нейтрального и защитного проводника. Таким образом, при возникновении замыкания на землю сумма токов, которую определит электронный расцепитель автоматического выключателя, будет равна нулю (при условии, что отсутствует ответвление тока замыкания на землю помимо PEN-проводника).
Также согласно ПУЭ в цепи защитных проводников запрещено включать коммутационные устройства.
В системе IT функция защиты от замыкания на землю (G) не используется.
Объясняется это просто. В системе заземления IT отсутствует прямое соединение нейтрали трансформатора с землей.
При однофазном замыкании на землю в такой системе значения тока замыкания на землю мало (от нескольких микроампер до 2 А, в зависимости от размера электроустановки) и определяется емкостью фаз относительно земли и активным сопротивлением изоляции.
Уставка срабатывания защиты от замыкания на землю (G) оказывается значительно выше тока замыкания на землю, то есть защита попросту не сработает.
Автор статьи, инженер-проектировщик систем релейной защиты станций и подстанций