ЗАЩИТА ОТ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

Обобщенная схема защиты человека от поражения электрическим токам (электробезопасность) представлена на рис. 3.1. [10, 13, 18, 20].

ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ

Инженерно-технические

Индивидуальные

средства защиты (ИТС)

средства защиты (ИСЗ)

Рис. 3.1. Защита от поражения электрическим токам (электробезопасность)

Инженерно-технические средства защиты (ИТС)

Выбор того или иного способа или средства защиты (или их сочетаний) в конкретной электросети и эффективность его применения зависят от целого ряда факторов, в том числе от:

  • 1) номинального напряжения;
  • 2) рода, формы и частоты тока электроустановки;
  • 3) способа организации электроснабжения (от стационарной сети, от автономного источника питания электроэнергией и т.д.);
  • 4) режима нейтрали источника трехфазного тока (изолированная или заземленная нейтраль);
  • 5) вида исполнения (стационарные, передвижные, переносные);
  • 6) условий внешней среды и др.

Кроме того, по принципу действия, все технические способы защиты подразделяются на: снижающие до допустимых значений напряжения прикосновения и шага; ограничивающие время воздействия тока на человека; предотвращающие прямое прикосновение к токоведущим частям. Классификация технических способов и средств защиты от поражения электрическим током в электроустановках приведена на рис. 3.2.

Классификация технических способов и средств защиты

Рис. 3.2. Классификация технических способов и средств защиты

Изоляция

Электрическая изоляция — слой диэлектрика или конструкция, выполненная из диэлектрика, которым покрывается поверхность токоведущих элементов или с помощью которого токоведущие элементы отделены от других частей. Различают следующие виды изоляции: основная, дополнительная, двойная, усиленная.

Основная изоляция — изоляция токоведущих частей, обеспечивающая протекание тока по заранее спланированному пути (т.е. нормальную работу электроустановки), в том числе, и защиту от прямого прикосновения. Изоляция является основным способом обеспечения электробезопасности в сетях до 1000 В, так как применение изолированных проводов обеспечивает достаточную защиту при прикосновении к ним. В соответствии с действующими правилами сопротивление изоляции каждой фазы относительно земли и между каждой парой фаз на каждом участке между двумя последовательно установленными аппаратами защиты (предохранителями, автоматами и др.) должно быть не ниже 0,5 МОм.

В то же время использование изолированных проводов при напряжении выше 1000 В не менее опасно, чем применение проводов без изоляции, так как ее повреждения обычно остаются незамеченными, особенно, если провод подвешен на изоляторах. А при более высоких напряжениях весьма опасным является даже приближение к токоведущим частям, так как возможен электрический пробой воздуха при малом расстоянии от них до человека, а также и последующее поражение его током. Чтобы исключить возможность прикосновения и опасного приближения к токоведущим частям, находящимся под напряжением, используются ограждения, блокировки. Также токоведущие части размещают на недоступной высоте или в недоступном месте.

Двойная изоляция. Надежным средством защиты человека от поражения электрическим током является двойная изоляция (основная и дополнительная). Основная (рабочая) электрическая изоляция токоведущих частей электроустановки обеспечивает ее нормальную работу и защиту от поражения электрическим током. А дополнительная (защитная) изоляция служит для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения основной изоляции. Применяется двойная изоляция при производстве электрооборудования небольшой мощности (электрического ручного инструмента, некоторых переносных устройств, бытовых приборов и ручных электрических ламп).

Дополнительная изоляция — независимая изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, выполняемая в дополнение к основной изоляции для защиты при косвенном прикосновении. С двойной изоляцией изготавливаются отдельные электротехнические изделия, например, ручные светильники, ручные электрические машины (электроинструмент), разделительные трансформаторы. По сути дела, помимо основного слоя диэлектрика наносится на токоведущие части еще один его слой, предохраняющий человека от прикосновения к металлическим иетоковедущим частям, которые могут случайно оказаться под напряжением.

Для этого металлические корпуса электрооборудования покрывают слоем изоляционного материала, а рукоятки изготовляют из диэлектрика. В тех случаях, когда конструкция оборудования не позволяет реализовать двойную изоляцию (в выключателях, щеткодержателях и др.), применяют усиленную изоляцию. Усиленная изоляция — изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, обеспечивающая степень защиты от поражения электрическим током, фактически эквивалентную двойной изоляции.

Недоступность токоведущих частей. Ограждения. Недоступность электроустановок для случайного прикосновения может быть обеспечена следующими способами: изоляцией токоведущих частей; ограждением; различными блокировками; размещением токоведущих частей на недоступном расстоянии.

Защита от случайного прикосновения — это размещение токоведущих частей на недоступной высоте. Расположение токоведущих частей на недоступной высоте или месте позволяет обеспечить безопасность без применения ограждений. При этом учитывается возможность случайного прикосновения к токоведущим частям посредством длинных предметов, которые человек может держать в руках. Поэтому вне помещений неизолированные провода под напряжением до 1000 В должны быть расположены на высоте не менее 6 м, а внутри помещений — не ниже 3,5 м.

Ограждения в виде корпусов, кожухов, оболочек используются в электрических машинах, аппаратах, приборах.

Сплошные ограждения являются обязательными для электроустановок, расположенных в местах, где бывает «неэлектротехнический» персонал. Сетчатые ограждения с размерами ячеек 25 х 25 мм применяются в установках напряжением как ниже, так и выше 1000 В. В закрытых помещениях их высота должна быть не менее 1,7 м, а в открытых — не менее 2,0 м, чтобы исключить или сильно затруднить доступ к электроустановкам случайных лиц либо лиц, находящихся в состоянии алкогольного или наркотического опьянения. Сетчатые ограждения должны иметь двери, запирающиеся на замок. Виды защитных ограждений приведены на рис. 3.3.

Защитные ограждения

Виды ограждений

Рис. 3.3. Виды ограждений

Блокировки и сигнализация. На испытательных стендах и других установках с повышенным напряжением, где часто работают люди, применяются механические и электрические блокировки. Механические блокировки находят применение в электрических аппаратах — рубильниках, пускателях, автоматических выключателях и др., работающих в условиях, в которых предъявляются повышенные требования к безопасности (судовые, подземные и прочие электроустановки). Электрические блокировки осуществляют разрыв цепи специальными контактами, которые устанавливаются на дверях ограждений, крышках и дверцах кожухов. При дистанционном управлении электроустановкой блокировочные контакты включаются в цепь управления пускового аппарата, а не в силовую цепь электроустановки. В радиоаппаратуре применяются блочные схемы со штепсельным соединением, которые автоматически разрывают цепь.

Блокировочные устройства — наиболее надежное средство защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током. Они препятствуют доступу работающих к токоведущим частям электроустановок, которые находятся под напряжением. В электроустановках и радиоустройствах широко применяются электрическая и механическая блокировки.

Электрическая блокировка воздействует только на контакты электрической цепи. Она может применяться на любых расстояниях от защищаемого объекта. Принцип действия электрической блокировки состоит в том, что открытие дверей шкафов, ограждения электроустановки или кожухов электрооборудования сопровождается разрывом электрической цепи и автоматическим отключением электроустановки или же другого электрооборудования от источника тока. В ином случае блокировка дает возможность открыть двери шкафа или ограждения электроустановки или снять кожух электрооборудования только после предварительного отключения источника тока. Недостатком электрической блокировки является ее зависимость от исправности электрической цепи (например, пригорание контактов делает невозможным открытие дверей ограждения передатчика или двери лифта, что может привести к несчастному случаю).

Механическая блокировка. Открыть двери шкафов или ограждений можно, только, если предварительно выключить рубильник, т.е. прекратить подачу электропитания на установку. И, наоборот, включить рубильник можно только при закрытых дверях или надетых на электроустановки кожухах. Используются жезловые и рычажные системы механической блокировки.

Жезловая блокировка. В такой системе блокировок все двери шкафов или ограждений имеют специальные замки, которые открываются одним ключом. Конструкция замка такова, что повернуть ключ и вынуть его из замка возможно, только предварительно выключив рубильник, снимающий высокое напряжение. Конструкция дверных замков не позволяет вынуть ключ, если дверь не закрыта. Включить рубильник возможно только в том случае, если дверь ограждения будет закрыта и заперта. При рычажной блокировке системы ручка управления рубильником механически связана с дверной заслонкой замка. При выключении рубильника одновременно выдвигается заслонка замка, и только после этого можно открыть дверь шкафа или ограждения. При открытой двери конструкция замка не позволяет задвинуть заслонку замка обратно и, следовательно, не допускает включение рубильника, когда за ограждением работает обслуживающий персонал.

Сигнализация — достаточно распространенное средство, позволяющее обслуживающему персоналу электроустановок ориентироваться в сложной обстановке, принимать меры предосторожности или исключить неправильные действия. Наиболее часто применяется световая или звуковая сигнализация. При использовании световой сигнализации, зеленый свет ламп свидетельствует о том, что электропитание установки отключено, а красный свет — что установка находится под опасным напряжением. На радиоустройствах или электроустановках до 1000 В сигнальные лампы размещаются на пульте управления или около мест, где проводятся работы.

Если сигнальные лампы гаснут при отсутствии напряжения, то выход из строя лампы или нарушение контакта с ее цоколем будет служить ложным сигналом для обслуживающего персонала. Поэтому в целях безопасности обслуживающего персонала необходимо всегда, независимо от показаний сигнальных ламп, при входе за ограждение убедиться в отсутствии напряжения на установке при помощи переносных индикаторов напряжения.

В электроустановках напряжением выше 1000 В кроме сигнальных ламп применяются лампы тлеющего разряда (неоновые, аргоновые и т. п.). Они подвешиваются к тем частям установки, о состоянии которых они сигнализируют. Такие лампы работают за счет энергии электростатического поля, создаваемого работающей установкой, и не требуют никакой проводки. На каждую фазу ставится своя лампа. Такая сигнализация облегчает работу обслуживающего персонала и предупреждает несчастные случаи. Работу звуковой сигнализации обеспечивают звонок и сирена, предупреждающие персонал о появлении напряжения на установке [1, 5, 9, 10, 13, 18, 19].

Автоматический выключатель. Автоматический выключатель представляет собой электротехническое устройство, основное назначение которого — переключение рабочего состояния при возникновении некоторой ситуации. Электрические автоматы интегрируют два устройства: обычный выключатель и магнитный (тепловой) расцепитель. Задачей последнего является своевременный разрыв электрической цепи в случае превышения некоторого порогового значения силы тока (рис. 3.4). Автоматические выключатели бывают нескольких типов.

Тип время-токовой

характеристики , Un = номинальное напряжение ? In = номинальный ток

Отключающая способность согласно ГОСТ Р 50345-99 (EN 60898)

СИМВОЛЫ: Автоматическое отключение Разъединение Тепловой расцепитель

Электромагнитный расцепитель

  • - отключающий нейтральный полюс
  • - защищенный фазный полюс

Класс токоограннчения

Рис. 3.4. Устройство автомата тока

  • 1. Классификация автоматов по количеству полюсов: однополюсные автоматы; однополюсные автоматы с нейтралью; двухполюсные автоматы; трехполюсные автоматы; трехполюсные автоматы с нейтралью; четырехполюсные автоматы.
  • 2. Классификация автоматов по типу расцепителей: электромагнитные и тепловые. Магнитные служат для электрической защиты от короткого замыкания, а тепловые размыкатели предназначены в основном для защиты электрических цепей по определенному току перегрузки.
  • 3. Классификация автоматов по току расцепления: А, В, С, D, К, Z. Контактная группа выключателей должна обеспечить размыкание цепи даже при коротком замыкании непосредственно самих выводов. Поэтому при выборе автоматического выключателя следует учитывать его условный ток короткого замыкания, который определяется током, не вызывающим подгорания контактов.

4. По времени срабатывания в зоне токов короткого замыкания автоматы подразделяются: на селективные, с отключением устройства через некоторое время; нормальные, срабатывающие за 0,02-1 с и быстродействующие с периодом срабатывания, не превышающим 0,005 с.

Электрическое разделение сети и малое напряжение

Электрическое разделение сети — это способ, при котором сеть разделяется на отдельные электрически не связанные между собой участки с помощью разделительных трансформаторов. Область применения электрического разделения сетей — электроустановки напряжением до 1000 В, эксплуатация которых связана с повышенной степенью опасности (передвижные электроустановки, ручной электрифицированный инструмент и т. п.). Разветвленная сеть большой протяженности имеет значительную емкость и небольшое активное сопротивление изоляции относительно земли. Ток замыкания на землю в такой цепи может достигать значительной величины. Если такую сеть разделить на ряд небольших сетей такого же напряжения, которые будут обладать незначительной емкостью и высоким сопротивлением изоляции, то опасность поражения резко снизится. Обычно электрическое разделение сетей осуществляется путем подключения отдельных электроприемников через разделительные трансформаторы, питающиеся от основной разветвленной сети. Поскольку основная цель такой защиты — уменьшение величины тока замыкания на землю за счет высоких сопротивлений фаз относительно земли, не допускается заземление нейтрали или же одного из выводов вторичной обмотки разделительного трансформатора.

Применение малых напряжений. Применение малого напряжения — весьма эффективная защита, но ее широкому распространению препятствует сложность осуществления протяженной сети малого напряжения. В качестве источников малого напряжения применяются понижающие трансформаторы, преобразователи частоты, батареи гальванических элементов, аккумуляторы, выпрямительные установки.

Малое напряжение — номинальное напряжение амплитудой не более 42 В, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током. В помещениях промышленных зданий с повышенной электроопасностью для переносных электроприемников рекомендован уровень напряжения 42 В. Электрическое сопротивление тела человека при таком напряжении можно принять равным 1-2 кОм, и ток, проходящий через человека при двухфазном включении, равен І2 = 21-42 mA (для большинства случаев это ток не отпускающий).

Полная безопасность обеспечивается только при однофазном включении. В особо опасных помещениях рекомендуется применять напряжение до 12 В. Аналогичный же уровень напряжения применяется при неудобных работах внутри металлических сосудов, в смотровой канаве и т. д. В качестве источников малого напряжения часто применяют понижающие трансформаторы. Они отличаются простотой и надежностью. Слабое их место — возможность пробоя напряжения первичной обмотки во вторичную [1, 5, 9, 10, 13, 18, 19].

Выравнивание потенциалов. Выравнивание потенциалов — это способ снижения напряжения прикосновения и шага между точками электрической цепи. На рисунке 3.5 представлены причины возникновения напряжения прикосновения, которое возрастает с удалением от точки размещения заземлителя (точки стекания тока короткого замыкания (график //), а шаговое напряжение при этом уменьшается (график /). В этом случае более всего пострадает человек, максимально удаленный от заземлителя (позиция 3).

Возникновение напряжения прикосновения и шага

Рис. 3.5. Возникновение напряжения прикосновения и шага

Метод выравнивания потенциалов используется, прежде всего, при эксплуатации установок с напряжением выше 1000 В. Для равномерного распределения электрического потенциала на площадке, на которой установлено электрическое оборудование, применяются искусственные заземлители. Для этих целей на территории открытых распределительных устройств прокладывают заземляющие полосы на глубине 0,5-0,7 м вдоль рядов оборудования и в поперечном направлении. Таким образом, формируется заземляющая сетка, к которой присоединяется заземляемое оборудование.

При пробое изоляции в каком-либо аппарате его корпус и заземляющий контур окажутся под некоторым потенциалом фз. Так как заземлители располагаются на небольшом (несколько метров) расстоянии друг от друга, то поля растекания, формируемые заземлителями, интегрируются, и любая точка поверхности грунта внутри контура приобретает существенный электрический потенциал, уменьшающийся по мере удаления от заземлителей. Однако из-за близости заземлителей друг к другу разность потенциалов между точками, находящимися внутри контура, существенно уменьшается, происходит выравнивание потенциалов, и поэтому напряжения прикосновения и шага будут малыми и почти безопасными для человека [1, 5, 9, 10, 13, 18, 19, 21].

На рис. 3.6 приведены пояснения метода выравнивания потенциалов.

Выравнивание потенциалов на территории электроустановки

Рис. 3.6. Выравнивание потенциалов на территории электроустановки

Защитное заземление. Защитное заземление — это преднамеренное электрическое соединение с «землей» или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электроустановки, которые могут оказаться под напряжением (рис. 3.7). Защитное действие заземления основано на снижении напряжения прикосновения при попадании напряжения на нетоковедущие части (вследствие замыкания на корпус или других причин), что достигается уменьшением разности потенциалов между корпусом электроустановки и землей как из-за малого сопротивления заземления, так и в результате повышения потенциала примыкающей к оборудованию поверхности земли. Чем меньше сопротивление заземления, тем выше защитный эффект [1, 5, 6, 8, 9, 10, 13]. Если человек касается незаземленного корпуса, то через его тело проходит ток замыкания в полном объеме. Таким образом, этот случай равноценен однополюсному прикосновению к токоведущим частям.

Принципиальные схемы защитного заземления в трехфазных сетях

Рис. 3.7. Принципиальные схемы защитного заземления в трехфазных сетях: а — в сети с изолированной нейтралью; б — в сети с заземленной нейтралью напряжением выше 1000 В

Опасность поражения при контакте с заземленными нетоковедущими частями электроустановки является менее опасным. Опасность определяется величинами напряжения сети и последовательно включенных сопротивлений тела человека, обуви, пола, изоляции токоведущих частей относительно земли. Значение сопротивления защитного заземления /?.? определяется из условия обеспечения на корпусе электроустановки допустимого напряжения прикосновения. Область применения защитного заземления — трехфазные трехпроводные сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В — с любым режимом нейтрали. Защитное заземление — это соединение корпуса оборудования с «землей» через малое по величине сопротивление (4-10 Ом). При пробое фазы на корпус выравниваются потенциалы оборудования cpog и основания фосн-

Комментарии к расчету тока через человека при пробое изоляции фазы на корпус электроустановки

Рис. 3.8. Комментарии к расчету тока через человека при пробое изоляции фазы на корпус электроустановки

При этом напряжение прикосновения к электроустановке UnP и ток через человека 1ч уменьшаются, так как общее сопротивление тела человека, обуви и пола значительно больше сопротивления заземлителя (> 1000 Ом), и ток короткого замыкания пойдет по пути наименьшего сопротивления, т.е. через заземлитель. Напряжения прикосновения определяем как Unp = (роб - (роси- А силу тока, текущего через человека, — 1Ч = 13 • Rs/ (R4 + ROf, +Rn).

На рис. 3.9 продемонстрирована эффективность применения заземления для защиты человека от поражения электрическим током в случае наличия пробоя фазного провода на корпус электроустановки. Ток, проходящий через тело человека (1Ч), при отсутствии заземления будет равен 0,22 А, а при его наличии — 1Ч = 0,0008 А.

Корпус без заземления

Корпус заземлен

Напряжение прикосновения

Напряжение прикосновения

Пример эффективности применения заземления

Рис. 3.9. Пример эффективности применения заземления

На рис. 3.10 приведена верная схема подключения различных электроустановок к заземляющему устройству. Устройство заземления не всегда может обеспечить полную безопасность. Например, в случае пробоя фазы на металлическую конструкцию, имеющую электрический контакт с «землей», ток короткого замыкания минует автоматическую защиту.

Схема подключения электроустановок к заземлителю

Рис. 3.10. Схема подключения электроустановок к заземлителю:

  • 1 пробивной предохранитель; 2 — магистраль заземления; 3 — болт присоединения заземления или зануления; 4 — защитный аппарат в металлическом корпусе;
  • 5 — однофазный приемник; 6 — выключатель; 7 — светильник, 8 — заземляющая шина

На рис. 3.11 приведена ситуация, когда в трехпроводной трехфазной сети с заземленной нейтралью, защитное заземление не выполняет эффективно свои функции, так как при замыкании фазы на металлическую конструкцию, имеющую электрический контакт с «землей», ток короткого замыкания минует автоматы тока или предохранители (т.е. защиты нет).

Трехфазная сеть с заземленной нейтралью, при замыкании фазы на металлическую конструкцию, имеющую электрический контакт с «землей»

Рис. 3.11. Трехфазная сеть с заземленной нейтралью, при замыкании фазы на металлическую конструкцию, имеющую электрический контакт с «землей»

Устройство заземления. Заземлители могут быть естественными и искусственными. В качестве естественных заземлителей могут применяться:

  • - расположенные под землей водопроводные трубы и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей и газов, а также взрывоопасных газов;
  • - металлические конструкции зданий и сооружений, имеющие соединение с землей;
  • - свинцовые оболочки подземных кабелей.

Естественные заземлители связывают с заземляющей сетью не менее чем двумя проводниками, присоединенными к заземлителю в разных местах. Если естественные заземлители обеспечивают требуемое сопротивление заземления, то устройство дополнительного искусственного заземления не требуется. В качестве искусственных заземлителей могут применяться:

  • - вертикально забитые в грунт стальные трубы длиной 2м и диаметром 25 мм;
  • - стальные прутки диаметром 10 мм;
  • - стальные уголки размером 60 х 60 мм и близкие к ним;
  • - горизонтальные стальные полосы и круглые проводники.

Сопротивление заземляющего устройства для установок напряжением до 1000 В должно быть не более 4Ом, а если мощность источника меньше 100 кВт, то допускается R3= 10 Ом. Сопротивление заземлителей определяется расчетным путем или непосредственным измерением на месте. Искусственное заземление может быть: выносное (сосредоточенное) и контурное (распределенное) (рис. 3.12, 3.13).

Выносное заземление — это когда заземлитель вынесен за пределы площадки, на которой размещено оборудование, или сосредоточен в некоторой ее части. Этот тип заземления применяется при малых токах замыкания на землю в установках до 1000 В (рис. 3.12.). Защитное заземление применяется в трехфазной трехпроводной сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В — с любым режимом нейтрали. Наличие заземления электроустановок необходимо: при U > 500 В во всех случаях; при U = 42-100 В — в помещениях с повышенной опасностью и наружных электроустановках; при всех напряжениях — во взрывоопасных помещениях.

Контурное заземление — это когда одиночные заземлители размещаются по контуру (периметру) некоторой площадки. Безопасность при контурном заземлении обеспечивается выравниванием потенциалов на защищенной территории до такой величины, чтобы максимальные значения напряжений прикосновения и шага не превышали допустимых. Такой эффект достигается путем применения соответствующей схемы размещения одиночных заземлителей. Внутри помещений выравнивание происходит естественным путем (рис. 3.13).

Устройство выносного заземления

Рис. 3.12. Устройство выносного заземления

На рис. 3.13. показано устройство контурного заземления.

Устройство контура заземления

Рис. 3.13. Устройство контура заземления

Защитное зануление. В четырехпроводных трехфазных сетях с заземленной нейтралью напряжением до 1 000 В в стационарных установках в качестве защитной меры применяется зануление. По условиям безопасности сети с глухозаземленной нейтралью его следует использовать там, где невозможно обеспечить хорошую изоляцию проводов и когда нельзя быстро отыскать и устранить повреждение этой изоляции. Зануление — специальное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Назначение заземления нейтрали — снижение до минимального значения напряжения относительно земли нулевого провода и всех присоединенных к нему корпусов при случайном замыкании фазы на землю.

Защитное действие зануления состоит в следующем. При пробое изоляции на корпус образуется цепь с очень малым сопротивлением: «фаза — корпус — нулевой провод — фаза». Следовательно, пробой на корпус при наличии зануления превращается в однофазное короткое замыкание (КЗ). Возникающий в цепи ток резко возрастает, в результате чего срабатывает максимальная токовая защита и селективно отключает поврежденный участок сети. Для обеспечения надежного отключения необходимо, чтобы ток короткого замыкания превышал номинальный ток защиты (номинальный ток плавкой вставки или ток установки расцепителя автомата) — рис. 3.14.

Схема работы зануления

Рис. 3.14. Схема работы зануления:

  • 1 нулевой защитный проводник; 2 — срабатываемый элемент защиты;
  • 3 повторное заземление нулевого провода

Цепь протекания тока КЗ 1КЗ (рис. 3.14): нулевой защитный проводник (I) — нулевая точка трансформатора (II) — обмотка трансформатора (III) — фазный провод (IV) — короткое замыкание на корпус (V). Суммарное электрическое сопротивление (RK3) цепи протекания тока КЗ не более 0,5 Ом. Величина тока короткого замыкания 1КЗ> 1НОмК, где: 11ЮЛ1 номинальный ток срабатывания защиты; К — коэффициент кратности тока. На рис. 3.15 показаны условия срабатывания элемента защиты. При пробое фазы на корпус возникает большой ток короткого замыкания, срабатывают автоматические выключатели (АВ) или предохранители (Пр), и установка отключается.

Условия срабатывания защиты при занулении

Рис. 3.15. Условия срабатывания защиты при занулении

Условие срабатывания защиты:

іде 1Н0М - номинальный ток срабатываши защиты; К - коэффициент кратности тока.

В случае обрыва нулевого провода, цепь тока короткого замыкания (КЗ) пройдет через контур заземления и сопротивление Ro. Назначение нулевого провода — создание для тока КЗ цепи с малым сопротивлением. Поэтому трехфазные сети с изолированной нейтралью целесообразно применять только при небольшой протяженности электрической сети и высоком сопротивлении изоляции относительно земли.

Схема защитного зануления с контуром повторного заземления

Рис. 3.16. Схема защитного зануления с контуром повторного заземления:

  • 1 электрическая установка: 2 — нулевой провод; 3 — зануляющий проводник;
  • 4 нулевой защитный провод; 5 — выводы контура повторного заземления;

б — трубчатые заземлители; 7 — соединительная полоса

На рис. 3.16. приведена схема защитного заземления с контуром повторного заземления, а на рис. 3.17 — схема подключения потребителей в сети с системой заземления TN-C.

Схема подключения нагрузки в сети с системой заземления TN-C

Рис. 3.17. Схема подключения нагрузки в сети с системой заземления TN-C

На рис. 3.18 показана схема подключения в электрических сетях с системой заземления TN-S проводников RE и N.

Схема сети с системой заземления TN-S

Рис. 3.18. Схема сети с системой заземления TN-S

Защитное отключение. Защитным отключением называется система автоматического отключения электроустановок при однофазном (однополюсном) прикосновении к частям, находящимся под напряжением, недопустимым для человека, и (или) при возникновении в электроустановке тока утечки (замыкания), превышающего заданные значения. Назначение защитного отключения — обеспечение электробезопасности. Это достигается путем ограничения времени воздействия тока на человека [9, 11, 15].

Защита осуществляется специальным устройством защитного отключения (УЗО), которое, работая в дежурном режиме, постоянно контролирует возможные условия поражения электрическим током. Область применения: электроустановки — в сетях с любым напряжением и любым режимом нейтрали. Наибольшее распространение защитное отключение получило в электроустановках, используемых в сетях напряжением до 1 кВ с заземленной или изолированной нейтралью. Все УЗО по виду входного сигнала классифицируют на не сколько типов (рис. 3.19). Принцип работы УЗО состоит в том, что оно постоянно контролирует входной сигнал и сравнивает его с некоторой заданной величиной (уставкой). Если входной сигнал превышает уставку, то устройство срабатывает, отключая электроустановку от сети. В качестве входных сигналов устройств защитного отключения используют различные параметры электрических сетей, свидетельствующих об условиях поражения человека электрическим током.

Классификация УЗО по виду входного сигнала

Рис. 3.19. Классификация УЗО по виду входного сигнала

Кроме того, УЗО классифицируются по другим критериям, например, по конструктивному исполнению. Основными элементами такого устройства являются: датчик, преобразователь и исполнительный орган, основными параметрами подбора УЗО являются: номинальный ток нагрузки (рабочий ток электроустановки, который протекает через нормально замкнутые контакты УЗО в дежурном режиме); номинальное напряжение; уставка; время срабатывания устройства. Это быстродействующая защита, реагирующая на замыкание фазы на корпус, на «землю», на прикосновение человека. Время срабатывания УЗО — 0,005-0,2 с. Оно применяется как самостоятельное средство защиты, так и в комплексе с защитным заземлением и защитным занулением. На рис. 3.20 приведена принципиальная схема УЗО.

Принципиальная схема защитного отключения электроустановки при появлении напряжения на ее корпусе

Рис. 3.20. Принципиальная схема защитного отключения электроустановки при появлении напряжения на ее корпусе:

/ — корпус; 2 — автоматический выключатель; КО — катушка отключения;

Н — реле напряжения максимальное; /?.? — сопротивление защитного заземления;

R,, — сопротивление вспомогательного заземления

На рис. 3.21 приведена схема устройства защитного отключения, которое реагирует на изменение напряжения корпуса относительно земли. При пробое фазы на корпус срабатывает реле напряжения (PH), настроенное на определенную уставку, после чего установка отключается контактором.

Схема устройства защитного отключения (УЗО)

Рис. 3.21. Схема устройства защитного отключения (УЗО)

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >