ЗАЩИТА ВОЗДУШНЫХ И КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ В СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ 3-10кВ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ. Как осуществляется защита сети до 1000 в с изолированной нейтральюСравнительный анализ опасности трехфазных сетей с изолированной и глухозаземленной нейтралью до 1000 в.Анализ сводится к определению Ih. а) При двухфазном прикосновении – человек попадает под линейное напряжение и путь тока через тело человека наиболее опасен (рука – рука). Ток не зависит от схемы сети, режима нейтрали и зависит только от Uсети и Rh человека. Ih = Uл/Rh = Uф/Rh б) Однофазное прикосновение происходит чаще и менее опасно двухфазного т.к. зависит от схемы сети, нейтрали, rиз , Сфаз относительно земли. (*) Y0=g0+jb0 – полная проводимость нейтрали Y=g+jb – полная проводимость фаз Gh=1/Rh – проводимость человека Yзм=g’=1/rзм – проводимость замыкания на землю В нашей стране при напряжении до 1000 В применяют две схемы: 1)трех проводная с изолированной нейтралью – 36, 42, 127, 220, 380, 660В. 2)четырех проводная с заземленной нейтралью – 220/127, 380/220, 660/380В. 1.) 3-х фазная сеть с изолированной нейтралью в нормальном режиме. Y0=0, т.е. нейтраль отсутствует или не связана с землей. Ток протекающий через человека тем меньше, чем больше Z, т.е. чем лучше изоляция. 2). Трехфазная сеть с изолированной нейтралью в аварийном режиме. Третья фаза замкнута на землю через rзм ,т.к. rзм <<Rh, то При rзм <<Rh U≈Uф=Uлин Выводы: В нормальном режиме, чем лучше качество изоляции, тем меньше Ih, Uпр=Uф. В аварийном режиме при прикосновении человека к исправной фазе Uпр значительно больше Uф, но чуть меньше линейного. Защитная роль изоляции исчезает. 3). 3-х фазная сеть с глухо заземленной нейтралью в нормальном режиме. r0<<Zиз Согласно ПУЭ r0 меньше или равно 10 Ом следовательно Rh>>r0 следовательно Uпр≈Uф. 4.)3-х фазная сеть с глухо заземленной нейтралью в аварийном режиме. Если rзм → 0 Uпр → Uф=Uл Если r0 → 0 Uпр → Uф. 1) При прикосновении в нормальном режиме человек оказывается практически под Uф. Не зависит от Zиз фаз относительно земли (как в сети с изолированной нейтралью). Следовательно, этот случай более опасен, чем нормальный режим в сети с изолированной нейтралью. 2) В аварийном режиме если r0 →0 , то Uпр→Uф; если rзм →0 Uпр→ Uл , но т.к. они отличны от 0 то Uф<Uпр<Uл. Этот режим менее опасен, чем аналогичный в сети с изолированной нейтралью т.к. там Uпр близко Uл, и всегда значительно больше Uф. 3)Положительные свойства в нормальном режиме проявляются в сети с изолированной нейтралью, а в аварийном режиме в сети с глухозаземленной нейтралью. 12. Защита от поражения электрическим током: Защитные меры в эу (перечислить, краткая характеристика каждого)1. Электрическое разделение сетей - деление единой разветвленной сети на ряд небольших сетей такого жеU. Осуществляется путем подключения отдельных ЭП через разделительный тр-ор(РТ). Область применения: Сети до 1000 В с изолированной нейтралью (передвижные ЭУ; ручной электроинструмент; лаборатории; испытательные стенды). Цель - Уменьшить за счет высокихR фаз относительно земли. Недостатки - при глухом ЗНЗ при однофазном прикосновении ч-ка к исправной фазе, он попадает под линейное U. Чтобы избежать опасности ЗНЗ надо следить за изоляцией. 2. Малые напряжения. Это U не более 42 В между фазами и по отношению к земле, его применяют в целях уменьшения опасности поражения током. При малом напряжении, через Rh протекает малый Ih и Rh велико, что способствует еще большему уменьшению Ih 3. Компенсация емкостной составляющей Iзз. Контроль и профилактика повреждений изоляции позволяют поддерживать Rизол на высоком уровне. Емкость фаз относительно земли не зависит от каких- либо дефектов, она определяется общей протяженностью сети, высотой подвеса проводов ВЛ, толщиной фазной изоляции жил кабеля. Поэтому емкость сети не может быть снижена. В процессе эксплуатации сети ее емкость изменяется лишь за счет откл и вкл отдельных участков сети. Для уменьшения Iзз. служат дугогасящие катушки (реактор), включаемые между нейтральной точкой и землей. Усл полной компенсации: 3bc=bL (резонанс), bc=wc, bL=1/wL=> 3wc=1/wL=> 3w2LC=1. В реальных сетях существуют режимы недокомпенсации при 3bc>bL или перекомпенсации при 3bc<bL. 4. Защита от случайного прикосновения. Ограждение токоведущих частей. Блокировка. Двойная изоляция. Расположение токоведущих частей на недоступной высоте или в недоступном месте. 5. Контроль и профилактика повреждений изоляции. Испытание повышенным напряжением и осмотры. 6. Защита от перехода ВН в сеть НН. Это возможно, если повреждена изоляция в трансформаторе, что может привести к замыканию на корпус и между ВН и НН. на сеть НН накладывается ВН, на которое она не рассчитана. Способы защиты зависят от режима нейтрали: 1. Нейтраль ВН заземлена – замыкание на НН вызывает отключение тр-ра, т.к. срабатывает защита. 2. Сеть выше 1000 В изолирована, а НН заземлена. При замыкании между обмотками происходит ЗНЗ. 3. Сеть ВН и НН с изолированной нейтралью. В этом случае переход ВН в НН очень опасное явление Если в сети НН нейтраль заземлить нельзя, то нейтраль соединяют с землей через пробивной предохранитель. 7. Защитное отключение. быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение ЭУ при возникновении в ней опасности поражения человека током. Суть – немедленный разрыв цепи замыкания, как только появится опасность. 8. Защитное заземление. Преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказываться под напряжением, вследствие замыкания на корпус и по другим причинам. Назначение защитного заземления – устранение опасности поражения током. Область применения защитного заземления: Cети до 1000 В: переменного тока, трехфазные, трехпроводные сети с изолированной нейтралью, однофазные двухпроводные, изолированные от земли; а также сети постоянного тока, двухпроводные с изолированной средней точкой обмоток источника тока, Сети выше 1000 В: переменного и постоянного тока с любым режимом нейтрали или средней точки обмоток источника тока. Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя (проводников, электродов, соединенных между собой и находящихся в непосредственном соприкосновении с землей)и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановок с заземлителем. В зависимости от места размещения заземлителя относительно заземленного оборудования различают два типа заземляющих устройств: выносное и контурное. 9. Зануление. это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником, металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением (нулевой защитный проводник – проводник, соединяющий зануленные части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или с ее эквивалентом). Принцип действия: превращение замыкания на корпус в однофазное КЗ с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную ЭУ от питающей сети. 13. Защита от поражения электрическим током: Электрозащитные средства и приспособления, применяемые в электроустановках. Электрозащитные средства (ЭЗС)– это средства, служащие для защиты людей работающих в ЭУ, от поражения электрическим током, воздействия электрической дуги, напряжения электромагнитного поля. ЭЗС делятся на: Основные средства, изоляция которых длительно выдерживает рабочее напряжение ЭУ, и которые позволяют прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Дополнительные – средства, дополняющие основные, а так же служащие для защиты от Uпр и Uш, которые сами по себе не могут при данном напряжении обеспечить защиту от поражения током, а применяются совместно с основными средствами. Основные ЭЗС до 1000В: Изолирующие штанги; Изолированные электроизмерительные клещи; Указатели напряжения; Диэл перчатки; инструмент с изолир рукоятками. Основные ЭЗС выше 1000В: Изолир штанги; Изолир клещи; Указатели напряжения; Указатели напряжения для фазировки; Изолирующие средства и приспособления для работ на ВЛ с непосредственным прикосновением к токоведущим частям (Изолирующие лестницы, площадки, тяги, канаты, корзины, кабины). Дополнительные средства выше 1000В: Диэл перчатки. Диэл боты. Диэл ковры. Изолире подставки и накладки. колпаки. Индивидуальные экранирующие комплекты. Переносные заземления. Оградительные устр-ва. Плакаты. Дополнительные средства до 1000В. Диэл калоши. ковры. ПЗ. Изолир подставки и накладки. Оградительные устройства. Плакаты и знаки безопасности. При использовании основных достаточно одного дополнительного средства, за исключением случаев освобождения человека от воздействия тока 14. Защита от поражения электрическим током: Опасность атмосферных перенапряжений и защита от них. Молниезащита Ток молнии производит тепловое, электромагнитное, а также механическое воздействия на те объекты, по которым он проходит. Помимо прямого удара молнии в здание, сооружение, дерево, проявления молнии могут быть в виде электростатической и электромагнитной индукции. Электростатическая индукция проявляется тем, что на изолированных металлических предметах наводятся опасные электрические потенциалы, вследствие чего возможно искрение между отдельными металлическими элементами конструкций и оборудования. В результате электромагнитной индукции, обусловленной быстрым изменением значения тока молнии в металлических незамкнутых контурах, наводятся электродвижущие силы, что приводит к опасности искрообразования между ними в местах сближения этих контуров. Предусмотрена молниезащита зданий и сооружений в зависимости от назначения, интенсивности грозовой деятельности в районе их местонахождения, а также от ожидаемого количества поражений молнией в год по одной из трех категорий устройства молниезащиты и с учетом типа зоны защиты. Подсчет ожид-го кол-ва N поражений в год: 1.для сосредоточенных зданий и сооружений ; 2.для зданий и сооружений прямоуг-й формы:, h- наиб. высота здания или сооружения, м; S,L- ширина и длина здания или соор-я, м; n-среднегодовое число ударов молнии в 1 км2 земной пов-ти в месте нах-я здания или соор-я. Здания и сооружения I и II категориям, д.б. защищены от: 1. прямых ударов молнией, 2. вторичных ее проявлений, 3. заноса высокого потенциала через наземные (надземные) металлические коммуникации. Здания и сооружения III категории, д.б. защищены от 1 и 3. Наружные установки II категории, д.б.защищены от 1 и 2. Наружные установки III категории, д.б. защищены от 1. Зона защиты молниеотвода – пр-во, внутри к-го здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии с надежностью не ниже опр-го знач-я. Зона защиты типа А обладает надежность 99,5% и выше, а типа Б – 95% и выше. Типы молниеотводов: 1.Одиночный стержневой молниеотвод. 2.Двойной стержневой молниеотвод. 3.Многократный стержневой молниеотвод 4.Одиночный тросовый молниеотвод. 5.Двойной тросовый молниеотвод. Расчет для 4: h 150 м , где h – высота троса в середине пролета. С учетом стрелы провеса троса сеч. 35-50 мм2 при известной высоте опор hОП и длине пролета а высота троса опр-ся: h=hОП-2 при а 120 м, h=hОП-3 при 120 а 150 м. Тип А: hО=0,85h; rО=(1,35-0,0025h)h; rХ=(1,35-0,0025h)(h- hХ/0,85) )-радиус защиты на высоте hХ; Тип Б: hО=0,92h; rО=1,7h; rХ=1,7(h- hХ/0,92); Для зоны типа Б высота одиночного тросового молниеотвода при известных знач-ях hх и rХ: h=(rХ+1,85hХ)/1,7. Предусматриваем заземлитель. studfiles.net 5. Электроустановки напряжением до 1000 в в сети с изолированной нейтралью
5.1 В электроустановках переменного тока в сетях с изолированной нейтралью или изолированными выводами однофазного источника питания электроэнергией защитное заземление должно быть выполнено в сочетании с контролем сопротивления изоляции. 5.2 Сопротивление заземляющего устройства в стационарных сетях должно быть не более 10 Ом. При удельном сопротивлении земли, большем 500 Ом·м, допускается вводить повышающие коэффициенты, зависящие от r.
6. Передвижные электроустановки и ручные электрические машины класса I в сетях напряжением до 1000 в
6.1 Режим нейтрали и защитные меры передвижных источников питания электроэнергией, используемых для питания стационарных приемников электрической энергии, должны соответствовать режиму нейтрали и защитным мерам, принятым в сетях стационарных приемников электрической энергии. 6.2 При питании передвижных приемников электрической энергии и ручных электрических машин класса I от стационарных сетей с заземленной нейтралью или от передвижных электроустановок с заземленной нейтралью зануление следует выполнять в сочетании с защитным отключением. Допускается выполнять зануление - для ручных электрических машин класса I; зануление или зануление в сочетании с повторным заземлением - для передвижных приемников электрической энергии. 6.3 При питании передвижных приемников электрической энергии и ручных электрических машин класса I от стационарной сети или передвижного источника питания электроэнергией, имеющих изолированную нейтраль и контроль сопротивления изоляции, защитное заземление должно применяться в сочетании с металлической связью корпусов электрооборудования или защитным отключением. 6.4 Сопротивление заземляющего устройства в передвижных электроустановках с изолированной нейтралью при питании от передвижных источников электроэнергии определяют по значениям допустимых напряжений прикосновения при однополюсном замыкании на корпус либо устанавливают в соответствии с требованиями нормативной документации.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
6.5 Защитное заземление передвижного источника питания электроэнергией с изолированной нейтралью и постоянным контролем сопротивления изоляции допускается не выполнять: если расчетное сопротивление заземляющего устройства больше сопротивления заземляющего устройства рабочего заземления прибора постоянного контроля сопротивления изоляции; если передвижной источник питания электроэнергией и приемники электрической энергии расположены непосредственно на передвижном механизме, их корпуса соединены металлической связью и источник не питает другие приемники электрической энергии вне этого механизма; если передвижной источник питания электроэнергией предназначен для питания конкретных приемников электрической энергии, их корпуса соединены металлической связью, а их число и длина кабельной сети определяются либо величиной допустимого напряжения прикосновений при однополюсном замыкании на корпус, либо установлены нормативно-технической документацией. 6.6 В передвижных электроустановках с источником питания электроэнергией и приемниками электрической энергии, расположенными на общей металлической раме передвижного механизма, и не имеющих приемников электрической энергии вне этого механизма, допускается применять в качестве единственной защитной меры металлическую связь корпусов оборудования и нейтрали источника питания электроэнергией с металлической рамой передвижного механизма.
studfiles.net ЗАЩИТА ВОЗДУШНЫХ И КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ В СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ 3-10кВ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ2.Повреждения, отключение которых с выдержкой времени может привести к нарушению работы ответственных потребителей, должны отключаться без выдержки времени (например, повреждения, при которых остаточное напряжение на шинах электростанций и подстанций будет ниже 0,6 Uном, если отключение их с выдержкой времени может привести к саморазгрузке вследствие лавины напряжения, или повреждения с остаточным напряжением 0,6 UHOM и более, если отключение их с выдержкой времени может привести к нарушению технологии). 3.При отключении с выдержкой времени повреждений с токами, в несколько раз превосходящими номинальный, возможен недопустимый перегрев проводников. Допускается применение быстродействующих защит в сложных сетях и при отсутствии изложенных выше условий, если это необходимо для обеспечения селективности. 3.2.109.При оценке обеспечения требований устойчивости, исходя из значений остаточного напряжения по3.2.108, необходимо руководствоваться следующим: 1.Для одиночной связи между электростанциями или энергосистемами указанное в 3.2.108 остаточное напряжение должно быть проверено на шинах подстанций и электростанций, входящих в данную связь, при КЗ на линиях, отходящих от этих шин, кроме линий, образующих связь; для одиночной связи, содержащей часть участков с параллельными линиями, - также при КЗ на каждой из этих параллельных линий. 2.При наличии нескольких связей между электростанциями или энергосистемами указанное в 3.2.108 значение остаточного напряжения должно быть проверено на шинах только тех подстанций или электростанций, где соединяются эти связи, при КЗ на связях и на других линиях, питающихся от этих шин, атакже на линиях, питающихся от шин подстанций связей. 3.Остаточное напряжение должно быть проверено при КЗ в конце зоны, охватываемой первой ступенью защиты в режиме каскадного отключения повреждения, т. е. после отключения выклю-чателяс противоположного конца линии защитой без выдержки времени. 3.2.110.На одиночных линиях110-220кВ с односторонним питанием от многофазных замыканий следует устанавливать ступенчатые токовые защиты или ступенчатые защиты тока и напряжения. Если такие защиты не удовлетворяют требованиям чувствительности или быстроты отключения повреждения (см.3.2.108), например, на головных участках, или если это целесообразно по условию согласования защит смежных участков с защитой рассматриваемого участка, должна быть предусмотрена ступенчатая дистанционная защита. В последнем случае в качестве дополнительной защиты рекомендуется использовать токовую отсечку без выдержки времени. От замыканий на землю должна быть предусмотрена, как правило, ступенчатая токовая направленная или ненаправленная защита нулевой последовательности. Защита должна быть установлена, как правило, только с тех сторон, откуда может быть подано питание. Для линий, состоящих из нескольких последовательных участков, с целью упрощения допускается использование неселективных, ступенчатых защит тока и напряжения (от многофазных замыканий) и ступенчатых токовых защит нулевой последовательности (от замыканий на землю) в сочетании с устройствами поочередного АПВ. 3.2.111.На одиночных линиях, имеющих питание с двух или более сторон, как при наличии, так и при отсутствии обходных связей, а также на линиях, входящих в кольцевую сеть с одной точкой питания, от многофазных замыканий должна быть применена ступенчатая дистанционная защита, используемая в качестве резервной или основной (последнее - только на линиях110-220кВ). В качестве дополнительной защиты рекомендуется использовать токовую отсечку без выдержки времени. От замыканий на землю должна быть предусмотрена, как правило, ступенчатая токовая направленная или ненаправленная защита нулевой последовательности. 3.2.112.В качестве основной защиты от многофазных замыканий на приемном конце головных участков кольцевой сети с одной точкой питания рекомендуется применять ступенчатую токовую направленную защиту; на других одиночных линиях (преимущественно 110 кВ) допускается в отдельных случаях применять ступенчатые токовые защиты или ступенчатую защиту тока и напряжения, выполняя их в случае необходимости направленными. Защиту следует устанавливать, как правило, только с тех сторон, откуда может быть подано питание. 3.2.113.На параллельных линиях, имеющих питание с двух или более сторон, а также на питающем конце параллельных линий с односторонним питанием могут быть использованы те же защиты, что и на соответствующих одиночных линиях (см.3.2.110 и 3.2.111). Для ускорения отключения замыканий на землю, а в отдельных случаях и замыканий между фазами на линиях с двусторонним питанием может быть применена дополнительная защита с контролем направления мощности в параллельной линии. Эта защита может быть выполнена в виде отдельной поперечной токовой защиты (с включением реле на ток нулевой последовательности или на фазные токи) или только в виде цепи ускорения установленных защит (токовой нулевой последовательности, максимальной токовой, дистанционной и т. п.) с контролем направления мощности в параллельных линиях. С целью повышения чувствительности защиты нулевой последовательности допускается предусматривать выведение из работы отдельных ее ступеней при отключении выключателя параллельной линии. На приемном конце двух параллельных линий с односторонним питанием, как правило, должна studfiles.net Рис. 3.5.4. Прикосновение в трёхфазной сети с изолированной нейтральюПри одновременном прикосновении к фазному и нулевому проводам
сопротивлением обуви или опоры, но проходит по наиболее опасному пути «рука-рука».Ещё более опасным является прикосновение к двухфазным проводам одновременно (рис.3.5.3, поз.3), когда эта цепь оказывается под
нейтралью заключается в том, что они позволяют получить два рабочих напряжения – линейное 380В и фазное 220В, а также не предъявляют высокие требования к качеству изоляции проводов. В сетях с изолированной нейтралью ток, протекающий через человека возвращается к источнику через активное сопротивление изоляции проводов Rиз и ёмкость их относительно земли (рис.3.5.4а). В эквивалентной
IЧRЧ
а– схема прикосновения; б – эквивалентная схема. Всетях до 1000В малой протяженности ёмкость невелика и сопротивление ХИЗ>>RИЗ, так что через человека пройдёт ток 189
исправна и сопротивление её достаточно велико. Если, однако, сопротивление изоляции резко понижено, а ёмкость велика (что характерно для протяжённых разветвлённых сетей до 1000В с большим количеством потребителей), то ток через человека в пределе может достичь значения Iч=220 мА. При пробое изоляции одной из фаз на землю в сетях с изолированной нейтралью напряжение двух других фаз относительно земли увеличивается до линейного значения и опасность электропоражения повышается, т.к. в этом случае ток достигает значения Iч=380 мА. Сила тока, проходящего через человека в сетях с изолированной нейтралью, зависит от качества изоляции, чем оно выше, тем меньше опасность для человека. Поэтому в таких сетях необходим постоянный контроль сопротивления изоляции. 3.5.4.2. Опасность замыкания на землю в электроустановках Замыкание на землю – это случайное электрическое соединение с землёй частей электроустановок, находящихся под напряжением. Замыкание на землю возникает при повреждении изоляции и переходе фазного напряжения на корпус оборудования, при падении на землю провода под напряжением, при замыкании на оболочку в кабельных линиях и т.п. Стекание тока в землю происходит через проводник, находящийся с нею в непосредственном контакте и называемый заземлителем. При этом заземлители выполняют защитную функцию при замыкании на корпус потенциал повреждённой фазы относительно земли снижается до значения, равного падению напряжения на заземлителе: UЗ= IЗ RЗ, гдеIЗ – ток замыкания на землю;RЗ – сопротивление заземлителя растеканию тока. Появление напряжения на заземлителе и соединённых с ним металлических частях электрооборудования, а также на поверхности грунта создаёт опасность электропоражения людей. Основной характеристикой заземлителей является сопротивление току растекания. Ток растекается от заземлителя равномерно во все стороны по поверхности и в глубину земли (рис.3.5.5). По мере удаления от заземлителя плотность тока убывает, поскольку увеличивается сечение слоя земли, через 190 которое проходит ток. Потенциал грунта UX изменяется при этом в соответствии с уравнением U X =UЗ rx , где r – радиус полушарового заземлителя;х – расстояние от оси заземлителя до данной точки грунта. При замыкании на землю потенциал поверхности грунта убывает с удалением от заземлителя по закону гиперболы, от максимального значения на заземлителе Uз прих→ r до нуля прих→∞. Практически потенциалUx близок к нулю на расстояниих ≥ 20м (рис.3.5.5). Сопротивление, которое оказывает току земля, окружающая электрод, называется сопротивлением заземлителя, которое в отличие от собственного сопротивления электрода значительно больше и зависит от удельного сопротивления земли, от геометрической формы и размеров электродов, определяющих картину поля, от неоднородности грунта. Человек, стоящий на поверхности грунта в зоне растекания тока, приобретает потенциал данной точки поверхности Ux, в то время, как корпуса электрооборудования находятся под потенциалом заземлителяUз, с которым они электрически соединены. Человек, коснувшись рукой повреждённого корпуса, оказывается под действием напряжения прикосновения, равного разности потенциалов руки и ног:Uпр = Uз – Ux – напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, называется напряжением прикосновения. 191 Если человек делает шаг, находясь в поле растекания тока замыкания на землю, то его ноги оказываются под разными потенциалами (рис.3.5.5). Напряжение шага – это разность потенциалов между точками поверхности земли, расположенными одна от другой на расстоянии шага. На расстоянии одного шага от заземлителя (рис.3.5.5, поз.1) одна нога находится под потенциалом Uз, а другая –Uх. В этом случае напряжение шага имеет максимальное значение, т.к. вблизи заземлителя кривая Ux изменяется наиболее резко. При удалении от заземлителя напряжение шага уменьшается и вне зоны растекания равно нулю. Таким образом, при сравнительно небольшом удалении от заземлителя напряжение прикосновения быстро возрастает от нуля (у заземлителя) до максимального значенияUпр = Uз на расстоянии около 20м, а напряжение шага, наоборот, уменьшается. 192 Правила ПБЭ запрещают приближаться к упавшему на землю проводу на расстояние ближе 4…8м. Оказавшись в опасной зоне, следует выходить из неё мелкими шагами в сторону, противоположную месту аварии. Условия поражения человека напряжением прикосновения и напряжением шага различаются и тем, что ток через тело человека протекает по разным путям: «рука-ноги»или«нога-нога».Случаи поражения людей напряжением шага относительно редки. Однако, значительные напряжения шага вызывают судороги в ногах, от чего при падении человека ток будет проходить вдоль всего тела, перекрывая точки поверхности грунта с большей разностью потенциалов. Наиболее опасны напряжения шага при ударе молнии, значения которых могут достигать нескольких и даже десятков киловольт. В зоне сложных заземлителей напряжение шага определяют как часть от напряжения заземлителя: U Ш = βШU З , гдеβШ - коэффициент напряжения шага (определяется по таблицам). Напряжение шага не нормируется, его можно принять не выше 65В переменного тока по рекомендациям ряда исследований. Напряжение прикосновения определяется по формуле U пр=αпрU З, где αпр - коэффициент напряжения прикосновения (определяется по таблицам). Предельно допустимые напряжения прикосновения в зависимости от длительности воздействия приведены в табл.3.5.5. 3.5.4.3. Системы способов и мероприятий безопасной эксплуатации электроустановок Электротравматизм на промышленных предприятиях может быть вызван техническими, организационными и социальными причинами. К техническим относятся: дефекты устройства электроустановок и защитных стредств; неисправности их, возникающие в процессе эксплуатации; несоответствие типа электроустановки и защитных средств условиям применения; использование защитных средств с истёкшим сроком периодических испытаний и пр. К организационным относятся: несоблюдение технических и организационных мероприятий безопасности в период эксплуатации; ошибочная подача напряжения на электроустановку, где работают люди; отсутствие ограждений и предупредительных плакатов у места работы; недостаточная обученность персонала; несоответствие работы заданию и др. к социальным причинам травматизма можно отнести игнорирование правил безопасности, допуски к работе в электроустановках с нарушениями существующего законодательства, нарушение производственной дисциплины и т.п. 193 В настоящее время основными методами, обеспечивающими безопасностную эксплуатацию электроустановок, являются: применение зашитных мер (А), использование электрозащитных средств и обеспечение защитных мероприятий (Б). А. Под электроустановкой понимается совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования, предназначенных для производства, преобразования, передачи, распределения и потребления электрической энергии. Нормальным режимом работы считается такой режим, когда нет замыканий на землю или на корпус электроустановки. При этом безопасность человека обеспечивают изоляция и недоступность токоведущих частей, блокировки безопасности, ориентация и сигнализация, выравнивание потенциалов, применение малых напряжений, защитное разделение электрических сетей. 1. Изоляция токоведущих частей. Электрическая изоляция – это слой диэлектрика или конструкция, выполненная из диэлектрика, которым токоведущие элементы отделяются от других частей. Изоляцию, обеспечивающую протекание тока по требуемому пути (т.е. нормальную работу электроустановки) и защиту от поражения электрическим током, называют рабочей изоляцией. Изоляция обеспечивает безопасность благодаря большому сопротивлению, которое препятствует протеканию значительных токов через изоляцию. Параметры изоляции ухудшаются с повышением температуры, с увеличением приложенного напряжения и в результате старения из-запостепенного увлажнения, нагревания токами нагрузки и короткого замыкания, внутренних и внешних механических воздействий. Состояние изоляции характеризуется электрической прочностью и электрическим сопротивлением. Электрическая прочность изоляции определяется испытанием на пробой повышенным напряжением, а электрическое сопротивление определяется измерением и должно быть не ниже 500 кОм на фазу в сетях напряжением до 1000 В. Контроль за состоянием изоляции предусматривает измерение активного сопротивления изоляции в установленные правилами сроки и в случае выявления дефектов. Периодический контроль осуществляется измерением сопротивления изоляции на отключённой электроустановке с помощью мегаомметров. Постоянный контроль предусматривает измерение сопротивления изоляции относительно земли в течении всего времени работы электроустановки или контроль состояния изоляции в сетях с изолированной нейтралью по показаниям вольтметров, подключенных к каждой фазе. При ухудшении сопротивления изоляции одной из фаз, вольтметр, подключенный к этой фазе, покажет снижение напряжения, а показания двух других вольтметров увеличатся. При глухом замыкании на землю 194 подключенный к ней вольтметр покажет нуль, а на здоровых фазах – линейное напряжение. При симметричном снижении сопротивления изоляции всех фаз показания всех вольтметров будут примерно одинаковы. Поэтому применяют другие схемы. Одной из действенных мер обеспечения электробезопасности является двойная изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной. Дополнительная изоляция предусматривается независимо от рабочей для защиты от электропоражения в случае повреждения рабочей изоляции. Примером может служить пластмассовый корпус инструмента или другой электроустановки. Для неё используются материалы, отличающиеся по своим свойствам от материала рабочей изоляции, с тем чтобы избежать одновременного повреждения обоих видов изоляции даже в самых неблагоприятных условиях. 2. Защитное разделение электросетей. Разветвлённая электрическая сеть большой протяженности имеет значительную ёмкость относительно земли и сравнительно небольшое активное сопротивление изоляции. В таких сетях при однофазном прикосновении человек оказывается под напряжением, близким к фазному. Опасность поражения снижают, разделяя сеть на отдельные участки путём подключения потребителей через разделительный трансформатор с коэффициентом трансформации 1:1. При прикосновении к одному из проводов во вторичной сети не создаётся опасности, т.к. токи утечки малы (провода короткие и ёмкость невелика). К разделяющему трансформатору следует подключать только один электроприёмник с номинальным током до 15А. Основная цель этой защитной меры – уменьшить ток замыкания на землю за счёт высоких сопротивлений фаз относительно земли. По этой причине вторичная обмотка трансформатора не заземляется, а корпуса приёмников не должны иметь связи с сетью заземления или зануления. Область применения электрического разделения сетей ограничивается электроустановками напряжением до 1000В. 3. Применение малого напряжения. Под малым понимают напряжение не выше 42В, применяемое для уменьшения опасности поражения электрическим током. При малом напряжении протекает и малый ток, а сопротивление тела человека, учитывая нелинейный характер зависимости сопротивления тела человека от приложенного напряжения (см. рис.3.5.1), значительно превышает расчётное значение 1кОм. Например, при напряжении 12В и сопротивлении тела человека 4кОм ток через него не превысит 12 : 4 = 3 мА, что значительно ниже порогового неотпускающего тока. 195 Напряжение до 42В должно применяться в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и вне помещений для питания ручных электрифицированных инструментов, переносных ручных ламп и светильников местного стационарного освещения, размещённых над полом на высоте менее 2.5 м. При особо опасных условиях (темнота, сырость, возможность соприкосновения с заземленными металлоконструкциями ) в особо опасных помещениях питание ручных переносных ламп должно осуществляться напряжением не выше 12В. Источником малого напряжения могут служить аккумуляторы, выпрямительные установки, понижающие трансформаторы. Чтобы исключить опасность перехода высшего напряжения на сторону малого вторичную обмотку и корпус понижающего трансформатора заземляют или зануляют, а между обмотками высшего и малого напряжений помещают заземленный экран. Применение автотрансформатора или реостатов запрещается, поскольку в этом случае сеть малого напряжения электрически связана с сетью высшего напряжения. Допускается не применять защитных мер в электроустановках малого напряжения. Следует отметить, что применение малых напряжений не обеспечивает гарантии полной безопасности. Известны случаи электропоражения людей даже при напряжении ниже 12В, в том числе и со смертельным исходом. 4. Защита от случайного прикосновения. Чтобы исключить возможность случайного прикосновения к токоведущим частям, их располагают на недоступной высоте или применяют ограждения, блокировки, сигнализацию. Воздушные линии электропередач выполняют, как правило, голыми, неизолированными, поэтому подвешиваются над землей на высоте не менее 6м для линий напряжением до 1000В. Внутри производственных помещений неогражденные токоведущие части (контактные сети, троллеи и т. д.) прокладываются не высоте не менее 3,5от пола. Голые провода, шинопроводы , а также аппараты с открытыми токоведущими частями помещают в специальные шкафы и трубы, закрывают сплошными или сетчатыми ограждениями. Ограждение может быть предусмотрено конструкцией электрооборудования и является его неотъемлемой частью, например корпуса, кожухи электрических машин и аппаратов. Сетки используются в тех случаях, когда ограждаемая часть должна просматриваться, и к ней необходим приток воздуха для вентиляции. Сетки с ячейками размером 25×25мм применяют для ограждений в установках любого напряжения. Блокировки безопасности предотвращают попадание людей под напряжение в результате неправильных действий, не дают проникнуть в опасную зону, где расположены токоведущие части, находящиеся под 196 напряжением, или в зону, где расположены движущиеся или вращающиеся части. Они применяются в основном в электроустановках с напряжением выше 1000В. По принципу устройства блокировки делят не механические, электрические и электромагнитные. Механическая блокировка выполняется с помощью замков, защелок и других приспособлений, которые стопорят подвижную часть механизма в отключенном положении; применяется в электрических аппаратах (рубильниках, пускателях, выключателях). Электрическая блокировка применяется в технологических и испытательных электроустановках напряжением до 1000В, где должен находиться человек при выполнении производственных операций. Блокировка отключает напряжение при открывании дверей ограждений или при снятии крышек. Для этой цели служат блокировочные контакты, которые включаются в цепь управления пускового аппарата (контактора или магнитного пускателя). Электромагнитные блокировки широко применяются в распределительных устройствах для работы выключателей, разъединителей и заземляющих ножей. Электромагнитный замок укрепляется на приводах электрических аппаратов. Если положение аппаратов правильное, при вставлении в гнездо замка вилки со встроенным электромагнитом будет подано напряжение на обмотку электромагнита, сердечник которого притянет стержень замка и откроет его. В сочетании с другими мерами защиты широко используется сигнализация об опасности. Чтобы лица, обслуживающие электроустановки, случайно не попали под напряжение, должна быть обеспечена хорошая ориентировка в этих установках. С этой целью необходимы: рациональное расположение электрооборудования; простота и наглядность схем распределительных устройств, подстанций, ячеек; надписи, маркировка, расцветка. Электроустановки должны быть снабжены постоянными и переносными предупредительными плакатами и световой сигнализацией, указывающей на состояние («Включено» или «Отключено») части электроустановки с помощью электрических ламп. В электроустановках напряжением до 1000В сигнальную лампу включают либо непосредственно на токоведущую часть, и тогда лампа горит при наличии напряжения, либо с помощью реле включается в случае исчезновения напряжения. Такая сигнализация более надежна, т.к. при отказе лампы будет подаваться сигнал опасности. Б. Аварийным считается такой режим, когда появляется опасность для человека в следствии разрушения изоляции и замыкания фазы на землю или корпус электроустановки. При этом безопасность обеспечивают применение 197 защитного заземления или зануления корпусов электроустановок, защитное отключение и другие мероприятия. Защитное заземление. Наиболее распространенной и надежной мерой защиты от поражения электрическим током является защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. С помощью заземлителя уменьшается напряжение на корпусе ( в случае случайного замыкания на него тока), а также напряжение прикосновения и шаговое напряжение в зоне растекания этого тока. Если корпус не заземлен, то на нем будет потенциал фазы и человек, прикоснувшейся к «пробитому» корпусу окажется под фазным напряжением относительно земли (рис.3.5.6а). Прикосновение к нему столь же опасно как и к токоведущей части. Так в сети 380В с изолированной нейтралью при сопротивлении изоляции Rиз = 7кОм ток через человека будет
неопасный ощутимый ток. И чем меньше сопротивление заземления, тем меньше будет ток через человека. Сущность защитного заземления состоит в том, что все металлические конструкции соединяются с землей через малое сопротивление, во много раз меньшее сопротивления тела человека, чтобы 198 большая часть тока прошла через заземлитель, а напряжение прикосновения снизилось до безопасного значения (рис.3.5.6б). Защитное заземление, как способ защиты, применяют в сетях с изолированной нейтралью, где ток замыкания на землю ограничивается в основном величиной сопротивления изоляции (Rиз >> Rз ), а также в сетях выше 1000В с любым режимом работы нейтрали источника питания. В сетях напряжением до 1000В с заземленной нейтралью защитное заземление неэффективно, т. к. ток замыкания зависит от величины сопротивления заземления и с уменьшением его ток возрастает. Сопротивление растеканию тока нормируется в зависимости от напряжения питающей сети. Поскольку заземление должно обеспечивать безопасность при прикосновении к нетоковедущим частям, случайно оказавшимся под напряжением, а также при воздействии шагового напряжения, нормированию подлежат наибольшие безопасные значения напряжения прикосновения и напряжение относительно земли Uпр ≤ Uдл.доп . За длительно допустимое принимается напряжение прикосновения согласно Международного стандарта 42В. В сетях до 1000В даже при плохом состоянии изоляции и значительной емкости ток однофазного замыкания на землю не превышает 10А. Поэтому сопротивление заземления не должно превышать величину
При малой мощности источника ( до 100кВА) протяженность сети мала и ток замыкания не превышает 2А, допускается увеличение сопротивления заземления до 10 Ом. В высоковольтных установках падение напряжения на заземляющем устройстве не должно превышать 250В и соответственно должно быть Rз ≤ 250 , но не более 10Ом. I з Для выполнения этих требований при проектировании производят расчет заземляющего устройства, а после монтажа – проверку защитного заземления путем измерения сопротивления. В зависимости от расположения заземлителей по отношению к заземляющему оборудованию заземления бывают выносные(или сосредоточенные) и контурные (или распределенные). Первые располагают сосредоточенно, на некотором расстоянии от оборудования за пределами зоны растекания тока замыкания на землю. Напряжение прикосновения для выносного заземлителя определяется напряжением корпус-земля:U пр =U к = I з Rз , где Iз – ток, протекающий через заземлитель при замыкании фазы на корпус. 199 Таким образом, выносное заземление обеспечивает безопасность, когда напряжение на корпусе не превышает допустимого. При больших токах замыкания на землю невозможно получить допустимое напряжение прикосновения путем снижения сопротивления заземления. В этих случаях применяют контурное заземление. Заземлители контурного заземления располагают по периметру и внутри площадки, на которой расположено заземляемое оборудование (рис.3.5.7). Все заземлители электрически соединены друг с другом. При замыкании на корпус происходит стекание тока в землю и благодаря системе заземлителей на поверхности площадки появляется повышенный потенциал по отношению к примыкающей территории. На территории площадки напряжения прикосновения и шага оказывается незначительными. В качестве заземлителей могут использоваться электропроводящие части строительных и производственных конструкций, имеющие хороший контакт с землей, например арматура железобетонных конструкций, трубопроводы (кроме трубопроводов для транспортировки горючих и взрывчатых жидкостей и газов), металлические оболочки кабелей (кроме алюминиевых) обсадные трубы и др. Это так называемые естественные заземлители, которые используются в первую очередь для заземления. 200 Искусственные заземлители – это специально устраиваемые для заземления стальные металлоконструкции в виде вертикальных электродов, связанных с горизонтальным электродом (стальной полосой). Соединенные сваркой между собой вертикальные и горизонтальные электроды образуют магистраль заземления, к которой подключаются корпуса заземляемого оборудования. Последовательное подключение корпусов оборудования к магистрали заземления запрещено. Защитное зануление. Зануление в электроустановках до 1000В – это преднамеренное соединение частей электроустановок, нормально не находящихся под напряжением, с глухо заземленной нейтралью источника питания. Зануление является эффективной мерой защиты при питании электрооборудования от четырехпроводных сетей с заземленной нейтралью питающего трансформатора напряжением 380/220В. В соответствии с ПУЭ зануление корпусов выполняют в тех же случаях, что и защитное заземление. При соединении корпусов электроустановок с нулевым проводом питающей сети замыкание фазы на корпус превращается в однофазное короткое замыкание. Возникающий при этом большой ток должен обеспечить срабатывание устройства защиты, которое автоматически отключит поврежденную электроустановку от питающей сети. Назначение нулевого защитного провода - создание цепи с малым сопротивлением для тока при замыкании фазы на корпус и превращение его в однофазное короткое замыкание. Он же может служить и рабочим проводником – для питания электроприемников фазным напряжением. В качестве нулевых защитных проводников могут использоваться также естественные заземлители. Рабочее заземление нейтрали источника питания Ro служит для снижения напряжения нулевого защитного провода и соединенных с ним корпусов оборудования относительно земли при замыкании фазы. Повторное заземление нулевого защитного провода позволяет снизить напряжение на корпусах зануленного оборудования особенно при обрыве нулевого провода, когда не происходит отключения от защиты. Рассмотрим сеть 380В с глухозаземленной нейтралью при нормальном состоянии сети и при обрыве нулевого провода (рис. 3.5.8). При замыкании фазы С на корпус в первом случае ток будет протекать по «петле» фаза-нуль.Величина тока определяется фазным напряжением и полным сопротивлением цепи короткого замыкания (с учетом индуктивного сопротивления трансформатора и проводов) I к = zфU+фzн 201 studfiles.net Меры защиты при косвенном прикосновенииВажной мерой, обеспечивающей электробезопасность обслуживающего электроустановки персонала, является защитное заземление или зануление металлических нетоковедущих (конструктивных) частей электроустановок и электрооборудования, нормально не находящихся под напряжением, но могущих оказаться под напряжением относительно земли в аварийных режимах (в случае повреждения изоляции). Заземлением называется преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством. Заземление подразделяется на: - рабочее заземление; - защитное заземление. Преднамеренное электрическое соединение с землёй или с заземляющим устройством нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам называется защитным заземлением. Защитное заземление следует отличить от рабочего заземления и от заземления молниезащиты. Рабочее заземление – преднамеренное соединение с землёй отдельных точек электрической цепи (нейтральных точек источников электрического тока – генераторов, трансформаторов, реакторов и т.п.), а также фазы при использовании земли в качестве фазного или обратного провода. Рабочее заземление предназначено для обеспечения режима работы электроустановки в нормальных или аварийных условиях, и осуществляется соединением проводником заземляемых частей с заземляющим устройство непосредственно или через специальные аппараты – резисторы, разрядники и т.п. Заземление молниезащиты – преднамеренное соединение с землёй молниеприёмников и разрядников в целях отвода от них токов молнии в землю. ПУЭ дают следующие основные определения в отношении заземлений: Рабочим заземлением называется заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (для обеспечения надлежащей работы установки в нормальных и аварийных режимах). Рабочее заземление может осуществляться непосредственно или через специальные аппараты (сопротивления, разрядники, реакторы и др.) Защитным занулением в электроустановках напряжением до 1 кВ называется преднамеренное соединение открытых проводящих частей с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности. Нулевой защитный проводник – защитный проводник в электроустановках до 1 кВ, предназначенный для присоединения открытых проводящих частей к глухозаземленной нейтрали источника питания. Нулевой рабочий (нейтральный) проводник (N) – проводник в электроустановках до 1 кВ, предназначенный для питания электроприемников и соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока. Заземляющее устройство – совокупность заземлителя и заземляющих проводников. Заземляющий проводник – проводник, соединяющий заземляющую точку с заземлителем. Заземлитель – проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду. Напряжение на заземляющем устройстве – напряжение, возникающее при стекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземлитель и зоной нулевого потенциала. Сопротивление заземляющего устройства – отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю. В зависимости от места размещения заземлителя относительно заземляемого оборудования различают 2 типа заземляющих устройств: выносное и контурное. Выносное заземляющее устройство характеризуется тем, что заземлитель его вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование, или сосредоточен на некоторой части этой площадки. Существенный недостаток выносного заземляющего устройства – отдалённость заземлителя от защищаемого оборудования, вследствие чего на всей площади защищаемой территории коэффициент прикосновения Контурное заземляющее устройство характеризуется тем, что электроды заземлителя размещаются по контуру (периметру), а также внутри площадки, где размещено заземляемое оборудование. Обычно заземляющие электроды размещают на площадке равномерно, поэтому ещё такое заземляющее устройство называют распространённым. Различают заземлители искусственные и естественные. Для искусственных заземлителей применяют обычно вертикальные и горизонтальные стальные электроды. В качестве вертикальных электродов используют стальные трубы (диаметром 50-60 мм) или угловую сталь (обычно от 40х40 до 60х60 мм) отрезками 2,5-3,0 м. Применяется также прутковая сталь диаметром не менее 10 мм, длиной до 10 м. Для связи вертикальных электродов и в качестве горизонтальных электродов применяют полосовую сталь сечением не менее 4х12 мм и сталь круглого сечения диаметром не менее 6 мм. В качестве горизонтальных заземлителей могут использоваться проложенные в земле водопроводные и др. металлические трубы (за исключением трубопроводов с горючими жидкостями и газами), обсадные трубы артезианских колодцев, скважин и т.п.; металлические и ж/б конструкции зданий и сооружений, имеющие соединения с землёй; оболочки электрических кабелей, проложенных в земле. В качестве естественных заземлителей распределительных устройств (РУ) рекомендуется использовать заземлители опор ВЛ, соединенные грозозащитными тросами линий с заземляющим устройством РУ. Недостатками естественных заземлителей являются доступность некоторых из них не электротехническому персоналу и возможность нарушения непрерывности соединения протяжённых заземлителей. При устройстве заземлителей в плохо проводящих грунтах (когда невозможно достичь требуемого сопротивления растеканию) прибегают к специальным мерам, в частности, применяют глубинные заземлители, производят укладку вокруг электродов грунта с повышенной проводимостью, осуществляют специальную обработку почвы, а также осуществляют вынос заземляющего устройства в месте с хорошо проводящим грунтом. В качестве заземляющих проводников, предназначенных для соединения заземляемых частей с заземлителями, применяют, как правило, полосовую сталь и сталь круглого сечения. Во всех случаях сечение заземляющих проводников в электроустановках выше 1000 В с эффективно заземлённой нейтралью определяется их термической стойкостью при прохождении по ним токов однофазного замыкания на землю. В сетях до и выше 1000 В с изолированной нейтралью заземляющие проводники должны иметь проводимость не менее 1/3 проводимости фазных проводов. Прокладка заземляющих проводников производится открыто по конструкциям зданий. Магистрали заземления и ответвления от них должны быть доступны для омсотра. В наружных электроустановках заземляющие проводники допускается прокладывать в земле. Присоединение заземляемого оборудования к магистрали заземления осуществляется с помощью отдельных проводников. Последовательное включение заземляемого оборудования не допускается. Защитному заземлению подлежат металлические нетоковедущие части электрооборудования, которые вследствие неисправности изоляции и других причин могут оказаться под напряжением и к которым возможно прикосновение людей.
Заземляющие и нулевые защитные проводники, а также заземлители, являющиеся принадлежностью 2-х электрических сетей, питающихся от отдельных трансформаторов (один с изолированной нейтралью, другой – с глухозаземлённой), могут быть общими при любых напряжениях установок. При этом системы заземления и зануления работают независимо друг от друга, хотя аварийные токи их протекают по одним и тем же защитным проводникам и общему заземлителю. Во избежание выноса потенциала не допускается питание электроприёмников, находящихся за пределами контура заземления электроустановок напряжением выше 1000 В сети с эффективно заземлённой нейтралью, от обмоток до 1000 В с заземлённой нейтралью трансформаторов, находящихся в пределах контура заземляющего устройства. Заземление служит для превращения замыкания на корпус в замыкание на землю с целью снижения напряжения на корпусе относительно земли до безопасной величины. Поэтому основным назначением защитного заземления является: - устранение опасности поражения электрическим током в случае прикосновения к корпусу или другим нетоковедущим металлическим частям электроустановки оказавшимся под напряжением за счёт снижения до безопасных значений напряжения прикосновения обусловленного замыканием на корпус. Защитное заземление применяют в 3хх фазных сетях до 1 кВ с изолированной нейтралью и в сетях выше 1 кВ с любым режимом нейтрали. Принципиальная схема защитного заземления представлена на рис. 4.3.
Принцип действия защитного заземления основан на снижении напряжения между корпусом, оказавшимся под напряжением, и землёй до безопасной величины. Поясним это на примере сети до 1 кВ с изолированной нейтралью. Если корпус электрооборудования не заземлен и он оказался в контакте с фазой, то прикосновение к такому корпусу человека равносильно прикосновению к фазному проводу. В этом случае ток, проходящий через человека, можно определить по формуле:
При малом сопротивлении обуви, пола и изоляции проводов относительно земли этот ток может достигать опасных значений. Если же корпус заземлён, то ток, проходящий через человека при Rоб= Rn=0, можно определить из следующего выражения:
Это выражение получено следующим путем: с заземленного корпуса (рис. 4.4) ток стекает в землю через заземлитель (Iз) и через человека (Ih). Общий ток определяется выражением:
Из схемы на рис. 4.4 можно определить: Ih×Rh=Iз Rз = Iобщ×Rобщ., откуда ток через тело человека будет:
выполнив простейшие преобразования получим выражение (4.1). При малом Rз по сравнению с Rh и Rиз это выражение упрощается:
При Rз= 4 Ом, Rh=1000 Ом, Rиз=4500 Ом, ток через тело человека будет:
Такой ток безопасен для человека. Напряжение прикосновения в этом случае будет также незначительно: Uпр=Ih×Rh=0,001×1000=1,0 В Чем меньше Rз – тем лучше используются зашитные свойства защитного заземления. Защитное зануление Занулением называется преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с глухозаземлённой нейтралью обмотки источника тока в 3-х фазных сетях с глухозаземлённой нейтралью, которые могут оказаться под напряжением в результате пробоя изоляции фазного провода на корпус. Проводник, обеспечивающий указанные соединения зануляемых частей с глухозаземлённой нейтралью источника называется нулевым защитным проводником. Нулевой защитный проводник отличается от нулевого рабочего проводника, который также соединён с глухозаземлённой нейтральной точкой источника. Он предназначен для питания рабочим током электроприёмника. Нулевой рабочий проводник, как правило, имеет изоляцию, равноценную изоляции фазных проводников, а сечение его рассчитывается на длительное прохождение рабочего тока. Защитное зануление применяют в 3х фазных сетях до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью. Принципиальная схема зануления представлена на рис. 4.5.
Основное назначение защитного зануления – устранение опасности поражения электрическим током в случае прикосновения к корпусу и другим нетоковедущим металлическим частям электроустановки, оказавшейся под напряжением вследствие замыкания на корпус за счёт быстрого отключения электроустановки от сети действием защиты. Однако, поскольку корпус оказывается заземленным через нулевой защитный проводник, в аварийный период (с момента возникновения замыкания на корпус до отключения электроустановки от сети защитой) будет проявляться защитное свойство заземления. Принцип действия защитного зануления основан на превращении замыкания на корпус в однофазное к.з. с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым отключить поврежденную электроустановку от сети. Нулевой защитный проводник в схеме защитного заземления предназначен для создания тока однофазного к.з. цепи с малым сопротивлением, чтобы этот ток был достаточным для быстрого срабатывания защиты (т.е. быстрого отключения поврежденной электроустановки от питающей сети). Учитывая, что занулённые корпуса заземлены через нулевой защитный проводник, в аварийный период проявляются защитные свойства этого заземления - снижается напряжение на корпусе относительно земли. Таким образом, зануление осуществляет два защитных действия: быстрое автоматическое отключение повреждённой электроустановки от питающей сети и снижение напряжения занулённых металлических нетоковедущих частей, оказавшихся под напряжением, относительно земли. Рассмотрим на рис. 4.6 схему без нулевого защитного провода, роль которого выполняет земля (т.е. схема защитного заземления в сети с глухозаземленной нейтралью).
При замыкании фазы на корпус в цепи, образовавшейся через землю будет проходить ток:
благодаря которому на корпусе относительно земли возникает напряжение:
Сопротивление обмотки трансформатора источника питания и проводов сети малы по сравнению с R0и Rз и их в расчёт можно не принимать. Ток Iз может оказаться недостаточным, чтобы вызвать срабатывание защиты и электроустановка может не отключиться. Например, при Uф=220 В и R0 = Rз=4 Ом, ток, проходящий через землю, будет равен:
а напряжение корпуса относительно земли:
Если ток срабатывания защиты больше 27,5А, то отключения не произойдет и корпус будет находиться под напряжением 110В до тех пор, пока установку не отключат вручную. Безусловно, при этом возникает угроза поражения людей электрическим током в случае прикосновения к повреждённому оборудованию. Ток через тело человека в этом случае будет равен:
Чтобы устранить эту опасность необходимо обеспечить автоматическое отключение электроустановки, т.е. увеличить ток до величины Iз>Ic.з., что достигается уменьшением сопротивления цепи за счёт введения в схему защитного нулевого провода с малым сопротивлением. Согласно ПУЭ нулевой защитный проводник должен иметь проводимость не меньше половины проводимости фазного провода. В этом случае ток однофазного к.з. будет достаточным для быстрого отключения поврежденной электроустановки. Таким образом, в 3х фазной сети до 1 кВ с заземленной нейтралью без нулевого защитного проводника невозможно обеспечить безопасность при замыкании на корпус, поэтому такую сеть применять запрещается. Заземление нейтрали предназначено для снижения до безопасного значения напряжения относительно земли нулевого защитного проводника (и всех присоединенных к нему корпусов электрооборудования) при случайном замыкании фазы на землю. В 4х проводной сети с изолированной нейтралью при случайном замыкании фазы на землю между нулевым защитным проводом и землёй (рис. 4.7), а следовательно, между каждым зануленным корпусом и землей, возникает напряжение Uк, близкое к значению Uф. Например, при Uф=220В, Uк»220В. Что является весьма опасным.
В сети с заземленной нейтралью (рис. 4.8) при таком повреждении будет обеспечиваться безопасность, так как при замыкании фазы на землю фазное напряжение Uф разделится пропорционально сопротивлениям Rзм (сопротивления замыкания фазы на землю) и Rо (сопротивление заземления нейтрали), благодаря чему напряжение между зануленным оборудованием и землей Uк снизится и будет равно:
Как правило, сопротивление, которое оказывает грунт току замыкания фазы на землю Rзм, во много раз больше сопротивления заземления нейтрали R0. Поэтому Uк оказывается незначительным. Например, при Uф=220В, R0 =4 Ом, Rзм=100 Ом
При таком напряжении прикосновение к корпусу неопасно. Очевидно 3х фазная четырехпроводная сеть с изолированной нетралью имеет опасность поражения электрическим током и применяться не должна. Для уменьшения опасности поражения людей электрическим током в случаях обрыва нулевого защитного проводника и замыкания фазного проводника на корпус применяют повторное заземление нулевого защитного проводника. При случайном обрыве нулевого защитного провода и замыкании фазы на корпус (за местом обрыва) отсутствие повторного заземления приведёт к тому, что напряжение относительно земли оборванного участка нулевого защитного провода и всех присоединенных к нему корпусов окажется равным фазному напряжению сети (Uф) (рис. 4.9, а).
Это напряжение опасное для человека будет существовать длительно, поскольку поврежденная электроустановка не будет отключаться от защиты, а обрыв нулевого проводника трудно обнаружить, чтобы отключить вручную. Если же нулевой защитный проводник будет иметь повторное заземление, то при его обрыве сохранится цепь тока Iз через землю (рис. 4.9, б), а напряжение прикосновения на корпусе относительно земли за местом обрыва снизится до назначения:
Корпуса электрооборудования, присоединенные к нулевому защитному проводнику до места обрыва также окажутся под напряжением относительно земли:
Сумма Uк и U0 равны фазному напряжению: Uк + U0= Uф Если Rо= Rn, то корпуса, присоединенные к нулевому защитному проводу, как до, так и после обрыва, будут иметь одинаковый потенциал: Uк = U0= 0,5Uф Этот случай является наименее опасным, так как при других соотношениях R0 и Rn часть корпусов будет находиться под напряжением большим 0,5Uф, а другая часть корпусов под напряжением меньшим 0,5Uф. Поэтому повторное заземление значительно уменьшает опасность поражения электрическим током, возникающую при обрыве нулевого защитного проводника, но не может обеспечить условий безопасности, которые существовали до обрыва. В сети, где применяется защитное зануление, запрещается заземлять корпус электроприемника, не присоединив его к нулевому защитному проводу. Объясняется это тем, что в случае замыкания фазы на заземленный, но не присоединенный к нулевому защитному проводнику корпус электрооборудования (рис. 4.14), образуется цепь тока Iз через сопротивление заземления этого корпуса Rз и сопротивление нейтрали источника тока R0.
В результате между этим корпусом и землей возникает напряжение: Uк = Iз×Rз Одновременно возникает напряжение между нулевым защитным проводником и землей (между всеми корпусами присоединенными к нулевому защитному проводнику и землей): U0= Iз×R0 При Rз= Rо, Uк и U0 будут одинаковыми и равными половине фазного напряжения. Например, в сети с Uф=220В напряжение между каждым корпусом и землёй будет равно 110В. Указанные напряжения могут существовать длительно, пока электроустановка не будет отключена от сети вручную, т.к. защита из‑за малого значения тока Iз может не сработать. Следует отметить, что одновременное заземление и зануление одного и того же корпуса наоборот улучшает условия безопасности, т.к. создаёт дополнительное заземление нулевого проводника. При замыканиях на корпус зануление создает цепь однофазного короткого замыкания. В результате срабатывает максимально-токовая защита (МТЗ) и аварийный участок цепи отключается от сети. Кроме того, до срабатывания ток к.з. вызывает перераспределение напряжений в сети и, как следствие, снижение напряжения аварийного корпуса относительно цепи (снижается напряжение прикосновения). Быстродействием МТЗ определяется время воздействия поражающего фактора опасности. (Чем меньше время срабатывания защиты, тем меньше опасность поражения человека при прикосновении к зануленному аварийному корпусу). При замыкании на зануленный корпус в цепи одного из фазных проводов возникает ток короткого замыкания (Iк). Этот ток определяется фазным напряжением источника питания (U), сопротивлением цепи фазного (Zф) и нулеваго (Zн) проводов:
Сопротивление цепи «фаза-нуль» Zф+Zн выражается комплексными величинами. Это объясняется тем, что при протекании больших токов при надлежащем выполнении зануления Iк должен превышать Iср и тем самым обеспечить срабатывание максимальной токовой защиты и, следовательно, безопасность людей имеющих контакт с зануленным электрооборудованием. Зануление как и защитное заземление, необходимо выполнять в следующих случаях: - в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных в отношении поражения электрическим током, а также вне помещений при напряжении электроустановок выше 42 В переменного и 110 В постоянного тока; - в помещениях без повышенной опасности при напряжении электроустановок 380 В и выше переменного и 440 В и выше постоянного тока; - во взрывоопасных зонах независимо от напряжения электроустановок (в том числе до 42 В переменного и до 110 В постоянного тока). Зануление корпусов переносных электроприёмников осуществляется специальной жилой, находящейся в одной оболочке с фазными жилами питающего кабеля и соединяющей корпус электроприёмника с нулевым защитным проводником питающей линии. Присоединять корпуса переносных электроприёмников к нулевому рабочему проводу линии недопустимо, так как в случае его обрыва все корпуса, присоединённые окажутся под фазным напряжением относительно земли.
Если нулевой рабочий провод линии является одновременно нулевым защитным, то присоединение к нему корпусов электрооборудования должно выполняться отдельным проводником. Запрещается использовать для жтой цели нулевой рабочий проводник, идущий в электроприёмник, т.к. при случайном его обрыве корпус окажется под фазным напряжением.
ПУЭ нормируют максимальные значения сопротивлений заземляющих устройств: - в электроустановках напряжением выше 1 кВ в сетях с эффективно заземленной нейтралью сопротивление заземляющего устройства в любое время года должно быть не более 0,5 Ом. - в электроустановках напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью должно быть R£ 250/I, Ом, но не более 10 Ом, где I –расчетный ток замыкания на землю, А. - в электроустановках напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью сопротивление заземляющего устройства, к которым присоединены нейтрали генератора или трансформатора в любое время года должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника 3-х фазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. - В электроустановках напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства используемого для защитного заземления открытых проводящих частей в системе IT должно быть R £ Uпр /I, Ом
Автоматическое отключение питания Для обеспечения автоматического отключения электроустановки (защитного отключения) при возникновении в ней опасности поражения электрическим током применяют быстродействующие защиты. Защитное отключение обеспечивает безопасность путем ограничения времени протекания через человека опасного тока. Защита осуществляется устройством защитного отключения (УЗО), которое постоянно контролирует условия поражения и осуществляет отключения сети (или участка сети) при возникновении опасности поражения человека электрическим током. Функционально УЗО является быстродействующим защитным выключателем(выключателем дифференциальным), реагирующим на дифференциальный ток в проводниках, подводящих электроэнергию к защищаемому оборудованию. Принцип действия УЗО основан на применении электромагнитного векторного (по величине и фазе) сумматора токов, который фактически является дифференциальным трансформатором тока. Устройство и принцип действия однофазного УЗО представлен на рис. 4-13.
Питающие нагрузку силовые проводники, проходящие сквозь окно магнитопровода сумматора (1), образуют встречно включённые первичные обмотки дифференциального трансформатора тока. В нормальном режиме, при отсутствии дифференциального тока (тока утечки), в силовых проводниках протекает рабочий ток нагрузки. Если обозначить ток, протекающий по направлению к нагрузке I1, а от нагрузки I2, то I1=I2. Равные токи во встречно включённых первичных обмотках дифференциального трансформатора тока наводят в магнитном сердечнике равные по величине, но встречно направленные магнитные потоки Ф1 и Ф2. При этом результирующий магнитный поток равен нулю и пороговый элемент (2) УЗО находится в состоянии покоя. В аварийном режиме (при пробое изоляции на корпус электроприёмника) при прикосновении человека к открытым токопроводящим частям или к корпусу по фазному проводнику через УЗО, кроме тока нагрузки I1, будет протекать дополнительный ток – ток утечки ID. Неравенство токов в первичных обмотках (I1+ID) в фазном проводнике и тока I2 в нулевом проводнике вызовет появления небаланса магнитных потоков и появления во вторичной обмотке трансформированного дифференциального тока. При превышении этого тока значения уставки порогового элемента (2), последний сработает, подействует на исполнительный механизм (3) и УЗО разомкнёт силовые контакты. В результате, защищаемая УЗО электроустановка, обесточивается. Для периодического контроля работоспособности (исправности) УЗО предусматривается цепь тестирования кнопкой Т. Схемы одно и 3-х фазного УЗО, а также их условные обозначения приведены на рис. 4-14.
При выполнении автоматического отключения питания в электроустановках напряжением до 1 кВ все открытые проводящие части должны присоединяться к глухозаземленной нейтрали источника (зануляться) в сетях с глухозаземленной нейтралью (если применена система TN), и заземляться в сетях с изолированной нейтралью (в системах IT), а также в сетях с глухозаземленной нейтралью (в системах ТТ), где проводящие части электроустановок заземлены при помощи заземления, электрически не связанного с заземлителем нейтрали. В электроустановках, в которых в качестве защитной меры применяется автоматическое отключение питания, должно быть выполнено уравнивание потенциалов. Время автоматического отключения питания нормируется ПУЭ. В таблице 4.1. приведено наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения. Таблица 4.1.
Похожие статьи:poznayka.org Исследование заземляющих и зануляющих устройствT: ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ И ЗАНУЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ Q1: Для чего применяется защитное заземление нетоковедущих частей электрооборудования? A1: Для отведения тока короткого замыкания в землю. A2: Для того, чтобы перевести режим пробоя фазы на корпус в режим короткого замыкания. A3: Для того, чтобы уменьшить напряжение прикосновения и ток через человека при пробое фазы на корпус. A4: Для снижения шагового напряжения. Correct answer : 3 Q2: Для чего применяется зануление нетоковедущих частей электрооборудования? A1: Для отведения тока короткого замыкания в землю. A2: Для того, чтобы перевести режим пробоя фазы на корпус в режим короткого замыкания. A3: Для того, чтобы уменьшить напряжение прикосновения и ток через человека при пробое фазы на корпус. A4: Для снижения шагового напряжения. Correct answer : 2 Q3: В каких сетях применяется защитное заземление? A1: В сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и независимо от режима нейтрали при напряжении свыше 1000 В. A2: Только в сетях с изолированной нейтралью. A3: Только в сетях с заземленной нейтралью до 1000 В. A4: Только в сетях с изолированной нейтралью до 1000 В. Correct answer : 1 Q4: С какой целью применяется вторичное заземление нулевого провода? A1: Для уменьшения сопротивления нулевого провода. A2: Для увеличения тока короткого замыкания. A3: Для уменьшения напряжения прикосновения и уменьшения опасности при обрыве нулевого провода. A4: Для уменьшения тока короткого замыкания через нулевой защитный проводник. Correct answer : 3 Q5: Как осуществляется защита человека от поражения электрическим током в сетях с изолированной нейтралью? A1: Заземлением нетоковедущих и высококачественной изоляцией токоведущих частей электрооборудования. A2: Занулением и вторичным заземлением нетоковедущих частей электрооборудования. A3: Изоляцией нетоковедущих частей электрооборудования. A4: Занулением нетоковедущих частей электрооборудования. Correct answer : 1 Q6: Как осуществляется защита человека от поражения электрическим током в сетях с заземленной нейтралью? A1: Занулением нетоковедущих и высококачественной изоляцией токоведущих частей электрооборудования. A2: Заземлением и изоляцией нетоковедущих частей электрооборудования. A3: Изоляцией нетоковедущих частей электрооборудования. A4: Заземлением нетоковедущих частей электрооборудования. Correct answer : 1 Q7: Чем отличается принцип действия заземления от зануления? A1: При заземлении безопасность достигается снижением напряжения прикосновения, а при занулении - быстрогым отключением фазы от корпуса. A2: При заземлении снижается шаговое напряжение, а при занулении - напряжение прикосновения. A3: При заземлении происходит быстрое отключение электрооборудования, а при занулении - снижение шагового напряжения. A4: При заземлении происходит быстрое отключение электрооборудования, а при занулении - снижение напряжения прикосновения. Correct answer : 1 Q8: Можно ли в цепь защитного нулевого проводника установить разъединитель? A1: Можно, если при этом остается подключенным рабочий нулевой провод. A2: Можно во всех случаях. A3: Нельзя. A4: Можно только при напряжении до 1000 В. Correct answer : 3 Q9: Устанавливается ли в цепь защитного нулевого провода предохранитель? A1: Обязательно. A2: Установка предохранителя не допускается. A3: Устанавливается для оборудования мощностью свыше 100 кВА. A4: Да, но при токах замыкания свыше 100 А. Correct answer : 2 Q10: Как осуществляется защита человека от поражения электрическим током в сетях с изолированной нейтралью? A1: Заземлением нетоковедущих и высококачественной изоляцией токоведущих частей электрооборудования. A2: Занулением нетоковедущих частей электрооборудования. A3: Изоляцией нетоковедущих частей электрооборудования. A4: Занулением нетоковедущих и высококачественной изоляцией токоведущих частей электрооборудования. Correct answer : 1 Q11: Как осуществляется защита человека от поражения электрическим током в сетях с заземленной нейтралью? A1: Заземлением нетоковедущих и высококачественной изоляцией токоведущих частей электрооборудования. A2: Изоляцией токоведущих частей электрооборудования. A3: Изоляцией нетоковедущих частей электрооборудования. A4: Занулением нетоковедущих и высококачественной изоляцией токоведущих частей электрооборудования. Correct answer : 4 Q12: В каких сетях применяется зануление нетоковедущих частей электрооборудования? A1: В сетях с изолированной нейтралью до 1000 В. A2: В сетях с заземленной нейтралью до 1000 В. A3: В сетях с изолированной нейтралью до 1000 В и независимо от режима нейтрали при напряжении свыше 1000 В. A4: В сетях с заземленной нейтралью при напряжении свыше 1000 В. Correct answer : 2 Q13: Для чего применяется зануление нетоковедущих частей электрооборудования? A1: Для уменьшения напряжения прикосновения. A2: Для уменьшения шагового напряжения. A3: Для перевода режима пробоя фазы на корпус в режим короткого замыкания цепи "фаза-нуль". A4: Для уменьшения тока короткого замыкания. Correct answer : 3 Q14: Почему для измерения сопротивления заземляющих устройств применяется переменный ток? A1: Генератор переменного тока проще в изготовлении. A2: Сопротивление заземляющего устройства переменному току выше, чем постоянному. A3: Чтобы исключить эффект поляризации электродов. A4: Потому, что заземляющие устройства применяются только в сетях переменного тока. Correct answer : 3 Q15: Какой ток применяется для измерения сопротивления заземляющих устройств? A1: Постоянный. A2: Импульсный. A3: Постоянный или переменный в зависимости от того, для какой сети предназначено заземляющее устройство. A4: Переменный. Correct answer : 4 Q16: Влияет ли величина тока при контроле заземляющего устройства на результат измерения? A1: Не влияет, если его величина превышает посторонние токи. A2: Не влияет, если его величина более 1 ампера. A3: Не влияет, если его величина менее 1 ампера. A4: Сопротивление заземляющего устройства обратно пропорционально величине протекающего тока. Correct answer : 1 Q17: Какова периодичность контроля заземляющих устройств цеховых электроустановок? A1: Сразу после ввода в эксплуатацию и далее через каждые 3 года. A2: Сразу после ввода в эксплуатацию и далее первые два года через 6 месяцев, а затем ежегодно. A3: Сразу после ввода в эксплуатацию и далее через расчетный промежуток времени, за который заземлитель из-за коррозии должен потерять половину своей массы. A4: Перед вводом в эксплуатацию и в последующем не реже одного раза в год. Correct answer : 4 Q18: В какое время года производится контроль сопротивления заземляющих устройств? A1: В любое время года. A2: Весной и осенью. A3: В период наибольшего промерзания и высыхания грунта. A4: В период наибольшей влажности грунта. Correct answer : 3 Q19: Каково назначение вспомогательного электрода при контроле сопротивления заземляющего устройства методом амперметра-вольтметра? A1: Создание цепи тока через контролируемый заземлитель. A2: Получение точки с нулевым потенциалом. A3: Определение удельного сопротивления грунта. A4: Определение глубины заложения заземлителя. Correct answer : 1 Q20: Каково назначение зонда при контроле сопротивления заземляющего устройства методом амперметра-вольтметра? A1: Создание цепи тока через контролируемый заземлитель. A2: Получение точки с нулевым потенциалом. A3: Определение удельного сопротивления грунта. A4: Определение глубины заложения заземлителя. Correct answer : 2 Q21: Что нужно иметь для контроля сопротивления заземляющего устройства? vunivere.ru §5. Сравнительный анализ опасности трехфазных сетей с изолированной и глухо-изолированной нейтралью напряжением до 1000 В.Анализ сводится к определению значения Ih в различных условиях, в которых может оказаться человек при эксплуатации электрических сетей электроустановок. а) При двухфазном прикосновении – человек попадает под линейное напряжение и путь тока через тело человека наиболее опасен (рука – рука). Ток не зависит от схемы сети, режима нейтрали и зависит только от Uсети и Rh человека. Ih = Uл/Rh = Это наиболее опасный случай, но происходит редко (как правило, при неисправных электрозащитных средствах, при не огражденных неизолированных токоведущих частях). б) Однофазное прикосновение происходит чаще и менее опасно двухфазного т.к. зависит от схемы сети, нейтрали, rиз , Сфаз относительно земли. Rиз и С фаз относительно земли равномерно распределены по всей длине провода. Для расчетов принимают проводимости и емкости сосредоточенными. В общей форме Ih:
Где: Y0=g0+jb0 – полная проводимость нейтрали Y=g+jb – полная проводимость фаз Gh=1/Rh – проводимость человека Yзм=g’=1/rзм – проводимость замыкания на землю
В нашей стране при напряжении до 1000 В применяют две схемы: 1) трех проводная с изолированной нейтралью – 36, 42, 127, 220, 380, 660В. 2) четырех проводная с заземленной нейтралью – 220/127, 380/220, 660/380В. Наиболее распространена сеть 380/220В. Трех проводная с глухо заземленной нейтралью и четырех проводная с изолированной нейтралью не применяется т.к. при замыкании на землю невозможно обеспечить безопасность человека обычными способами (заземлением, занулением).
1. 3-х фазная сеть с изолированной нейтралью в нормальном режиме.
В этом случае в формуле (*) Y0=0, т.е. нейтраль отсутствует или не связана с землей.
Ток протекающий через человека тем меньше, чем больше Z, т.е. чем лучше изоляция. Частные случаи: а) Короткие ВЛ, емкость С невелика, поэтому можно принять Z = r.
В кабельных сетях С не пренебрегают. б) Разветвленные сети с большим числом потребителей имеют значение С>0,1мкФ на фазу и малое Rиз поэтому может оказаться, что Z<<Rh, при этом Ih=Uф/Rh Т.е. роль rиз заметно теряется.
2. Трехфазная сеть с изолированной нейтралью в аварийном режиме. Третья фаза замкнута на землю через rзм ,т.к. rзм <<Rh, то
При rзм <<Rh U≈√3 Uф=Uлин Выводы: 1) В нормальном режиме, чем лучше качество изоляции, тем меньше Ih, Uпр=Uф. 2) В аварийном режиме при прикосновении человека к исправной фазе Uпр значительно больше Uф, но чуть меньше линейного. Защитная роль изоляции исчезает.
3. 3-х фазная сеть с глухо заземленной нейтралью в нормальном режиме.
Согласно ПУЭ r0 меньше или равно 10 Ом следовательно Rh>>r0 следовательно Uпр≈Uф.
4. 3-х фазная сеть с глухо заземленной нейтралью в аварийном режиме.
Если rзм → 0 Uпр → Uф Если r0 → 0 Uпр → Uф. Выводы: 1) При прикосновении в нормальном режиме человек оказывается практически под Uф. Не зависит от Zиз фаз относительно земли (как в сети с изолированной нейтралью). Следовательно, этот случай более опасен, чем нормальный режим в сети с изолированной нейтралью. 2) В аварийном режиме если r0 →0 , то Uпр→Uф; если rзм →0 Uпр→ Uл , но т.к. они отличны от 0 то Uф<Uпр<Uл. Этот режим менее опасен, чем аналогичный в сети с изолированной нейтралью т.к. там Uпр близко Uл, и всегда значительно больше Uф. 3) Положительные свойства в нормальном режиме проявляются в сети с изолированной нейтралью, а в аварийном режиме в сети с глухозаземленной нейтралью. В некоторых странах, например в Австралии имеются сети сочетающие оба этих положительных свойства, т.е. сети с переменным режимом нейтрали. При нормальном режиме сеть изолирована, а в момент аварии она автоматически заземляется.
xn----8sbnaarbiedfksmiphlmncm1d9b0i.xn--p1ai | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
Заземляющие устройства этого типа применяются обычно в сетях с малыми токами замыкания на землю напряжением до 1000 В. Достоинство – возможность выбора места размещения заземляющих электродов (где наименьшее сопротивление грунта).
Рис. 4.3. Принципиальные схемы защитного заземления
(а) в сети с изолированной нейтралью и
(б) в сети с заземленной нейтралью.
1 – корпуса защитного оборудования;
2 – заземлитель защитного заземления;
3 – заземлитель рабочего заземления нейтрали источника тока;
Rз и Ro – сопротивления защитного и рабочего заземлений.
(4.1)
Рис. 4.4. К вопросу о принципе действия защитного заземления в сети с изолированной нейтралью.
(4.2)
Рис.4.5. Принципиальная схема защитного зануления в сети с глухозаземлённой нейтралью.
1 – корпус потребителя электроэнергии;
Rо – сопротивление заземления нейтрали источника тока;
Rт – сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника;
ВА – автоматический выключатель с защитой.
Рис. 4.6. К вопросу о необходимости нулевого защитного проводника в 3-х фазной сети до 1 кВ с заземлённой нейтралью.
(4.3)
(4.4)
,
Рис. 4.7. Замыкание фазы на землю в 3-х фазной четырёхпроводной сети до1 кВ с изолированной нейтралью.
(4.5)
Рис. 4.8. Замыкание фазы на землю в 3-х фазной четырёхпроводной сети до 1 кВ с заземлённой нейтралью.
Рис. 4.9. Замыкание фазы на корпус при обрыве нулевого защитного проводника:
а) в сети без повторного заземления нулевого защитного проводника;
б) в сети с повторным заземлением нулевого защитного проводника.
(4.6)
Рис. 4.10. Схема, поясняющая недопустимость заземления и зануления разных корпусов электрооборудования в одной сети.
Рис. 4.11. Зануление переносного однофазного электроприёмника, включенного между фазами и нулевым рабочим проводами.
а – правильно; б - неправильно
Рис. 4.12. Зануление переносного однофазного электроприёмника, включенного между фазами проводом и нулевым рабочим, являющимся одновременно нулевым защитным проводником:
а – правильно; б - неправильно
Рис. 4-13. Устройство и принцип работы УЗО
Рис. 4-14. Схемы одно и трёхфазного УЗО, а также их условные обозначения
Uф/Rh
