• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

Захисні заходи при аварійному режимі роботи електроустановки

Аварійним вважається такий режим, коли з'являється небезпека для людини внаслідок руйнування ізоляції і замикання фази на землю чи корпус електроустановки. При цьому безпеку забезпечує застосування захисного заземлення чи занулення корпусів електроустановок, захисне відключення та інші заходи.

Захисне заземлення. Найбільш поширеною і надійною мірою захисту від поразки електричним струмом є захисне заземлення – навмисне електричне з'єднання з землею металевих неструмоведучих частин, що можуть опинитися під напругою.

За допомогою заземлювача зменшується напруга на корпусі (у випадку випадкового замикання на нього струму), а також напруга дотику і крокова напруга в зоні розтікання цього струму.

Якщо корпус не заземлений, то на ньому буде потенціал фази і людина, яка доторкнулася до «пробитого» корпусу, виявиться під фазною напругою щодо землі (рисунок 5.5а). Дотик до нього настільки ж небезпечний, як і до струмоведучої частини. Так у мережі 380 В з ізольованою нейтраллю для опору ізоляції R_із = 7 кОм струм через людину буде

мА,

що є небезпечним для людини.

При заземленні корпуса через малий опір R_з = 0,01 кОм струм через людину виявиться рівним

мА,

тобто безпечний відчутний струм. І чим менше опір заземлення, тим менше буде струм через людину. Суть захисного заземлення полягає в тому, що всі металеві конструкції з'єднуються з землею через малий опір, у багато разів менше опору тіла людини, щоб більша частина струму пройшла через заземлення, а напруга дотику знизилась до безпечного значення (рисунок 5.5б).

Рисунок 5.5 – Захисне заземлення

а) схема дотику; б) еквівалентна схема

Захисне заземлення, як спосіб захисту, застосовують у мережах з ізольованою нейтраллю, де струм замикання на землю обмежується в основному величиною опору ізоляції (R_із >> R_з), а також у мережах вище 1000 В з будь-яким режимом роботи нейтралі джерела живлення.

У мережах напругою до 1000 В з заземленою нейтраллю захисне заземлення неефективне, тому що струм замикання залежить від величини опору заземлення і зі зменшенням його струм зростає.

Опір розтіканню струму нормується в залежності від напруги живильної мережі. Оскільки заземлення повинне забезпечувати безпеку при дотику до неструмоведучих частин, що випадково опинилися під напругою, а також при дії крокової напруги, нормуванню підлягають найбільші безпечні значення напруги дотику і напруги відносно землі U_дот £ U_д.пр. За довгостроково припустиму приймається напруга дотику згідно Міжнародного стандарту не більш 42 В. У мережах до 1000 В навіть при поганому стані ізоляції і значній ємності струм однофазного замикання на землю не перевищує 10 А. Тому опір заземлення не повинний перевищувати величину

Ом. (5.5)

При малій потужності джерела (до 100 кВА) довжина мережі мала і струм замикання не перевищує 2 А, тому допускається збільшення опору заземлення до 10 Ом.

Для виконання цих вимог при проектуванні роблять розрахунок заземлення, а після монтажу – перевірку захисного заземлення шляхом виміру опору.

У залежності від розташування заземлювачів стосовно устаткування заземлення бувають виносні (чи зосереджені) і контурні (чи розподілені). Перші розташовують зосереджено, на деякій відстані від устаткування за межами зони розтікання струму замикання на землю. Напруга дотику для виносного заземлювача визначається напругою "корпус-земля":

U_дот = U_к = I_з×R_з,

де I_з – струм, що протікає через заземлювач при замиканні фази на корпус.

Таким чином, виносне заземлення забезпечує безпеку, коли напруга на корпусі не перевищує припустиму. При великих струмах замикання на землю неможливо одержати допустиму напругу дотику шляхом зниження опору заземлення. У цих випадках застосовують контурне заземлення.

Заземлювачі контурного заземлення розташовують по периметру й усередині площадки, на якій розташоване устаткування, що заземлюється (рисунок 5.6). Усі заземлювачі з'єднані один з одним. При замиканні на корпус відбувається стікання струму у землю і завдяки системі заземлювачів на поверхні площадки з'являється підвищений потенціал відносно території, що примикає до робочої площадки. На території площадки напруги дотику і кроку виявляються незначними.

Рисунок 5.6 – Контурне заземлення

а – розріз; б – план

Основним елементом пристрою, що заземлює, є заземлювачі, до яких відносять електропровідні частини будівельних і виробничих конструкцій, що мають гарний контакт із землею, наприклад арматура залізобетонних конструкцій, трубопроводи (крім трубопроводів для транспортування палива і вибухових речовин), металеві оболонки кабелів (крім алюмінієвих), обсадні труби та інші. Це так звані природні заземлювачі, які використовуються в першу чергу для заземлення. Штучні заземлювачі – це сталеві металоконструкції, що влаштовуються спеціально для заземлення, у виді вертикальних електродів, зв'язаних з горизонтальним електродом (сталевою смугою). З'єднані зварюванням між собою вертикальні і горизонтальні електроди утворять магістраль заземлення, до якої підключаються корпуси устаткування, що заземлюється. Послідовне підключення корпусів устаткування до магістралі заземлення заборонено.

Захисне занулення. Занулення в електроустановках до 1000 В – це навмисне з'єднання частин електроустановок, що нормально не знаходяться під напругою, із глухо заземленою нейтраллю джерела живлення.

Занулення є ефективним заходом захисту при живленні електроустаткування від чотирьохжильних мереж із заземленою нейтраллю живильного трансформатора напругою 380/220 В. Відповідно до правил будови електроустановок (ПБЕ) занулення корпусів виконують у тих же випадках, що і захисне заземлення.

При з'єднанні корпусів електроустановок з нульовим проводом живильної мережі замикання фази на корпус перетворюється в однофазне коротке замикання. Виникаючий при цьому великий струм повинний забезпечити спрацьовування пристрою захисту, що автоматично відключить ушкоджену електроустановку від живильної мережі.

Призначення нульового захисного проводу – створення ланцюга з малим опором для струму при замиканні фази на корпус і перетворення його в однофазне коротке замикання. Він же може служити і робочим провідником – для живлення електроспоживачів фазною напругою. Для нульових захисних провідників можуть використовуватися також природні заземлювачі. Робоче заземлення нейтралі джерела живлення R_o служить для зниження напруги нульового захисного проводу і з'єднаних з ним корпусів устаткування відносно землі при замиканні фази. Повторне заземлення нульового захисного проводу дозволяє знизити напругу на корпусах устаткування, яке занулене, особливо при обриві нульового проводу, коли не відбувається відключення пристроями захисту.

Розглянемо мережу 380 В з глухозаземленою нейтраллю при нормальному стані мережі і при обриві нульового проводу (рисунок 5.7).

При замиканні фази С на корпус у першому випадку струм буде протікати по «петлі» фаза-нуль. Величина струму визначається фазною напругою і повним опором ланцюга короткого замикання (з урахуванням індуктивного опору трансформатора і проводів)

. (5.6)

Якщо прийняти опір z_ф + z_н =0,2 Ом (звичайно в мережах напругою 380/220 В цей опір менше), то

А.

Очевидно, що при такому струмі захист повинний спрацювати і відключити установку від мережі.

В другому випадку (обрив нульового проводу або струм I_к недостатній для спрацьовування захисту) з'являється напруга на корпусі щодо землі

U_з = I_з × R_п

і, відповідно, струм замикання на землю

,

викликаний падінням напруги в нульовому проводі при протіканні в ньому струму короткого замикання I_к і подачі напруги до послідовно з'єднаних опорів R_п і R_о (U_к =I_к × Z_н).

Таким чином, напруга на корпусі

, (5.7)

а напруга на нейтралі

. (5.8)

Роль повторного заземлення нульового проводу зводиться до зниження напруги на корпусі в момент короткого замикання, особливо при обриві нульового проводу. Якщо повторне заземлення відсутнє (R_п = ¥), то

При рівності опорів Z_ф = Z_н і R_п = R_о потенціали будуть рівні U_з = U_o = U/4 = 220/4 = 55 В, що припустимо тільки у тривалості дії до 1 с. При R_п ® ¥ (тобто при обриві нульового проводу) U_з = U/2 = 220/2 = 110 В, а U_o = 0. У будь-якому випадку повторне заземлення підвищує безпеку. Але при відсутності повторного заземлення нульового проводу небезпека зростає ще більше, тому що замикання відбувається на корпус, який не має ні заземлення, ні занулення й ушкоджений корпус виявляється під напругою фази мережі U_ф.

Рисунок 5.7 – Занулення

а – схема дотику; б – еквівалентна схема

Основне призначення занулення – забезпечити спрацьовування захисту при замиканні на корпус. Для цього струм короткого замикання повинен перевищувати номінальний струм автоматичного вимикача або номінальний струм плавкої вставки запобіжника.

Згідно ПБЕ провідники занулення варто вибрати так, щоб при замиканні на корпус чи на нульовий провід виникав струм короткого замикання, що перевищує не менше чим в 3 рази номінальний струм плавкої вставки найближчого запобіжника чи автоматичного вимикача теплового роз’єднувача. При захисті мережі автоматичними вимикачами з електромагнітними роз’єднувачами кратність струму приймається 1,4.

Опір заземлення нейтралі трансформатору (робоче заземлення нейтралі) і опір повторного заземлення не повинні перевищувати значення 4 і 10 Ом відповідно.

Для забезпечення надійності роботи занулення заборонена установка в нульовий провід комутаційного апарата. Допускається застосування вимикачів, що одночасно з відключенням нульового проводу відключають і усі фазні проводи.

Якщо за якимись причинами вимоги правил не задовольняються, відключення при замиканнях на корпус повинне забезпечуватися за допомогою спеціальних захистів, наприклад захисного відключення.

Захисне відключення. Швидкодіючий захист, що забезпечує автоматичне відключення електроустановки при виникненні в ній небезпеки поразки електричним струмом, називається захисним відключенням (ГОСТ 12.1.009 – 76). Воно застосовується в тих випадках, коли заземлення і занулення не можуть забезпечити умови безпеки в момент дотику людини до струмоведучої частини, при замиканні фази на корпус електроустаткування, зниженні опору ізоляції нижче гранично припустимого, несправностях заземлення чи занулення. Найбільш доцільне застосування захисного відключення в пересувних електроустановках і при використанні ручного електрифікованого інструменту.

Суть захисного відключення полягає в негайному розриві електричного ланцюга, як тільки з'явиться небезпека поразки електричним струмом. Занулення забезпечує відключення ушкодженої ділянки лише за одиниці чи десятки секунд. Згідно правил повний час спрацьовування захисного відключення не повинен перевищувати 0,2 с.

Схеми захисного відключення підрозділяються не кілька типів у залежності від параметра, на який реагує датчик: напруги корпуса відносно землі, струму замикання на землю, напруги фаз відносно землі, напруги і току нульової послідовності і т.п.

Основні вимоги, яким повинні задовольняти пристрої захисного відключення: висока чутливість (здатність реагувати на малі зміни вхідної величини), малий час відключення (час від моменту виникнення ушкодження до моменту відключення напруги не повинен перевищувати 0,2 с), селективність роботи (здатність відключати напругу тільки від ушкодженого устаткування), самоконтроль (здатність відключати устаткування при несправності в самому устрої захисного відключення), надійність (відсутність помилкових відключень).

Як приклад розглянемо схему захисного відключення, що реагує на напругу корпуса електроустановки відносно землі (рисунок 5.8).

Датчик – реле напруги KV з нормально замкнутим контактом, підключається до окремого заземлювача R_вз і корпусу електроустаткування Д. При замиканні однієї з фаз на корпус утвориться ланцюг: струмоведуча частина устаткування, корпус Д, обмотка реле KV, допоміжний заземлювач R_вз земля, опір ізоляції R_із неушкоджених фаз, джерело живлення. Коли ця напруга досягає уставки реле KV (20-60 В), воно спрацює і розірве ланцюг котушки управління КУ, що утримує пускач, і він відключиться.

Для перевірки справності захисного відключення передбачена кнопка K, при натисканні якої імітують замикання фази на корпус.

Рисунок 5.8 – Схема пристрою захисного відключення, що реагує на напругу корпусу

Переглядів: 3331