Электробезопасность

 

Буквы, следующие  через чёрточку за N, определяют характер этой связи – функциональный способ устройства нулевого защитного и  нулевого рабочего проводников:

S – функции нулевого защитного и нулевого рабочего N проводников обеспечиваются раздельными проводниками;

C – функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников

обеспечивается  одним общим проводником.

Принцип защитного действия. 

Защитное действие заземления основано на  2 принципах:

• Уменьшение до безопасного значения разности потенциалов между заземляемым проводящим предметом и другими проводящими предметами, имеющими естественное заземление. Отвод тока утечки при контакте заземляемого проводящего предмета с фазным проводом. В правильно спроектированной системе появление тока утечки приводит к немедленному срабатыванию защитных устройств.
• Таким образом, заземление наиболее эффективно только в комплексе с использованием устройств защитного отключения. В этом случае при большинстве нарушений изоляции потенциал на заземленных предметах не превысит опасных величин. Более того, неисправный участок сети будет отключен в течение очень короткого времени.

  Заземление  токоведущих частей производят  в целях защиты работающих  от поражения электрическим током  в случае ошибочной подачи  напряжения к месту работы.

  Накладывают  заземление на токоведущие части  непосредственно после проверки  отсутствия напряжения. Переносные  заземления нужно присоединить  к земле, а затем после проверки  отсутствия напряжения наложить  на токоведущие части. 

Снимать переносные заземления следует в обратной наложению  последовательности: сначала снять  с них с токоведущих частей, а затем отсоединить от земли.

  В электроустановках  напряжением до 1000 В все операции  по наложению и снятию защемлений  разрешается выполнять лицу с  группой по электробезопасности не ниже 3 из оперативного или оперативно- ремонтного персонала.

                   Устройство защитного отключения (УЗО)

   В настоящее  время значительное внимание  уделяется массовому применению  в электрических сетях низкого  напряжения систем устройств  защитного отключения, распространению  УЗО и зануления и на сферу быта, стандартизаций требований, предъявляемых к техническим способам и средствам электрозащиты.

  Под защитным  отключением в электроустановках  до 1 кВ понимается автоматическое  отключение всех фаз (полюсов)  участка сети в случае опасности  поражения электрическим током,  обеспечивающее безопасные для  человека сочетания величины  тока и времени его прохождения.

  УЗО создаются  на различных принципах действия. Наиболее совершенным в электроустановках  потребителей считается УЗО, реагирующее на ток утечки (дифференциальный ток).  Достоинство его состоит в том, что оно защищает человека от поражения электрическим током не только в случае прикосновения к металлическим корпусам, оказавшимся под напряжением из-за повреждения изоляции, но и при прямом прикосновении к токоведущим частям.

 Устройство  защитного отключения состоит  из двух основных элементов:  прибора-датчика и выключателя.

 В первый  входят:

-непосредственно  датчик, реагирующий на определённый  сигнал;

- усилитель  для усиления сигнала датчика;

-цепь контроля  для периодической проверки исправности  УЗО;

-элементы  сигнализации: лампы, измерительные  цепи, характеризующие состояние  электроустановки.

 Датчик улавливает  токи утечки, стекающие с фазных  проводов в случае прямого  соприкосновения человека или  повреждения изоляции. Сигнал о  наличии тока утечки поступает  в исполнительный орган, где  усиливается и преобразуется  в команду на отключение коммутационного  устройства.

   В  УЗО в качестве датчика используют трансформатор тока тороидального типа. В нём роль первичной обмотки выполняют фазные проводники. Вторичная обмотка имеет большое число витков, равномерно расположенных по тороиду, и подключается к управляющему органу.

       В электромеханическом УЗО вместо электронного усилителя применяется магнитоэлектрическая защёлка, не требующая источника питания. Надёжность таких УЗО значительно выше, они продолжают выполнять электрозащитную функцию при обрыве любого любого из питающих нагрузку проводов.

  Для работы  в трёхфазной сети УЗО выполняется  четырёхполюсным, т.е. магнитопровод охватывает три фазных и нулевой рабочий проводники. Современные УЗО по условиям функционирования делятся на два типа: АС и А. Устройство типа АС реагирует на утечку переменных токов. Однако в электрических цепях возможна утечка не только переменного, но и постоянного тока. УЗО типа А предназначено именно для таких случаев.

    Следует  помнить, что УЗО не защищает  сеть от сверхтоков (токов перегрузок  и коротких замыканий), т.е. применение  УЗО не должно означать отказа  от автоматов защиты сети или  плавких предохранителей. Однако  некоторые типы устройства защитного  отключения совмещают в себе  функции УЗО и автоматического  выключателя, это так называемые  дифференциальные автоматы.

   УЗО является  высокоэффективным и перспективным  способом защиты. Оно используется  в электроустановках до 1кВ в  дополнение к защитному заземлению (занулению), а также в качестве основного или дополнительного способа защиты, когда другие способы защиты неприменимы или малоэффективны.

     После  выбора УЗО проводят соответствующую  подготовку сети и потребителей. Эта подготовка включает два  этапа. Первый- доведение уровня фазной изоляции потребителей и электрической сети относительно земли до требуемого Правилами устройства электроустановок значения (не ниже 500кОм).

При этом естественные токи утечки защищаемой цепи во избежание  ложных срабатываний должны быть не менее  чем в 3 раза ниже номинального отключающего дифференциального тока устройства. Если же токи утечки превышают требуемое  значение, необходимо найти и устранить  места локальных утечек в проводке.

 Второй этап- разделение нулевого провода на рабочий и защитный (при применении пятипроводной системы).

   В производственных  зданиях, где устройствами защитного  отключения оснащаются резеточные группы, используемые для подключения переносных электроприборов, ручного электрифицированного инструмента, номинальный отключающий дифференциальный ток устройства не должен превышать 30 мА.

   Для обеспечения пожарной безопасности пожароопасных объектов УЗО, устанавливаемое во вводном распределительном щитке, должно иметь ток срабатывания до 300 мА. Следует помнить, что энергии, выделяемой в месте повреждения изоляции при протекании токов утечки, иногда достаточно для возникновения очага возгорания и, как следствие, пожара. Локальное возгорание изоляции может быть вызвано довольно незначительной мощностью, выделяемой в месте утечки.  

     4.3. Расчётная проверка  эффективности указанных  мер защиты. 

Расчёт  зануления.

Данная проверка производится на стадии проектирования объекта электрификации. Для быстрого автоматического отключения участка  сети с зануленными электроприемниками следует соблюсти условие: 

                                    I_кз⁽¹⁾ ≥ к*I_у,

где  I_кз⁽¹⁾ – ток однофазного короткого замыкания в конце данного участка;

       к – коэффициент чувствительности защиты (кратности тока);

       I_у – ток уставки защитного аппарата данной электрической установки.

     Исходя  из этого, необходимо, чтобы ток I_кз⁽¹⁾ не менее чем в 3 раза превышал номинальный ток плавкой вставки (ток уставки) I_у защищающего его предохранителя или номинальный ток расцепителя автомата с зависимой от тока характеристикой, например, тепловой расцепитель, т.е.  

                              I_кз⁽¹⁾ 3I_у                                                        

                             I_кз⁽¹⁾ ≥3*100А

                             I_кз⁽¹⁾ ≥300А

      Ток однофазного короткого замыкания  для проверки указанных выше соотношений

                             I_к.з = U_ф/( Z_тр/3 + Z_ф(0)) 

где  U_ф – фазное номинальное напряжение (обычно 220 В);

       Z_тр/3 — полное сопротивление одной фазы (обмотки) трансформатора, запитывающего электроустановкой, Ом;

       Z_ф(0) — полное сопротивление проводов фаза-нуль от трансформатора до электроустановки, Ом.

Полное сопротивление  одной фазы (обмотки) трансформатора, запитывающего электроустановкой определяют по формуле :

Z_Т =К_Т/Р _Н, Ом 

где К_т = 26 при схеме трансформатора звезда-звезда с нулем и номинальном первичном напряжении U_н1 = 6...35 кВ; К_т = 7,5 при схеме звезда-зигзаг с нулем и U_н1 = 6...10 кВ и К_т — 10 при той же схеме и U_н1 — 20...35 кВ. При вторичном номинальном напряжении 230/130 В все значения уменьшают в 3 раза;

      Р_Н — номинальная мощность трансформатора, кВА.

Z_тр/3=26/100

Z_тр/3=0,26 Ом

Полное сопротивление  петли фаза − нуль определяют по формуле: 

        

где n – количество участков линии определенного сечения;

      l — длина данного участка линии, км;

      r_ф, r₀ — удельные активные сопротивления соответственно фазного и нулевого проводников, Ом/км, рассчитывают по формуле  

      r=ρ/S

      

     ρ — удельное электрическое сопротивление материала: для меди        

 ρ = 18 Ом·мм²/км, для алюминия ρ = 28 Ом·мм²/км,

      S — площадь сечения проводника, мм²;

      r=28/25=1,12 Ом/км

      Х_ф(0) — удельное реактивное сопротивление петли проводников фаза-нуль, зависящее в основном от способа выполнения этихпроводников: для воздушных линий ориентировочно 0,6 Ом/км; для проводки на изоляторах внутри помещений 0,5 Ом/км; для проводки на роликах 0,4 Ом/км; для проводки в трубах 0,15 Ом/км; для кабелей – 0.

       =0,336Ом

      Ток однофазного короткого замыкания

      I_к.з=220/(0, 26+0,336)=369А

      Так как полученное расчетное значение тока короткого замыкания I_к.з.р = 369 А превышает наименьший допустимый ток по условиям срабатывания автомата защиты I_{к.з доп.} = 300 А, то отключающая способность зануления в рассматриваемом случае обеспечена. 

     Расчёт  заземления

     Исходные  данные:

       = 170 Ом∙м, l = 4,5 м, R=6 Oм, dст = 12 мм

     

     Где _изм - измеренное удельное сопротивление грунта, l – длина вертикальных стержней, d – диаметр вертикальных стержней, R - допустимое сопротивление.

       Определить грунта:

     , Ом∙м

     К_с – коэффициент сезонности, зависит от глубины промерзания грунта (определяется по таблице в методических указаниях по расчёту заземления). Выбираем К_с = 1.

     К₁ – коэффициент, учитывающий состояние грунта при измерении. Выбираем К₁ = 1,15.

     1) Вычисляем _в – удельное сопротивление грунта для вертикального заземлителя: