3.6.3.3 Защитное зануление
Защитное заземление в электрических цепях с заземленной нейтралью не всегда может обеспечить безопасность их эксплуатации, так как величина аварийного тока, перешедшего на корпус в случае пробоя изоляции, может не вызвать мгновенного срабатывания плавких предохранителей из-за сопротивления (хоть и незначительного) заземлителя. Таким образом, в течение некоторого времени, вполне достаточного для поражения током, корпус оборудования, к которому случайно прикоснулся человек, будет находиться под напряжением до тех пор, пока его не отключат вручную. Поэтому в таких установках вместо заземления применяется другой вид защиты - зануление (рис. 17).
Рис.17 Принципиальная схема зануления
Занулением называют присоединение корпусов и других металлических частей электрооборудования, обычно не находящихся под напряжением, к неоднократно заземленному нулевому проводу питающей сети. Введение в схему нулевого провода увеличивает ток, протекающий через защитное устройство и обеспечивающий его срабатывание.
Принцип действия зануления – превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (т.е. зщамыкание между фазным и нулевым защитным проводником) с целью вызвать большой ток Iкз способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную электроустановку от питающей сети. Такой защитой являются плавкие предохранители или автоматы максимального тока.
В случае замыкания на корпус при пробое изоляции между фазовым и нулевым защитным проводником пройдет ток короткого замыкания Iкз, под влиянием которого, безусловно, расплавятся предохранители и прекратится подача электроэнергии на поврежденный объект. В установках с заземленной нейтралью проводимость нулевого провода должна быть не меньше половины проводимости фазового.
Следует отметить однако, что, поскольку Правилами Регистра запрещено применение на судах систем переменного трехфазного тока с заземленной нейтралью, зануление нашло применение только на береговых предприятиях морского транспорта.
3.6.3.4 Защитные отключающие устройства
Защитное отключающее устройство обеспечивает быстрое автоматическое отключение аварийного участка или цепи в целом при возникновении опасности поражения человека электротоком. Существующие конструкции приборов и аппаратов, применяемые в схемах защитного отключения, обеспечивают время отключения tоткл = 0,05…0,2 с. Защитное отключение применяется в случаях, если устройство заземления представляет определенные трудности (например, в передвижных установках, ручных электроинструментах и пр.), а также, когда высока вероятность случайного прикосновения людей к токоведущим частям. Кроме того, защитные автоматические устройства гарантируют быстрое отключение аварийного участка цепи при изменении в ней некоторых электрических параметров: напряжения на корпусе относительно Земли, тока замыкания на Землю, напряжения фаз относительно Земли, тока нулевой последовательности и т.д.
Принцип действия приборов защитного отключения основан на использовании в качестве отключающих импульсов опасных изменений одного из перечисленных выше параметров.
Есть и комбинированные устройства, реагирующие не на одну, а на несколько входных параметров.
Защитные отключающие устройства, применяемые в качестве автоматического средства защиты или в комплексе с защитным заземлением, конструктивно выполняются в виде разнообразных автоматических выключателей, контакторов, снабженных отключающими реле. Элементами прибора являются: датчик, воспринимающий изменение электрического параметра и преобразующий его в какой-либо сигнал; усилитель сигнала датчика, цепь самоконтроля электросхемы прибора; сигнальные лампы; измерительные приборы; автоматический выключатель электроцепи.
Р
ассмотрим
принцип работы отключающего устройства,
реагирующего на появление повышенного
потенциала на корпусе электротехнического
устройства (рис.18). Этот прибор, являющийся
дополнительным средством защиты наряду
с защитным заземлением, предназначен
для устранения опасности поражения
током при появлении на заземленном
корпусе повышенного электрического
20 м
Рис. 18 Принципиальная схема защитного отключающего устройства
потенциала.
Устройство состоит из датчика (реле максимального напряжения Р), включенного в цепь последовательно с защищаемым объектом – корпусом электромотора М и вспомогательным заземлителем (Rз.в). Этот заземлитель должен быть расположен на расстоянии 15…20 м от защитного заземлителя (Rз). Сердечник, отключающей катушки Др соединен с автоматическим выключателем В.
Работа прибора заключается в следующем: при появлении на корпусе электроустановки опасного потенциала проявится защитное свойство штатного заземлителя. Если же величина потенциала окажется выше предельно допустимого уровня, то немедленно сработает реле максимального напряжения отключающего устройства. При замыкании контактов реле Р через отключающую катушку пойдет ток. Под влиянием возникшего в катушке электромагнитного поля сердечник втягивается, воздействуя на выключатель В. Цепь разрывается и аварийный участок выключается. Автоматическое отключение от сети аварийной установки как участка цепи позволяет устранить опасность поражения человека электротоком при случайном прикосновении к опасному участку цепи. Достоинством автоматических устройств, реагирующих на потенциал корпуса - исключительная простота. Надежность работы защитно-отключающих устройств определяется их высокой чувствительностью, быстротой срабатывания, а также устойчивостью к колебаниям параметров внешней среды (вибрация, качка, влажность, температура воздуха и т.д.).
Устройства защитного отключения могут применяться в сетях любого напряжения и с любым режимом нейтрали. Наибольшее же распространение эти устройства получили в сетях до 1000 В, где они обеспечивают безопасность при замыкании фазы на корпус, снижения сопротивления изоляции сети относительно Земли ниже нормативного предела, прикосновении человека к токоведущим частям, находящимися под напряжением и др.
Недостаток рассмотренной схемы заключается в том, что в случае обрыва заземляющего провода защитное отключение перестает работать. В связи с тем, что между судовым электромеханическим оборудованием имеется металлическая связь, прибор работает неселективно. (Селективность – способность отключать от сети лишь поврежденный объект, в котором возникла опасность поражения человека электрическим током). К сожалению, селективностью обладают лишь некоторые схемы защитного отключения.