Безопасность жизнедеятельности в условиях производства. Расчеты. Практикум. 2019

96

Примечание: Глубину заложения заземлителей принять равной 0,5…0,8 м. Ширину соединительной полосы принять равной 20…40 мм. Эквивалентный диаметр уголка принять dэкв = 0,95 С, где С – ширина полки уголка.

97

7 ВЫБОР АППАРАТОВ ЗАЩИТЫ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ

7.1 Цель практического занятия

Цель практического занятия – познакомить студентов с назначением, устройством, принципом действия, характеристиками, выбором и методикой расчета параметров наиболее распространенных аппаратов защиты приемников электрической энергии (электроприемников).

7.2 Назначение, устройство, принцип действия защитного зануления

Защитное зануление, так же как и защитное заземление, является одной из мер защиты от косвенного прикосновения и обеспечивает безопасность за счет ограничения времени воздействия тока.

Выполняется защитное зануление в электроустановках напряжением до 1 кВ систем TN-C (рис. 7.1), TN-S и TN-C-S и представляет собой преднамеренное соединение открытых токопроводящих частей с глухозаземленной нейтралью источника питания посредством нулевых защитных проводников.

Рис. 7.1. Схема защитного зануления в системе TN-C:

1 – трехфазный потребитель; 2 – однофазный потребитель; L1, L2, L3 – линейные проводники; РЕ – защитный нулевой проводник; N – рабочий нулевой проводник; PEN – совмещенный защитный и рабочий нулевой проводник; rф – сопротивление фазного провода; rн – сопротивление нулевого проводника; ro – сопротивление рабочего заземления;

rп – сопротивление повторного заземления нулевого проводника; R1 и R2 – сопротивления человека; Iкз – ток короткого замыкания; Iз – ток, протекающий через заземляющие устройства;

Iпл – номинальный ток плавкой вставки предохранителя;

U – фазное напряжение сети

98

Первая буква в обозначении системы определяет состояние нейтрали источника питания относительно земли: Т – заземленная нейтраль; вторая буква – состояние открытых проводящих частей относительно земли: N – открытые проводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания; третья буква – функции нулевого проводника: С – функции нулевого защитного (РЕ) и нулевого рабочего (N) проводников совмещены в одном проводнике (PEN-проводник); S – нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены; C-S – функции нулевого защитного и рабочего проводников совмещены, начиная от источника питания, с последующим разделением функций.

Система TN-C является четырехпроводной системой трехфазного переменного тока с глухозаземленной нейтралью источника питания (см.

рис. 7.1)

Цель защитного зануления – создание однофазного короткого замыкания при попадании напряжения на открытые токопроводящие части электроустановок. Петля «фаза − нуль» (цепь, выделенная жирной линией). Ток короткого замыкания достаточен для срабатывания аппаратов защиты и отключения поврежденного участка в минимально необходимое время (согласно ПУЭ [14] при фазном напряжении 220 В – 0,4 с).

7.3 Назначение аппаратов защиты

Аппараты защиты служат для отключения электроустановок при возникновении в них аварийных режимов, угрожающих работоспособности самих электроустановок и безопасности обслуживающего персонала.

В частности, являясь одним из элементов системы защитного зануления (системы TN), аппараты защиты должны обеспечивать надежное и быстрое отключение электроустановок при повреждении основной изоляции, предотвращая тем самым опасность поражения электрическим током при косвенных прикосновениях. Следовательно, от правильного выбора аппаратов защиты зависят эффективность системы защитного зануления и электробезопасность обслуживающего персонала.

7.4 Требования к аппаратам защиты

Для эффективного выполнения своих защитных функций аппараты защиты должны отвечать следующим требованиям:

Высокая чувствительность, которая проявляется в способности аппаратов защиты реагировать на достаточно малые отклонения режима работы электроустановки от нормального.

Недопустимость ложных отключений. Аппараты защиты должны надежно отключать электроустановки при возникновении в них аварийного режима, но не допускать отключения электроустановок при кратковременных токовых перегрузках (пусковые токи, броски тока при технологических перегрузках и т. п.).

99

Малое время отключения. Под временем отключения понимают период времени с момента возникновения аварийного режима до момента разрыва цепи тока аппаратом защиты. Чем меньше время отключения, тем выше степень безопасности, так как с уменьшением времени прохождения тока через тело человека опасность воздействия тока снижается.

Селективность (избирательность) действия. Селективность действия аппаратов защиты проявляется в их способности отключать от сети только поврежденные электроустановки и не допускать отключения исправных.

Выше приведенные требования обязательно должны учитываться при выборе аппаратов защиты и их технических характеристик.

7.5Аппараты защиты и их характеристики

Внастоящее время в электроустановках применяется целый ряд аппаратов защиты: плавкие вставки (предохранители), воздушные автоматические выключатели (автоматы), реле защиты, устройства защитного отключения (УЗО).

Вэлектроустановках потребителей наиболее широкое применение находят плавкие вставки (предохранители) и автоматы.

7.5.1 Плавкие предохранители

Плавкий предохранитель (рис. 7.2) состоит из корпуса 1, выполненного из изоляционного материала (фарфор, стекло или фибра), плавкой вставки 2 и металлических контактных колпачков 3, к которым присоединяется плавкая вставка.

Рис. 7.2. Плавкий предохранитель

Основным элементом предохранителя, непосредственно осуществляющим защитные функции, является плавкая вставка 2, которая выполняется из металлической нити или пластины.

100

Принцип действия плавкого предохранителя заключается в том, что повышение тока сверх нормированной величины приводит к повышению температуры плавкой вставки и к ее расплавлению (перегоранию), в результате чего цепь электрического тока прерывается.

При выборе плавких предохранителей учитываются следующие их технические характеристики:

номинальное напряжение предохранителя (Uпр) – напряжение, указанное на предохранителе и соответствующее наибольшему номинальному напряжению сетей, в которых разрешена установка данного предохранителя;

номинальный ток предохранителя (Iпр) – ток, который указан на предохранителе, равный наибольшему из номинальных токов плавких вставок, предназначенных для данного предохранителя;

номинальный ток плавкой вставки предохранителя (Iпл) – ток, указанный на плавкой вставке, который для нее допустим при длительной работе. Номинальный ток предохранителя всегда должен быть больше или

равен номинальному току плавкой вставки, т. е. Iпр ≥ Iпл.

Технические данные некоторых типов трубчатых предохранителей приведены в табл. 7.1 [10].

7.5.2 Автоматические выключатели (автоматы)

Автоматические выключатели предназначены для включения, выключения и защиты электроустановок при токовых перегрузках и коротких замыканиях.

Автоматические выключатели относятся к коммутационным аппаратам ручного управления. Включение и выключение автоматов может производиться вручную, а при ненормальных режимах работы электроустановки (токовые перегрузки, короткие замыкания) отключение происходит автоматически.

Основным узлом, обеспечивающим автоматическое срабатывание автомата при ненормальном режиме, является расцепитель. По принципу действия применяемые в автоматах расцепители бывают электромагнитные, тепловые и комбинированные.