Обеспечение электробезопасности путем автоматического отключения питания. Учебное пособие

Вп. 1.7.171. ПУЭ7-гоизданияуказывается, чтовэлектроустановках помещений для содержания животных для защиты людей и животных прикосвенномприкосновениидолжнобытьвыполненоавтоматическое отключение питания с применением системы ТN-С-S. При питании таких электроустановок от встроенных и пристроенных подстанций должна быть применена система ТN-S.

Время защитного автоматического отключения питания в помещениях для содержания животных, а также в помещениях, связанных с ними при помощи сторонних проводящих частей, должно соответствовать табл. 8.

Таблица 8

П. 1.7.172. РEN-проводник на вводе в помещение должен быть повторно заземлен. Значение сопротивления повторного заземления должно соответствовать 1.7.103;

п. 1.7.103. Общее сопротивление растеканию заземлителей (в том числе естественных) всех повторных заземлений PEN-проводника каждой ВЛ в любое время года должно быть не более 5, 10 и20 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. При этом сопротивление растеканию заземлителя каждого из повторных заземлений должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при тех же напряжениях;

п. 1.7.173. В помещениях для содержания животных необходимо предусматривать защиту не только людей, но и животных, для чего должна быть выполнена дополнительная система уравнивания потенциалов, соединяющая все открытые и сторонние проводящие части, доступные одновременному прикосновению (трубы водопровода, вакуумпровода, металлические ограждения стойл, металлические привязи и др.);

п. 1.7.174. Взоне размещения животных в полу должно быть выполнено выравнивание потенциалов при помощи металлической сетки или

51

другого устройства, которое должно быть соединено с дополнительной системой уравнивания потенциалов;

п. 1.7.175. Устройство выравнивания и уравнивания электрических потенциалов должно обеспечивать в нормальном режиме работы электрооборудованиянапряжениеприкосновениянеболее0,2 В, ававарийном режиме при времени отключения более 0,35/0,2/0,05 секунды соответственно при напряжениях 127/220/380 В для электроустановок в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках – не более 12 В;

п. 1.7.176. Для всех групповых цепей, питающих штепсельные розетки, должна быть дополнительная защита от прямого прикосновения при помощи УЗО с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА;

п. 1.7.177. Вживотноводческихпомещениях, вкоторыхотсутствуют условия, требующие выполнения выравнивания потенциалов, должна быть выполнена защита при помощи УЗО с номинальным отключающим дифференциальным током не менее 100 мА, устанавливаемых на вводном щитке.

52

условия эксплуатации по электробезопасности, параметры УЗО, класс помещений, схемы подключения электроприборов и т. п. В помещениях с повышенной опасностью УЗО должно быть размещено в щитках со степенью защиты не ниже IP 44, при наружной установке не ниже IР 54.

54

солнечный свет;

излучение (ультрафиолет);

старение;

химическое воздействие.

Впервом случае при правильном выборе параметров автоматического выключателя при КЗ осуществляется отключение электрической сети, тем самымустраняетсянаиболееопасныйрежимпо условиям возгорания.

Развитие повреждения или старение изоляции во втором и третьем случае может иметь различный характер и зависеть от степени загрязнения, влажности изоляции, интенсивности воздействия внешних факторов, характера ее повреждения.

Развитие КЗ из тока утечки происходит следующим образом. В месте микроповреждения изоляции между находящимися под напряжением проводниками начинает протекать крайне малый точечный ток. Подвоздействием влажности, загрязнения, проникновенияпылистечением времени образуется проводящий мостик, по которому протекает ток утечки (трекинг).

По мере ухудшения состояния изоляции, начиная со значения тока примерно 1 мА, постепенно происходит обугливание проводящего канала, возникает так называемый «угольный мостик», и в диапазоне от 5 до 50 мА ток течет уже непрерывно и постоянно растет.

Взависимости от сечения проводника, материала изоляции и наличия источника зажигания (электрический разряд при нарушении изоляции, протекание тока утечки у поверхности изоляции) ток утечки величиной 90 мА, что соответствует мощности 20 Вт, с высокой вероятностью вызывает возгорание изоляции.

При значениях тока утечки 150 мА, что соответствует мощности 33 Вт, возникает реальная опасность возгорания изоляции за счет нагрева теплом, выделяемым в месте повреждения.

Всилу того что под напряжением сопротивление «угольного мостика» ниже, чем в «холодном» состоянии, процесс носит лавинный характер, токутечкибыстрорастет, ипризначениях300…500 мАвканале междузернамиобугленногоматериалавозникаеттлеющийразряд, микродуга, в конечном счете приводящие к возгоранию.

При нагревании электрической изоляции от источника зажигания,

втом числе и от токов утечки, изоляция разлагается с образованием

56

горючих продуктов распада. Воспламенение изоляции произойдет при нагреве ее поверхности до такой температуры, при которой скорость выделения с поверхности летучих веществ станет достаточной для возникновения вприсутствии источника зажиганияи окислителя в воздухе реакции горения в газовой фазе над поверхностью изоляции.

Количественная оценка энергетических параметров пожарной опасноститоковутечкивкабельнойлинииприлокальномповрежденииизоляции должна учитывать мощность тепловыделения.

Предельные значения мощности, при которых начинается процесс термического разложения конструкционных материалов, определяют характеристики тока утечки, при котором может возникнуть воспламенение.

На рис. 12 на примере простой цепи (рис. 13) показана зависимость мощности, выделяемой в месте дефекта изоляции, от сопротивления изоляции (локального тока утечки).

Рис. 12. Зависимость мощности от сопротивления изоляции:

P – мощность; R – сопротивление изоляции

Из графика следует, что уже при сопротивлении изоляции ниже 1000 Ом возможно выделение мощности, достаточной для воспламенения изоляции.

57

Расчет мощности, выделяемой на сопротивлении изоляции, выполнен по следующим формулам:

где Pут – мощность, выделяемая на сопротивлении изоляции; Iут – ток

утечки; R – суммарное сопротивление в цепи утечки; U – напряжение; Rиз – сопротивление изоляции (локальное); Rз – сопротивление зазем-

лителя; Uн – напряжение сети.

Рис. 13. Расчетная схема определения мощности, выделяемой на сопротивлении изоляции:

L – линия; PEN – совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводник

По данным профессора А. А. Сошникова (АлтГТУ), при исследованиях зажигающего действия токов утечки, проведенных в испытательной пожарной лаборатории управления пожарной охраны УВД Алтайского края, минимальный зажигающий ток утечки составил:

для провода АППВС 54 мА (11,8 Вт) при времени действия 39,3 с;

58

для провода АПВ 114 мА (25 Вт) при времени действия от 14,7

до 48,5 с;

для провода АПР 68 мА (15 Вт) при времени действия от 101,3

до 161,1 с.

Соответственно энергия, выделившаяся в месте повреждения изоляции, в каждом из приведенных случаев составила 463,7, 367…1212,5

и1519,5…2416 Дж.

УЗОнаряду сустройствамизащитыотсверхтокаотносятсяк дополнительным видам защиты человека от поражения при косвенном прикосновении, обеспечиваемой путем автоматического отключения питания.

При малых токах замыкания, снижении уровня изоляции, а также при обрыве нулевого защитного проводника УЗО является единственным средством защиты человека от электропоражения.

В основе действия защитного отключения как электрозащитного средства лежит принцип ограничения (за счет быстрого отключения) продолжительности протекания тока через тело человека при непреднамеренном прикосновении к элементам электроустановки, находящимся под напряжением.

Другое, неменееважное, свойствоУЗО– егоспособностьосуществлять защиту от возгораний и пожаров, возникающих на объектах вследствие возможных повреждений изоляции, неисправностей электропроводки и электрооборудования (рис. 14).

Из рис. 14 следует, что даже УЗО с уставкой 300 мА достаточно быстро отключит дефектную цепь, в которой выделяется мощность

30…60 Вт.

Стандарты ГОСТ Р 51326.1–99 и ГОСТ Р 51327.1–99 устанавливают два временных параметра УЗО: время отключения и предельное время неотключения (для УЗО типа S).

Время отключения УЗО есть промежуток времени между моментом внезапного появления отключающего дифференциального тока и моментом гашения дуги на всех полюсах УЗО.

Предельное время неотключения (несрабатывания) для УЗО типа S есть максимальный промежуток времени с момента возникновения в главной цепи УЗО отключающего дифференциального тока до момента трогания размыкающих контактов.

Предельное время неотключения является выдержкой времени, позволяющей достичь селективности действия УЗО при работе в многоуровневых системах защиты.

59

Рис. 14. Зависимость мощности, выделяемой в месте повреждения изоляции, от времени отключения УЗО с уставкой по дифференциальному току 10, 30 и 300 мА

Временные характеристики УЗО приведены в табл. 9.

Таблица 9

Временные характеристики УЗО

В действительности, современные электромеханические УЗО таких известных производителей, как Siemens, ABB, GE, ЗАО «АСТРО-УЗО»

60