Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Электробезопасность. Часть ІІІ. Защита от напряжения прикосновения и шага. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 164 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 > Следующая >>>

по контуру территории ЭУ, которая соединяется с контурным (распределенным) заземляющим устройством.

а б

Рисунок 11 - План контурного устройства и кривая распределения

потенциала в момент замыкания фазы на заземленный корпус ЭП 2

на территории открытой ЭУ напряжением выше 1000В

3. Конструкция заземляющих устройств

При эксплуатации ЭУ применяют искусственные заземлители, предназначенные исключительно для заземления, и естественные - находящиеся в земле металлические предметы иного назначения, например, конструкции здания. Для установки вертикальных искусственных заземлителей предварительно роют траншею глубиной 0,7 - 0,8м, затем трубы или уголки заглубляют копрами, гидропрессами.

Стальные стержни диаметром 10 - 12мм длиной 4 - 4,5м ввертывают в землю с помощью специальных приспособлений, а более длинные заглубляют вибраторами. Верхние концы погруженных в землю вертикальных электродов соединяют стальной полосой с помощью сварки. При

этом полосу устанавливают на ребро, поскольку в таком положении стальную полосу удобнее приварить к вертикальным электродам.

В качестве естественных заземлителей ЭУ могут быть использованы:

• металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений,

находящиеся в соприкосновении с землей, в том числе железобетонные фундаменты зданий и сооружений;

• металлические трубы водопровода, проложенные в земле;

• обсадные трубы буровых скважин;

• металлические шпунты гидротехнических сооружений и водоводы;

• рельсовые пути не электрифицированных железных дорог;

• другие находящиеся в земле металлические конструкции;

• металлические оболочки бронированных кабелей, проложенных в зем-

ле.

Алюминиевые оболочки кабелей использовать в качестве заземлителей не допускается. Искусственные заземлители выполняют из черной или оцинкованной стали, а также медными проводами. Искусственные заземлители не должны иметь окраски.

Расчет заземляющих устройств проводят для определения количества, размеров и порядка размещения одиночных заземлителей и заземляю-

щих проводников, при которых напряжения

U и ШU в период замыка-

ПР

ния фазы на заземленный корпус ЭП не превышают допустимых значений. Расчет заземляющих устройств производится для случаев размещения ЗУ в однородной земле. При расчете в однородной земле учитывается сопротивление ее верхнего слоя (слоя сезонных изменений), обусловленное промерзанием или высыханием грунта. Расчет производят способом, основанным на применении коэффициентов проводимости заземляющих устройств.

Сопротивление заземляющих устройств, к которому присоединены нейтрали источников питания электроустановок в любое время года должно быть не более 2, 4 и 8Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220В. Сопротивление рассчитывают с учетом использования естественных заземлителей ЭУ. Сопротивление заземляющих устройств, расположенных около нейтрали ИП должно быть не более 15, 30 и 60Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220В.

Заземляющий проводник, присоединяющий заземлитель рабочего заземления к главной заземляющей шине в ЭУ напряжением до 1000В, должен иметь сечение не менее: медный - 10мм2, алюминиевый - 16мм2, стальной - 75мм2. У мест ввода заземляющих проводников ЭУ в здания

должен быть предусмотрен опознавательный знак .

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Для чего предназначено защитное заземление электроустановки?

2. Для чего предназначено рабочее заземление электроустановки?

3. На чем основан принцип действия защитного заземления?

4. Нарисуйте принципиальную схему защитного заземления в электри-

ческих сетях с системами IT?

5. Нарисуйте принципиальную схему защитного заземления в электри-

ческих сетях с системами TT?

6. Для чего предназначен искусственный заземлитель электроустановки?

7. Каким требованиям должно удовлетворять заземляющее устройство,

используемое для заземления электроустановки одного или разных назначений и напряжений?

8. Из чего состоит заземляющее устройство, используемое для заземле-

ния электроустановки?

9. Чем характеризуется выносное заземляющее устройство?

10. Нарисуйте схему выносного заземляющего устройства?

11. Какой недостаток у выносного заземляющего устройства?

12. Когда применяют выносное заземляющее устройство?

13. Какое достоинство у выносного заземляющего устройства?

14. Когда возникает необходимость в установке выносного заземляющего

устройства электроустановки?

15. Из какого выражения определяют потенциал выносного (сосредото-

ченного) заземляющего устройства?

16. Чем характеризуется контурное заземляющее устройство?

17. Чем обеспечивается безопасность при контурном (распределенном)

заземляющем

устройстве электроустановки?

18. Что является существенным недостатком контурного заземляющего

устройства электроустановки?

19. Как устраняется недостаток контурного заземляющего устройства?

20. Нарисуйте план контурного заземляющего устройства (12 электродов)

электроустановки?

21. Нарисуйте кривую распределения потенциала контурного заземляю-

щего устройства (12 электродов) электроустановки?

22. Как устанавливают вертикальные искусственные заземлители элек-

троустановки?

23. Что можно использовать в качестве

естественных заземлителей элек-

троустановки?

24. Из чего выполняют искусственные заземлители электроустановки?

25. Какое должно быть сопротивление заземляющих устройств, к кото-

рому присоединены нейтрали источников питания электроустановок?

ГЛАВА 4. МЕРЫ ЗАЩИТЫ ПЕРСОНАЛА ОТ КОСВЕННОГО

ПРИКОСНОВЕНИЯ

1. Требования к защитному автоматическому отключению питания

При выполнении автоматического отключения источника питания (ИП) в электроустановках напряжением до 1000В, все открытые проводя-

щие части присоединяют к глухозаземленной нейтрали ИП, если применена электрическая сеть с системой заземления TN или заземляют, если применены электрические сети с системами заземления IT или ТТ.

Все характеристики устройств защиты и параметры защитных проводников согласовывают, чтобы обеспечить нормированное (заданное) время отключения поврежденного участка цепи защитнокоммутационным аппаратом в соответствии с требованиями ПУЭ. Для автоматического отключения ИП применяют защитные и коммутационные аппараты, реагирующие на сверхтоки или на дифференциальный ток, которые возникают в послеаварийных режимах работы электрической сети.

Правильный выбор аппаратов защиты электрооборудования, таких как, автоматические выключатели и предохранители, является одним из важнейших условий обеспечения электрической и пожарной безопасности электроустановок. В системе заземления TN время автоматического отключения ИП электрической сети не должно превышать значений, указанных в таблице 1.

Таблица 1 - Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения питания для системы заземления TN

Номинальное фазное напря-

жение U0, В

Время отключения,

127

0,8

220

0,4

380

0,2

Более 380

0,1

Не допускается применять устройства защитного отключения (УЗО), реагирующие на дифференциальный ток в электрических сетях с системой заземления TN-C, которая не обеспечивает требуемое время отключения

электроприемника от источника питания. В случае необходимости применения УЗО, для защиты отдельных потребителей электроустановки, получающих питание от системы заземления TN-C, нулевой защитный проводник электроприемника подключают к PEN-проводнику цепи до защитно-коммутационного аппарата ИП.

Рассмотрим электрическую сеть с системой заземления TN-C, в которой произошло однофазное короткое замыкание на корпус ЭП 2 (рисунок 13). Системы уравнивания и выравнивания потенциалов электроприемников в электроустановке отсутствуют. В послеаварийном режиме опасные напряжения прикосновения и шаговые напряжения могут, до момента срабатывания защиты ИП электрической сети, принимать значения, при которых возможно смертельное поражение человека и сельскохозяйственного животного электрическим током.

Рисунок 13 - Сеть TN-C с однофазным замыканием на корпус электропри-

емника:

U - напряжение прикосновения;

пр

литель источника питания;

PEN-проводника;

R - заземлитель для повторного заземления

пов

- полное сопротивление PEN-проводника.

PEN

- шаговое напряжение;

- зазем-

ип

В системе заземления IT время автоматического отключения ИП электрической сети при двойном коротком или другом замыкании на открытые проводящие части электроустановки должно соответствовать таблице 2.

Таблица 2 - Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения источника питания для системы IT

Номинальное линейное

напряжение U0, В

чения, с

Время отклю-

220

0,8

380

0,4

660

0,2

Более 660

0,1

Таким образом, для надежного автоматического отключения ИП электрических сетей с системами заземления TN, TT и IT применяют сочетание различных средств защиты персонала от поражения электрическим током в ЭУ.

2. Защитное зануление электрооборудования напряжением до 1000В

Для обеспечения электробезопасности персонала в электроустановках напряжением до 1000В применяют автоматическое отключение источника питания (ИП) с помощью специального защитного зануления корпусов электрооборудования. Металлический проводник, обеспечивающий соединения открытых проводящих частей электроприемника (ЭП) с глухозаземленной нейтральной точкой ИП называется нулевым защитным проводником (РЕ-проводником).

Защитное зануление корпуса ЭП с помощью PE-проводника, выполняется в целях электрической и пожарной безопасности электроустановки. Зануление корпусов ЭП является преднамеренным соединением открытых проводящих частей электроустановки с:

• глухозаземленной нейтралью ИП, генератора или трансформатора, в

сетях трехфазного тока;

• глухозаземленным выводом источника однофазного тока;

• заземленной точкой ИП в сетях постоянного тока.

Проводник, обеспечивающий соединения открытых проводящих частей ЭП с выводом и со средней точкой обмоток источника также называется нулевым защитным проводником (РЕ-проводником). Этот проводник отличается от нулевого рабочего проводника (N-проводника) тем, что

предназначен для питания током электроприемника, является частью цепи рабочего тока ЭУ и рассчитывается на длительное его протекание. РЕпроводник имеет изоляцию равную фазной изоляции электрической сети.

Например, для целей освещения рабочего (учебного) помещения монтируют два проводника – фазный, по которому подают ток к светильнику и N-проводник, для возвращения тока в общую электрическую сеть. Два проводника одинаковы, т.е. имеют равноценную изоляцию и электрическую проводимость, при этом N-проводник, в трехфазной электрической сети с системой заземления TN-C, одновременно его используют как РЕ-проводник для зануления корпусов электроприемников, за исключением ЭП однофазного и постоянного тока.

Назначение защитного зануления электрооборудования - устранение опасности поражения человека электрическим током в случае его прикосновения к корпусу ЭУ и другим металлическим нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением относительно земли вследствие замыкания на корпус ЭП и по другим причинам.

Принцип действия защитного зануления основан на превращении замыкания на корпус электрооборудования в однофазное короткое замыкание в сети, чтобы вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденный участок ЭУ от электрической сети.

Принципиальная электрическая схема защитного зануления PEпроводником корпуса ЭП в трехфазной сети с системой заземления TN-C показана на рисунке 14.

В качестве электрических аппаратов защиты источников питания выступают:

• плавкие предохранители, устанавливаемые для защиты от токов ко-

роткого замыкания;

• автоматические выключатели максимального тока, устанавливаемые

для защиты от токов короткого замыкания;

• магнитные пускатели со встроенной тепловой защитой;

• контакторы в сочетании с тепловыми реле, осуществляющие защиту

от токов перегрузки;

• автоматические выключатели с комбинированными расцепителями

для защиты одновременно от токов короткого замыкания и перегрузки.

Кроме того в момент аварии и послеаварийный период проявляется защитное свойство заземления при преднамеренном заземлении электрической сети с системой TN, поскольку металлические корпуса ЭП с защитным занулением заземлены через особый PE-проводник. Это происходит с момента возникновения замыкания на корпус и до автоматическо-

го отключения послеаварийного участка ЭУ от электрической сети. В результате, защитное заземление корпусов электроустановок через нулевой проводник снижает в момент аварии и в послеаварийный период их опасное напряжение относительно земли до безопасного значения.

Рисунок 14 - Принципиальная электрическая схема защитного зануления

корпуса электрооборудования в сети c системой TN-C:

1 - корпус трансформатора; 2 - аппараты защиты от токов короткого за-

мыкания (плавкие предохранители, автоматические выключатели);

сопротивление заземления нейтрали обмотки ИП;

вторного заземления нулевого защитного проводника;

короткого замыкания;

через зануление (PE – проводник);

- часть тока короткого замыкания, протекающая

I - часть тока короткого замыкания,

r - сопротивление по-

I - полный ток

r -

протекающая через землю

Таким образом, зануление корпуса электрооборудования с помощью PE-проводника в ЭУ напряжением до 1000В осуществляет в электрической сети два защитных действия:

• быстрое автоматическое отключение поврежденного участка линии от

питающей электрической сети;

• снижение опасного напряжения на зануленных металлических нетоко-

ведущих частях электрооборудования, оказавшихся под напряжением, относительно земли до безопасной величины.

Защитное зануление корпусов электрооборудования с помощью металлического PE-проводника применяют в:

• трехфазных сетях с системой TN напряжением до 1000В с глухоза-

земленной нейтралью;

• однофазной сети с напряжением 220/127В;

• однофазной сети с напряжением 660/380В;

• сетях постоянного тока с глухозаземленной средней точкой ИП;

• однофазных сетях переменного тока с глухозаземленным выводом

обмотки источника питания.

Для создания электрической схемы защитного зануления корпуса электроприемника необходимы три элемента из металла: нулевой защитный проводник; глухое заземление нейтрали ИП; повторное заземление нулевого защитного проводника электрической сети.

Рассмотрим назначение этих элементов применительно к наиболее распространенным трехфазным сетям с системой заземления TN-C. Будет ли работать типовая схема защиты электрооборудования в послеаварийном режиме без PE-проводника - земли (рисунок 15).

Рисунок 15 - Схема сети с системой TN - C без PE - проводника на корпу-

се электрооборудования в послеаварийном режиме

При замыкании фазы 3 сети на корпус электрооборудования по элек-

⋅

трической цепи, образовавшейся в земле на территории электроустановки (открытой понижающей трансформаторной подстанции), будет проходить опасный ток замыкания:

I+=

, (43)

где

U - фазное напряжение сети, В; 0r и Кr - сопротивления заземления

нейтрали ИП и корпуса электрооборудования соответственно, Ом.

Сопротивления обмоток ИП трехфазного трансформатора, питаю-

щего электрическую сеть и трех проводов сети малы по сравнению с сопротивлениями

При протекании тока через сопротивление

r и

r , поэтому их в расчет не принимают.

r в землю на корпусе

послеаварийного ЭП возникает опасное напряжение относительно земли

U равное падению напряжения на сопротивлении Кr , которое опреде-

ляют по формуле:

КФ

rIU

КЗК

После аварии в электроустановке ток замыкания в цепи ЭП может оказаться недостаточным, чтобы вызвать срабатывание максимальной токовой защиты и отключить поврежденный участок открытой понижающей трансформаторной подстанции.

Например, при напряжении

rr =

=5Ом ток замыкания

. (44)

U =220В и сопротивлениях

220

=22А.

В случае, когда ток срабатывания защиты ИП электрической сети не произойдет и корпус ЭП будет находится под

опасным напряжением:

U =110В.

5220

I >22А, то отключение

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 164 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]