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 3 45 / 165 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 > Следующая >>>

Чтобы устранить эту опасность, надо обеспечить быстрое автоматическое отключение поврежденного участка электрической сети, т.е. увеличить ток замыкания, проходящий через защиту ЭУ. Такой эффект достигается путем резкого уменьшения сопротивления проводника защитного зануления электрооборудования.

Следовательно, назначение PE-проводника в схеме защитного зануления - обеспечить необходимую для автоматического отключения поврежденного участка ЭУ величину тока однофазного короткого замыкания, путем создания в цепи большой электрической проводимости всех элементов аварийного участка схемы.

Таким образом, в трехфазных и однофазных сетях с системой заземления - TN без нулевого защитного (PE) проводника невозможно обеспечить электрическую и пожарную безопасность при замыкании фазы сети на корпус ЭП, поэтому такая электрическая сеть без зануления применяться не должна.

Рассмотрим трехфазные электрические сети с изолированной и заземленной нейтралью источника питания без повторного заземления системы (рисунок 16).

Рисунок 16 – Электрические схемы замыкания фазного провода 1 на зем-

лю в трехфазной сети с изолированной (а) и заземленной (б) нейтралью

источника питания

В трехфазной сети с системой заземления IT (рисунок 16, а) защитное зануление обеспечивает отключение послеаварийного участка ЭУ так же надежно, как и в сети, где нейтраль источника питания заземлена через

малое сопротивление. Однако, при замыкании фазного провода 1 на зем-

⋅

лю, земля вокруг электроустановки приобретает опасный потенциал фазы. Между зануленным корпусом ЭП, имеющим нулевой потенциал, и землей

возникает опасное напряжение пряжению электрической сети. Напряжение

U близкое по значению к фазному на-

U на земле в месте коротко-

го замыкания будет существовать до отключения всей сети вручную или до ликвидации замыкания на землю персоналом электроустановки. Защита ЭУ в послеаварийном режиме электрической сети не сработает и такая ситуация смертельно опасна для работников и сельскохозяйственных животных.

В трехфазной электрической сети с системой заземления TN-С (рисунок 16, б) в послеаварийном режиме будет обеспечена безопасная си- туация для работы персонала электроустановки. В этом случае фазное напряжение сети разделится пропорционально сопротивлениям замыкания фазы на землю и заземления нейтрали ИП электроустановки, благодаря

чему напряжение

U уменьшится и будет равно падению напряжения на

сопротивлении заземления нейтрали:

rIU

ЗМК

ЗМ

, (45)

где

I - ток замыкания на землю.

ЗМ

Сопротивление

r , которое оказывает грунт вокруг электроуста-

ЗМ

новки току при случайном замыкании фазы на землю, во много раз больше сопротивления специально выполненного заземления нейтрали

Поэтому величина напряжения опасна для работника. Например, если напряжение ление

r =5Ом и сопротивление ЗМr =100Ом, то напряжение в месте замы-

оказывается незначительной и не

U =220В, а сопротив-

r ИП.

кания:

5220

= .

1005

ВU

5,10

Таким образом, заземление нейтрали обмоток ИП, питающего электрические сети с системами заземления TN, IT и TT, при замыкании фазы на землю обеспечивает снижение напряжения зануленных РЕпроводником корпусов электрооборудования относительно земли до безопасного для людей и сельскохозяйственных животных значения.

3. Повторное заземление PEN-проводника в системе TN-C

При эксплуатации ЭУ повторное заземление PEN-проводника практически не влияет на отключающую способность схемы защитного зануления в электрической сети. Однако при отсутствии повторного заземления PEN - проводника в системе заземления TN-C возникает опасность поражения током для людей и животных, прикасающихся к зануленному ЭП в период, пока существует замыкание фазы на корпус другого электроприемника. Кроме того, в случае обрыва PE-проводника и короткого замыкания фазы электрической сети с системой TN-C на корпус ЭП за местом обрыва опасность поражения током работников резко повышается, поскольку напряжение относительно земли оборванного участка PENпроводника и присоединенных к нему корпусов ЭП достигает опасного фазного напряжения сети.

Рассмотрим два опасных случая (рисунок 17).

Рисунок 17 – Схема замыкания на корпус ЭП в сети с системой заземле-

ния TN-C, не имеющей повторного заземления PEN - проводника

В случае замыкания фазы 1 на корпус ЭП 2 в электрической сети, не имеющей повторного заземления нулевого защитного проводника, участок PEN-проводника, находящийся за местом замыкания, и все присоединенные к нему корпуса ЭП окажутся под опасным напряжением относительно земли:

zIU =

где

- ток короткого замыкания, проходящий по петле «фаза – нуль», А;

(46)

PENKН

≤

z - полное сопротивление участка сети с PEN-проводником, по кото-

PEN

рому протекает ток короткого замыкания в послеаварийном режиме, Ом.

На участке от ЭП 2, изоляция которого повреждена, до ИП электрической сети напряжение

Опасное напряжение

U уменьшается до минимума.

U существует в течение послеаварийного пе-

риода эксплуатации ЭУ, т.е. с момента замыкания фазы на корпус ЭП 2 до автоматического отключения поврежденной части электрооборудования от сети с системой заземления TN - C.

Если пренебречь сопротивлением обмоток ИП электрической сети и индуктивным сопротивлением специальной петли «фаза – нуль», а также считать, что фазный и нулевой защитный проводники обладают лишь ак-

тивными сопротивлениями

ИЗФ

RIU

ИЗKН

На практике сопротивление

R и

1Ф

, то выражение (4) примет вид:

ИЗ

. (47)

, тогда напряжение

RR 2

ФPEN

≤ и в трехфазной электрической сети напряжением 380В при

ФH

сопротивлении

RR 2= напряжение

ФPEN

146,7В,

ФH

=== 220

т.е. опасность поражения людей и животных током очень велика.

В случае если PEN-проводник электрической сети с системой TN-C имеет повторное заземление с сопротивлением

r , то напряжение замы-

кания снизится до значения:

rIU

ПЗH

где

I - ток, стекающий в землю через сопротивление повторного зазем-

ПAB

, (48)

ления;

U - падение напряжения на аварийном участке в PEN - проводнике;

r - сопротивление заземления нейтрали ИП сети.

Пренебрегаем сопротивлением обмоток ИП сети и индуктивным со-

противлением петли «фаза – нуль», а также считаем, что фазный и нулевой защитный проводники обладают лишь активными сопротивлениями

R и ИЗR , причем сопротивление

1Ф

RR 2

ФPEN

Допустим, что по PEN-проводнику на участке АВ цепи протекает такой же электрический ток как и по фазному проводнику, тогда из выражения (48) напряжение замыкания:

ПФ

. (49)

При одинаковых значениях сопротивлений

Величина напряжения

U в два раза меньше, чем при отсутствии

220

r и Пr получим напряжение

73,3В.

===

повторного заземления в электрической сети. При меньшем значении сопротивления

величина напряжения

r или увеличении количества повторных заземлений ЭУ

U может быть снижена до безопасных для работ-

ников значений.

Таким образом, в электрических сетях с системой TN - C повторное заземление PEN - проводника снижает опасное напряжение на корпусах ЭУ при замыкании фазы на корпус электроприемника в момент аварии и послеаварийный период до безопасного для работников значения.

Рассмотрим два возможных случая короткого замыкания на корпус ЭП при обрыве PEN-проводника в трехфазных электрических сетях с системой заземления TN-C (рисунок 18).

Рисунок 18 – Схемы сетей с замыканиями на корпуса ЭП 2 при обрыве

PEN - проводников в сетях с системой заземления TN – C:

а - без повторного заземления PEN - проводника; б - с повторным зазем-

лением PEN – проводника

В первом случае, в трехфазных электрических сетях с системой заземления TN-C при случайном обрыве PEN-проводника и замыкании фазы на корпус ЭП 2 за местом обрыва возникает опасная для работника ситуация (рисунок 18, а). Напряжение относительно земли на участке нулевого защитного проводника за местом обрыва и всех присоединенных к нему корпусов ЭП, в том числе на корпусах исправного электрооборудования, окажется близким по значению к опасному фазному напряжению

сети. Напряжение

U в послеаварийный период будет существовать дли-

тельное время, поскольку поврежденный ЭП 2 автоматически не отключится от сети, и его трудно обнаружить среди исправного электрооборудования, чтобы отключить вручную опасный для работника участок электрической сети.

В случае, если PEN-проводник сети имеет повторное заземление, то при его обрыве сохранится цепь, по которой ток

I постоянно течет через

землю (рисунок 18, б), и напряжение зануленных корпусов ЭП, находя- щихся за местом обрыва PEN - проводника, снизится до безопасной для работника величины:

ПФ

rIU

ПЗH

. (50)

При этом корпус ЭП 1, присоединенного к PEN-проводнику до места обрыва в сети, приобретет напряжение относительно земли:

rIU

ЗH

. (51)

В неблагоприятном для работника случае, когда сопротивление

rrП= , все корпуса ЭП, присоединенные к PEN-проводнику, как до места

его обрыва, так и после него, находятся под опасным напряжением:

UUU 5,00== . (52)

ФH

Во всех случаях напряжение

UUU =+

. (53)

ФH

Следовательно, в электроустановке данное напряжение между обоими участками PE-проводника или между корпусами ЭП на этих аварий-

ных участках ЭУ в сумме будут равны фазному напряжению трехфазной электрической сети и смертельно опасны для человека и сельскохозяйственного животного.

Таким образом, повторное заземление PEN-проводника в трехфазных и однофазных сетях с системой заземления TN-C значительно уменьшает опасность поражения работника электрическим током, возникающую при обрыве PEN-проводника и замыкании фазы сети на корпус ЭП за местом обрыва. Но данная мера защиты не может устранить опасность полностью и обеспечить условия электробезопасности работнику, которые существовали до послеаварийного режима. Без повторного заземления PEN-проводника напряжение замыкания на послеаварийном участке достигает опасных для человека значений, поэтому такая схема защитного зануления применяется только с дополнительным (повторным) заземлением в электрических сетях с системой TN-C.

При выполнении автоматического отключения питания в ЭУ напряжением до 1000В, все открытые проводящие части надёжно присоединяют к глухозаземленной нейтрали ИП, если применяют сети с системами заземления TN или обязательно заземляют, если используют сети с системами заземления IT или ТТ.

Для обеспечения требуемой ПУЭ безопасности персонала в ЭУ напряжением до 1000В необходимо применять автоматическое отключение источника питания электрической сети с помощью обязательного защитного зануления корпусов всех ЭП. Требуемое заземление нейтрали обмоток источника тока, питающего сети с системами заземления TN, IT и TT, предназначено для снижения напряжения зануленных корпусов ЭП, а, следовательно, и нулевого защитного проводника относительно земли до безопасного для работников значения при аварийном замыкании фазы сети на землю.

В нулевом защитном проводнике ПУЭ категорически запрещается ставить выключатели, предохранители и другие приборы, которые нарушают целостность PEN-проводника и создать опасный для жизни людей и сельскохозяйственных животных режим работы электроустановки.

4. Системы уравнивания потенциалов объектов

В электроустановках, в которых в качестве защитной меры применено автоматическое отключение питания электрической сети, выполняют обязательное уравнивание потенциалов на всех проводящих частях оборудования.

Основная система уравнивания потенциалов в ЭУ напряжением до

1000В соединяет между собой проводящие части здания (рисунок 19).

Рисунок 19 - Система уравнивания потенциалов в здании:

М - открытая проводящая часть; С 1 - металлические трубы водопровода, входящие в здание; С 2 - металлические трубы канализации, входящие в здание; С 3 - металлические трубы газоснабжения с изолирующей вставкой на вводе, входящие в здание; С 4 - воздуховоды вентиляции и кондиционирования; С 5 - система отопления; С 6 - металлические водопроводные трубы в ванной комнате; С 7 - металлическая ванна; С 8 - сторонняя проводящая часть в пределах досягаемости от открытых проводящих частей; С 9 - арматура железобетонных конструкций; ГЗШ - главная заземляющая шина; Т 1 - естественный заземлитель; Т 2 - заземлитель защиты от молний (если имеется); 1 - нулевой защитный проводник; 2 проводник основной системы уравнивания потенциалов; 3 - проводник дополнительной системы уравнивания потенциалов; 4 - токоотвод системы защиты от молний; 5 - контур рабочего заземления в помещении информационного вычислительного оборудования; 6 - проводник рабочего заземления; 7 - проводник уравнивания потенциалов в системе рабочего заземления; 8 - заземляющий проводник.

Система уравнивания потенциалов в ЭУ напряжением до 1000В соединяет между собой проводящие части:

• металлические РЕ - или РЕN-проводники электрической сети в систе-

мах заземления TN;

• заземляющие проводники, присоединенные к заземляющему устройст-

ву ЭУ, в системах заземления IT и ТТ;

• заземляющий проводник, присоединенный к заземлителю повторного

заземления электрической сети на вводном щите в здание (если есть заземлитель);

• металлические трубы коммуникаций, входящих в объект: горячего и

холодного водоснабжения, канализации, отопления, газоснабжения;

• металлические части каркаса здания;

• металлические части централизованных систем вентиляции и конди-

ционирования сооружения;

• специальное заземляющее устройство системы защиты здания от мол-

ний;

• заземляющий проводник рабочего заземления электрической сети, если

такой имеется и отсутствуют ограничения на присоединение рабочего проводника к заземляющему устройству защитного заземления здания;

• металлические оболочки телекоммуникационных кабелей.

Проводящие части ЭУ, входящие в здание извне, соединяют как можно ближе к точке их ввода в здание (вводному щиту). Для соединения с основной системой уравнивания потенциалов все указанные части при-

соединяют к главной заземляющей шине при помощи специальных проводников системы уравнивания потенциалов.

Система дополнительного уравнивания потенциалов соединяет между собой все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части ЭУ и сторонние проводящие части объекта, включая доступные прикосновению металлические части строительных конструкций здания, а также нулевые защитные проводники в системах заземления TN и защитные заземляющие проводники в системах IT и ТТ, включая защитные проводники штепсельных розеток помещений.

Для уравнивания потенциалов используют специально предусмотренные проводники либо открытые и сторонние проводящие части, если они удовлетворяют требованиям ПУЭ к защитным проводникам в отношении проводимости и непрерывности (отсутствии разрывов) электрической цепи.

5. Дополнительны меры защиты персонала электроустановок

Защита работников на промышленных и сельскохозяйственных объектах при помощи двойной или усиленной изоляции обеспечивается применением электрооборудования класса II или заключением ЭП, имеющего только основную изоляцию токоведущих частей, в специальную изолирующую оболочку. Проводящие части оборудования с двойной изоляцией согласно ПУЭ не должны быть присоединены к защитному проводнику и к системе уравнивания потенциалов здания.

Защитное электрическое разделение цепей следует применять, как правило, для одной цепи ЭУ. Наибольшее рабочее напряжение отделяемой цепи электрооборудования не должно превышать 500В. Питание отделяемой электрической цепи выполняют от специального разделительного трансформатора. Токоведущие части цепи, питающейся от разделительного трансформатора, не должны иметь соединений с заземленными частями и защитными проводниками других цепей ЭУ. Проводники цепей, питающихся от разделительного трансформатора, прокладывают отдельно от других цепей.

Если типовая прокладка невозможно, то для таких цепей необходимо использовать кабели без металлической оболочки, брони, экрана или изолированные провода, проложенные в изоляционных трубах, коробах и каналах. При эксплуатации электрооборудования должно выполняться условие: номинальное напряжение кабелей и проводов соответствует наибольшему напряжению совместно проложенных цепей ЭУ, а каждая цепь защищена от опасных сверхтоков.

Если от разделительного трансформатора питается только один ЭП, то для безопасности персонала его открытые проводящие части не долж-

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 165 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]