Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электробезопасность. Часть ІІІ. Защита от напряжения прикосновения и шага. Учебное пособие
.pdf
ны быть присоединены ни к защитному проводнику, ни к открытым проводящим частям других цепей ЭУ.
Защиту от прямых прикосновений персонала в виде изолирующих
помещений, зон и площадок применяют в ЭУ напряжением до 1000В, когда требования ПУЭ к автоматическому отключению питания не могут
быть выполнены, а применение других защитных мер работников невозможно либо нецелесообразно.
Для работников в изолирующих помещениях (зонах) не предусматриваться защитный проводник и поэтому должны быть применены меры
против заноса опасных потенциалов на сторонние металлические проводящие части помещения с ЭУ извне. Пол и стены в таких защищенных
помещениях не должны подвергаться воздействию влаги и быть постоянно сухими.
Сечение металлических проводников основной системы уравнивания потенциалов выполняют не менее половины наибольшего сечения
защитного проводника ЭУ, если сечение проводника уравнивания потенциалов при этом не превышает 25мм2 по меди или равноценное ему из
других материалов. На практике применение проводниковых материалов
большего сечения, как правило, не требуется. Сечение проводников основной системы уравнивания потенциалов в здании (сооружении) должно
быть не менее: медных - 6мм2, алюминиевых - 16мм2, стальных - 50мм2.
Сечение проводников дополнительной системы уравнивания потенциалов ЭУ должно быть не менее:
• при соединении двух открытых проводящих частей - сечения меньшего
из защитных проводников, подключенных к этим частям;
• при соединении открытой проводящей части и сторонней проводящей
части - половины сечения защитного проводника, подключенного к
открытой проводящей части.
Соединения и присоединения заземляющих, защитных проводников
и проводников системы уравнивания и выравнивания потенциалов должны быть надежными и обеспечивать непрерывность электрической цепи
при эксплуатации электроустановок. На практике соединения стальных
проводников рекомендуется выполнять посредством сварки. Все соединения обязательно защищают от коррозии и механических повреждений.
Для болтовых соединений металлических проводников предусматривают
меры против ослабления контакта.
Присоединение каждой открытой проводящей части ЭУ к нулевому
защитному или защитному заземляющему проводнику выполняют при
помощи отдельного ответвления, не допускается последовательное включение в защитный проводник открытых проводящих частей ЭП. Соединение проводящих частей к основной системе уравнивания потенциалов ЭУ
делают также при помощи отдельных ответвлений. Присоединение про-
51
водящих частей к дополнительной системе уравнивания потенциалов ЭУ
выполняют как отдельными ответвлениями, так и соединениями к одному
общему неразъемному проводнику здания (сооружения).
6. Меры защиты в животноводческих помещениях
Питание электрооборудования животноводческих и других опасных
для работников помещений, как правило, выполняют от сети напряжением 380/220В переменного тока. Для защиты людей и сельскохозяйственных животных при косвенном прикосновении осуществляют автоматическое отключение питания с помощью системы заземления TN-C-S. Разделение PEN-проводника на нулевой защитный и нулевой рабочий проводники выполняют на вводном щитке здания (сооружения). При питании
электроустановок от встроенных и пристроенных трансформаторных подстанций применяют систему заземления TN-S, нулевой рабочий проводник системы обязательно должен иметь изоляцию, равноценную изоляции
фазных проводников электрической сети на всем его протяжении.
Время защитного автоматического отключения питания в помещениях для содержания животных, а также в помещениях для работников,
связанных с ними при помощи сторонних проводящих частей, должно соответствовать таблице 3.
Таблица 3 - Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы TN в помещениях для содержания животных
Номинальное фазное
напряжение, U0, В
Время отключения,
с
127
0,35
220
0,2
380
0,05
Если указанное время отключения не может быть гарантировано,
необходимы дополнительные защитные меры персонала и сельскохозяйственных животных, например дополнительное уравнивание потенциалов,
а PEN - проводник на вводе в здание (помещение) должен быть повторно
заземлен.
52
В помещениях для содержания животных необходимо предусматривать защиту не только работников, но и сельскохозяйственных животных,
для чего устанавливают дополнительную систему уравнивания потенциалов электрооборудования, соединяющую все открытые и сторонние проводящие части, доступные одновременному прикосновению (трубы водопровода, металлические ограждения стойл, металлические привязи и др.).
В зоне размещения животных в полу выполняют выравнивание потенциалов при помощи металлической сетки или другого устройства, которое
соединяют с дополнительной системой уравнивания потенциалов ЭУ.
Устройство выравнивания и уравнивания электрических потенциалов должно обеспечивать в нормальном режиме работы потребителей напряжение прикосновения не более 0,2В, а в послеаварийном опасном режиме время отключения электрооборудования должно быть не более указанного в таблице 3. В помещениях для персонала и животных с повышенной опасностью, особо опасных, а также наружных электроустановок
напряжение должно быть согласно ПУЭ не более 12В.
Для всех групповых цепей, питающих штепсельные розетки, обязательно устанавливают дополнительную защиту от прямого прикосновения
и применяют устройства защитного отключения с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30мА. В животноводческих
помещениях, в которых отсутствуют условия, требующие выполнения
выравнивания потенциалов на полу, выполняют защиту при помощи устройств защитного отключения с номинальным отключающим дифференциальным током не менее 100мА, которое устанавливают на вводном
щитке сельскохозяйственного сооружения.
7. Меры защиты работников на основе устройств
защитного отключения
Система электробезопасности промышленных и сельскохозяйственных сооружений включает в себя ряд организационных и технических мероприятий. Для защиты от прямого прикосновения служат технические
мероприятия, предотвращающие опасное прикосновение работника к токоведущим частям, ним относят изоляцию токоведущих частей, применение ограждений и оболочек, установку барьеров, размещение вне зоны
досягаемости. Дополнительная защита работника от поражения при прямом прикосновении достигается путем применения устройств защитного
отключения (УЗО). Устройство защиты является превентивным электрозащитным мероприятием и в сочетании с современными системами заземления (TN-S, TN-C-S) обеспечивает высокий уровень электробезопасности
работников.
53
Защита от поражения при косвенном прикосновении обеспечивается
применением УЗО и нулевых защитных проводников в электроустановках
с системой заземления TN или защитных проводников в электроустановках с системой заземления TT в комплексе с устройствами защиты от
сверхтока – предохранителями и автоматическими выключателями.
УЗО, реагирующие на дифференциальный ток, наряду с устройствами защиты от сверхтока, относятся к дополнительным видам защиты человека от поражения при косвенном прикосновении, обеспечиваемой путем автоматического отключения питания. Защита от сверхтока (при применении защитного зануления) обеспечивает защиту человека при косвенном прикосновении - путем отключения автоматическими выключателями или предохранителями поврежденного участка цепи при коротком
замыкании на корпус электроустановки. При малых токах замыкания,
снижении уровня изоляции, а также при обрыве нулевого защитного проводника «зануление» недостаточно эффективно, поэтому в этих случаях
устройства защитного отключения являются единственным средством защиты человека от поражения током.
В основе принципа действия защитного отключения, как электрозащитного средства, лежит способ ограничения (за счет быстрого отключения) продолжительности протекания тока через тело человека при непреднамеренном прикосновении его к элементам электроустановки, находящимся под напряжением (рисунок 20).
Рисунок 20 - График областей физиологического действия на чело-
века переменного тока (50 - 60Гц) и времятоковые характеристики
54
устройства:
1 - неощутимые токи; 2 - ощутимые, но не вызывающие физиологических
нарушений; 3 - ощутимые, но не вызывающие опасность фибрилляции
сердца; 4 - ощутимые, вызывающие опасность фибрилляции сердца (вероятность < 5%); 5 - ощутимые, вызывающие опасность фибрилляции сердца (вероятность < 50%); 6 - ощутимые, вызывающие опасность фибрилляции сердца (вероятность > 50%); А и В - времятоковые характеристики
устройства (I
= 10mA и I
А n
= 30mA)
Б n
Для защиты от поражения электрическим током персонала электроустановок сооружения при косвенном прикосновении к электрооборудованию выполнено автоматическое отключение питания. В электроустановках объектов напряжением до 1000В все открытые проводящие части
присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания. Характеристики защитных аппаратов и параметры защитных проводников должны быть согласованы, чтобы обеспечивалось нормированное время отключения поврежденной цепи защитно-коммутационным аппаратом в соответствии с номинальным фазным напряжением питающей сети.
В электроустановках сооружения, в которых в качестве защитной
меры применено автоматическое отключение питания, выполнено уравнивание потенциалов на корпусах электрооборудования. Для автоматического отключения питания применены защитно-коммутационные аппараты, реагирующие на сверхтоки или на дифференциальный ток.
В электрической сети объекта с применением системы TN-C-S время
автоматического отключения питания не должно превышать значений,
указанных в таблице 4.
Таблица 4 - Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы TN-C-S
Номинальное фазное напря-
Время отключения, с
жение U0, В
127
0,8
220
0,4
380
0,2
Более 380
0,1
55
Приведенные значения времени отключения считаем достаточными
Z
Z
для обеспечения электробезопасности работников, в том числе в групповых цепях, питающих передвижные, переносные электроприемники и ручной электроинструмент класса 1. В цепях, питающих распределительные
и групповые щиты и щитки сооружения, время отключения не должно
превышать 5с.
Допускаются значения времени отключения не более 5с в цепях, питающих только стационарные электроприемники от распределительных
щитов или щитков при выполнении одного из следующих условий.
Полное сопротивление, защитного проводника между главной заземляющей шиной и распределительным щитом не должно превышать
значения:
U
50
, (54)
U
0
где
- полное сопротивление петли (цепи) «фаза-нуль», Ом;
U
U - но-
0
минальное фазное напряжение цепи, В; 50 - падение напряжения на участке защитного проводника между главной заземляющей шиной и распределительным щитом, В.
К шине РЕ распределительного щита присоединена дополнительная
система уравнивания потенциалов на корпусах электрооборудования, охватывающая те же сторонние проводящие части, что и основная система
уравнивания потенциалов сооружения. Не допускается применять устройства защитного отключения, реагирующие на дифференциальный ток, в
системах заземления TN-C объекта. В случае необходимости применения
устройства защитного отключения, для защиты отдельного электрооборудования сооружения в системе TN-C, защитный РЕ-проводник электроприемника должен быть подключен к PEN-проводнику цепи до защитнокоммутационного аппарата.
Важным свойством УЗО является его способность осуществлять защиту от возгораний и пожаров, возникающих в сооружениях вследствие
возможных повреждений изоляции, неисправностей электропроводки и
электрооборудования. По данным МВД РФ более трети всех пожаров на
производственных и сельскохозяйственных объектах происходят по причине возгорания электропроводки в результате нагрева проводников по
всей длине, искрения, горения электрической дуги на каком-либо элементе, вызванных токами короткого замыкания.
Основные виды замыкания в электрооборудовании, как правило, развиваются из дефектов изоляции, замыканий на землю, утечек тока на землю. УЗО, реагируя на ток утечки на землю или защитный проводник, за-
56
благовременно, до развития в опасное замыкание, отключает электроустановку от источника питания, предотвращая тем самым недопустимый нагрев проводников, искрение, возникновение дуги и возможное последующее возгорание электроустановки. В отдельных случаях энергии, выделяемой в месте повреждения изоляции при протекании токов утечки, достаточно для возникновения очага возгорания и, как следствие, пожара. По
данным различных отечественных и зарубежных источников, локальное
возгорание изоляции может быть вызвано довольно незначительной мощностью, выделяемой в месте утечки тока с электрооборудования. В зависимости от материала и срока службы изоляции величина мощности составляет всего 40 - 60Вт. В электроустановках своевременное срабатывание УЗО противопожарного назначения с током уставки 300мА предупредит выделение указанной мощности, и, следовательно, не допустит возгорания в помещениях сооружения.
Устройство защиты является элементом распределительных щитов,
элементами УЗО оборудуют передвижные объекты и гаражи организаций.
УЗО встраивают в розеточные блоки или вилки, через которые подключаются электроинструмент или бытовые электроприборы, эксплуатируемые в особо опасных - влажных, пыльных, с проводящими полами и т.п.
помещениях сооружений. Страховые компании при оценке риска, определяющего страховую сумму, обязательно учитывают наличие на промышленных и сельскохозяйственных объектах страхования УЗО и их техническое состояние.
В настоящее время действует международная классификация УЗО,
разработанная международной электротехнической комиссией (МЭК).
Принято общее название - RCD - residual current protective device. Точный
перевод - защитное устройство по разностному (дифференциальному) току. В стандартах встречается перевод слова «residual» как «остаточный»
но в отечественной электротехнической терминологии нет термина «остаточный ток». Не соответствует стандартам название УЗО – «дифференциальный выключатель». Это название распространилось из переведенных
не специалистами-электриками проспектов зарубежных фирм и относится
к «УЗО со встроенной защитой от сверхтоков».
Функционально УЗО определяют как быстродействующий защитный выключатель, реагирующий на дифференциальный ток в проводниках, подводящих электроэнергию к защищаемой электроустановке сооружения. Основные функциональные блоки УЗО показаны на рисунке 21.
Важнейшим функциональным блоком УЗО является дифференциальный трансформатор тока 1. В качестве датчика дифференциального тока используем трансформатор тока. Этот
трансформатор иногда называют
трансформатором тока нулевой последовательности - ТТНП, хотя понятие
57
«нулевая последовательность» применимо только к трехфазным цепям и
используется при расчетах несимметричных режимов многофазных цепей.
Рисунок 21- Структурная схема устройства защитного отключения
электрооборудования
Пусковой орган (пороговый элемент) 2 выполняем на чувствительных магнитоэлектрических реле прямого действия или электронных компонентах. Исполнительный механизм 3 включает в себя силовую контактную группу с механизмом привода.
В нормальном режиме, при отсутствии тока утечки, в силовой цепи
по проводникам, проходящим сквозь
окно магнитопровода трансформато-
ра тока 1, протекает рабочий ток нагрузки. Проводники, проходящие
58
сквозь окно магнитопровода, образуют встречно включенные первичные
обмотки дифференциального трансформатора тока. Если обозначить ток,
протекающий по направлению к нагрузке, как I1, а от нагрузки как I2, то
можно записать равенство: I1 = I2. Равные токи во встречно включенных
обмотках наводят в магнитном сердечнике трансформатора тока равные,
но встречно направленные магнитные потоки Ф1 и Ф2. Результирующий
магнитный поток равен нулю, ток во вторичной обмотке дифференциального трансформатора также равен нулю. Пусковой орган 2 находится в
этом случае в состоянии покоя.
В послеаварийном режиме при прикосновении работника к открытым токопроводящим частям или к корпусу электроприемника, на который произошел пробой изоляции, по фазному проводнику через УЗО кроме тока нагрузки I1 протекает дополнительный ток - ток утечки (I), являющийся для трансформатора тока дифференциальным (разностным).
Неравенство токов в первичных обмотках I1 + I фазного проводника и
равенство токов I2, = I1 в нейтральном проводнике вызывает неравенство
магнитных потоков и возникновение во вторичной обмотке дифференциального тока. Если этот ток превышает значение уставки порогового элемента пускового органа 2, последний срабатывает и воздействует на исполнительный механизм 3. Исполнительный механизм, состоящий из
пружинного привода, спускового механизма и группы силовых контактов,
размыкает электрическую цепь. В результате защищаемая электроустановка отключается (обесточивается). Для осуществления периодического
контроля исправности (работоспособности) УЗО предусмотрена цепь тестирования 4. При нажатии кнопки «Тест» искусственно создается отключающий дифференциальный ток. Срабатывание УЗО означает, что оно в
целом исправно.
Конструкции УЗО делят на два типа. Устройства электромеханические не зависящие от напряжения питания. Источником энергии
, необходимой для выполнения защитных функций, включая операцию отключения, является сам сигнал - дифференциальный ток, на который оно реагирует. Второй тип - устройства электронные зависящие от напряжения питания. Их механизм для выполнения операции отключения нуждается в
энергии, получаемой либо от контролируемой электрической сети, либо
от внешнего источника питания.
Основной
причиной недостаточного распространения электронных
устройств на современном этапе является неработоспособность защиты
при обрыве нулевого рабочего проводника до УЗО по направлению к источнику питания сооружений старого типа. В этом случае УЗО, не имея
питания, не функционирует (отключен), а на электроустановки сельскохозяйственных объектов по фазному проводнику сети выносится опасный
59
для жизни работника и животного потенциал, достигающий величины напряжения электроустановки.
В конструкции современных электронных устройств заложена
функция отключения от источника защищаемой электроустановки при исчезновении напряжения питания сети (рисунок 22).
Рисунок 22 – Схема электронного устройства защитного отключения
электрооборудования – нагрузки (Н)
Эта функция реализуется с помощью электромагнитного реле, работающего в специальном режиме «самоудерживания». Силовые контакты
реле находятся во включенном положении только при протекании тока по
его обмотке (аналогично магнитному пускателю).
При исчезновении напряжения на вводных зажимах устройства
якорь реле отпадает, при этом силовые контакты размыкаются, электроустановка обесточивается. Подобная конструкция УЗО обеспечивает гарантированную защиту от поражения человека в электроустановке сооружения и в случае обрыва нулевого проводника электрической сети.
Существует класс приборов – комбинированные УЗО со встроенной
защитой от сверхтоков. Как правило, их доля в общем объеме выпускае-
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]