8. Защитное заземление. Назначение. Принцип действия. Область применения.

защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Допустим, произошло замыкание токоведущих частей на корпус. Если корпус прибора не заземлен, прикосновение к нему опасно так же, как к фазе. Если же он заземлен, то окажется под напряжением Uз=IзRз.

Область применения: используется только в сетях с изолированной нейтралью и в сетях с напряжением свыше 1000 вольт.

Защитное заземление - намеренное соединение с землей металлических нетоковедущих частей, могущих оказаться под напряжением.

При наличии защитного заземления в случае повреждения электрической изоляции (замыкание фазы на корпус электроприемника) рабочее напряжение с приемника электроэнергии не снимается, но напряжение прикосновения уменьшается до безопасного значения.

Защитное заземление не защищает от других вариантов поражения током, кроме случая прикосновения к корпусу устройства с поврежденной изоляцией.

Z1’ << Z2 Uпр=U1’®0

9. Нарисовать векторные диаграммы напряжений относительно земли при прикосновении человека к корпусу электроустановки с поврежденной изоляцией (замыкание фазы на корпус) в сети с изолированной нейтралью, обладающей существенной емкостью фаз относительно земли при отсутствии и наличии защитного заземления корпуса.

10. Нарисовать график зависимости напряжения прикосновения от сопротивления защитного заземления при прикосновении человека к корпусу электроустановки с поврежденной изоляцией (замыкание фазы на корпус) в сети с изолированной нейтралью.

, R_з – сопротивление защитного заземления

Когда напряжение достигнет 220, оно становиться постоянным.

11. Компенсация емкостной составляющей тока замыкания на землю. Назначение. Принцип действия. Область применения.

В сети с изолированной нейтралью ток через человека зависит не только от сопротивления изоляции, но и от емкости сети относительно земли. Емкость фаз относительно земли определяется геометрическими параметрами сети (высота подвеса проводов, толщина кабеля и тд). Таким образом их невозможно уменьшить. Снижение тока замыкания на землю достигается путем компенсации его емкостной составляющей индуктивностью. В трехфазной сети катушка включается между нейтралью и землей. Область применения: сети с изолированной нейтралью.

В сетях переменного тока с изолированной нейтралью при значительной емкости фаз относительно земли.

Условие полной компенсации

В сетях с изолированной нейтралью при их емкости более 0,3 мкФ и сопротивлением изоляции 50 кОм на фазу дальнейшее увеличение сопротивления изоляции не снижает ни тока замыкания на землю, ни тока через человека, т.к. в указанном случае величина тока замыкания на землю определяется емкостью между фазами и землей.

Известно, что снижение тока замыкания на землю приводит к снижению напряжений прикосновения и шага. Уменьшить ток замыкания в таких сетях можно за счет снижения емкостной составляющей тока замыкания на землю, что достигается включением индуктивности (компенсирующей или дугогасящей катушки ) между нейтралью и землей (рис. 86).

Рис. 86. Компенсация емкостной составляющей тока замыкания на землю: а – принципиальная схема; б –в сети без компенсации; в - векторная диаграмма тока замыкания на землю в компенсированной сети при полной компенсации

При точной настройке компенсирующей катушки в резонанс индуктивная составляющая компенсирует емкостную.

В этом случае ток замыкания на землю соответствует активному сопротивлению изоляции фаз, увеличенному на сопротивление обмотки компенсирующей катушки.

Компенсация емкостной составляющей применяется обычно в сетях напряжением выше 1000 В при токах замыкания на землю от 5 А и выше, регламентируется ПУЭ в зависимости от напряжения - 10А - 35 кВ, 30А - 6кВ. В сетях напряжением до 1000 В компенсация емкостной составляющей тока замыкания на землю осуществляется в подземных сетях рудников и шахт.

12. Нарисовать графики зависимости напряжения прикосновения от емкости относительно земли в трехфазной сети с изолированной нейтралью.

Прикосновение к фазе a

13. Нарисовать график зависимости напряжения прикосновения от емкости относительно земли в трехфазной сети с компенсированной нейтралью (индуктивность постоянна).

14. Устройства защитного отключения. Назначение. Принцип действия. Область применения.

Защитное отключение – система защиты, обеспечивающая отключение электроустановки при возникновении опасности поражения током (замыкание на землю, снижение сопротивления изоляции, неисправности заземления, зануления).

Устройства защитного отключения (УЗО) выявляют факт однофазного (однополюсного) прикосновения человека либо факт однофазного снижения сопротивления изоляции и снимают питание с защищаемого участка сети.

Особенности:

• Разнообразие защищаемых ситуаций

  • прямое и косвенное однофазное прикосновение,

  • пожарная опасность однофазных замыканий.

• Высокая чувствительность (способность выявить опасность на ранней стадии возникновения).

• Высокое быстродействие ( tоткл < th доп )

Зависимость значения тока через катушку реле от времени при замыкании на землю.

Ih

t

15. Нарисовать график зависимости требуемого быстродействия средств защиты от возможного напряжения прикосновения в электрической сети.

Синяя – в производстве

Красная – в быту.

16. Защитное разделение сетей. Назначение. Принцип действия. Область применения.

Разделительным называется трансформатор, предназначенный для отделения сети, питающей электроприемник, от первичной электрической сети, а также от сети заземления или зануления (ПУЭ, п.1.7.31).

17. Показать на схеме замещения, как формируется опасный потенциал в цепях малого напряжения, подключенных к вторичной обмотке понижающего трансформатора, при повреждении изоляции между обмотками.

18. Зануление. Назначение. Принцип действия. Область применения.

Зануление - намеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей с многократно заземленным нулевым проводом питающей сети.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЗАНУЛЕНИЯ   ·      в электроустановках переменного тока с глухозаземленной нейтралью (полюсом) при напряжении 380 В и выше и постоянного тока с заземленным полюсом (средней точкой) при напряжении 440 В и выше - всегда ; ·      в электроустановках с заземленной нейтралью (полюсом), если рабочее напряжение выше 50 (25, 12) В переменного и 120 (60, 30) В постоянного тока (в зависимости от категории опасности помещения) - как вариант защиты ·      во взрывоопасных зонах в электроустановках с заземленной нейтралью (полюсом) - независимо от значения рабочего напряжения электрооборудования - всегда.

Принцип действия зануления – превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание (т.е. замыкание между фазным и нулевым защитным проводниками) с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную электроустановку от питающей сети. Такой защитой являются: плавкие предохранители или автоматы максимального тока, устанавливаемые для защиты от токов короткого замыкания.