Защитные отключающие устройства

Защитное отключение – это быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током. Оно применяется как самостоятельное средство защиты взамен защитного заземления или зануления, так и в дополнении к ним.

Опасность поражения электрическим током может возникнуть:

- при замыкании фазы на металлический корпус электрооборудования;

- при снижении сопротивления изоляции фаз относительно земли;

- при появления в сети более высокого напряжения;

- при случайном прикосновении человека к токоведущей части, находящейся под напряжением.

Защитное отключение чаще всего применяется в электроустановках до 1000В с изолированной и заземленной нейтралью, но особенно эффективно в тех случаях, когда устройство зануления или зазмления затруднено (например, в передвижных электроустановках, переносном электроинструменте) или невозможно (соединение трехфазной системы треугольником).

Основными элементами устройства защитного отключения (УЗО) является датчик и автоматический выключатель. В простейшем случае датчик может быть реле тока или напряжения. В качестве автоматического выключателя в электроустановках до 1000В могут применяться контакторы (приборы, принцип работы которых основам на замыкании контактов при протекании тока в катушке) или магнитные пускатели – трехфазные контактору переменного тока, снабженные тепловыми реле для автоматического отключения потребителя при перегрузках.

Схема УЗО реагирующего на напряжения корпуса, приведена на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема УЗО, реагирующего на изменение напряжения корпуса относительно земли

Схема УЗО содержит три цепи: силовую, управления и датчика. Силовая цепь состоит из предохранителей, главных контактов КМ1, КМ2, КМ3 тепловых реле, КК2 и обмоток электродвигателя. В цепь управления входит катушка контактора, кнопочная станция с нажимным замыкающим контактом SBS и размыкающим контактом SBT и контактом реле PV. Цепь датчика состоит из катушки реле PV и вспомогательного заземления Rв. Электроды вспомогательного заземления Rв размещаются в зоне нулевого потенциала, т.е. не ближе 15…20 метров от заземления Rз.

При нажатии кнопки SBS образуется цепь управления: фаза В, предохранитель F2, контакты реле КК(1-2), контакты реле PV1, контакты SBT, замкнувшиеся контакты SBS, катушка КМ, предохранитель F3, фаза С. Магнитный пускатель срабатывает. Через замкнувшиеся главные контакты КМ1, КМ2, КМ3, предохранители F1, F2, F3 и тепловые реле КК1, КК2 двигатель подключен к трехфазной сети. Удержание цепи управления при отпускании кнопки SBS осуществляется вспомогательными контактами КМ4. Отключение двигателя выполняется нажатием кнопки SBT, т.е. размыканием цепи управления.

При пробое фазы А на заземленный или зануленный корпус двигателя вначале проявиться защитное свойство заземления (или зануления), благодаря которому напряжение корпуса Uк станет равным Uк=Iз*Rз. Затем, если напряжение корпуса окажется выше предельно допустимого значения Uк доп, срабатывает реле напряжения PV и размыкает цепь управления. Главные контакты Км1, КМ2, КМ3 размыкаются и двигатель отключается от сети.

При длительном повышении тока в силовой цепи более чем на 20% размыкаются контакты теплового реле КК (1-2), цепь управления размыкается и двигатель отключается от сети.

Схема датчика УЗО, реагирующего на изменение тока замыкания на землю, приведена на рисунке 2.

Рисунок 2. Датчик УЗО, реагирующий на изменение тока.

Основным элементом в этой схеме является реле тока КА.

При пробое одной из фаз на корпус возникает цепь тока: фаза А, предохранитель F1, контакт КМ1, корпус, реле тока КА, диоды VD1 (VD2) к фазам С (В).

Обмотка реле тока отрегулирована так, что при прохождении через нее ток в 10…15 мА реле срабатывает и размыкает свой нормально замкнутый контакт КА1 в цепи управления. Вследствие этого автоматическое выключающее устройство отключает неисправное электрооборудование от сети.

Существуют и другие схемы УЗО, например: напряжение фазы относительно земли, напряжение нулевой последовательности, ток нулевой последовательности и оперативный ток. Есть и комбинированные схемы УЗО, датчики в которых реагируют на изменение нескольких параметров.

Двухполюсное (двухфазное) прикосновение человека. Защитные меры в электроустановках от поражения электрическим током.

Правила устройства электроустановок (ПУЭ) предусматривают при напряжения до 1000 В использование трехпроводной сети с изолированной нейтралью (рис 1,a) и четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью (рис 1 ,б).

S

а) б)

Рисунок 1 –Сети электроустановок до 1000 В

Точкой соединения обмоток генератора или трансформатора называется нейтралью. Эта точка присоединяется к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление. В сети с изолированной нейтралью эта точка не присоединяется к заземляющему устройству, или присоединяется к нему через приборы с большим сопротивлением.

Электроустановки и их части должны быть выполнены таким образом, чтобы обслуживающий персонал не подвергался опасным и вредным воздействиям электрического тока и электромагнитных полей, и соответствовать требованиям электробезопасности.

Электробезопасность представляет собой систему организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту обслуживающего персонала от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Технические защитные меры в электроустановках до 1000 В можно условно разделить на две группы.

К первой группе относятся мероприятия, обеспечивающие защиту от поражения электрическим током обслуживающего персонала в случае прикосновения к токоведущим частям:

1. Контроль состояния изоляции электротехнических установок;

2. Обеспечение соответствующих разрывов (расстояний) до токоведущих частей;

3. Блокировка и защитные ограждения;

4. Сигнализация безопасности (световая, звуковая), маркировка и предупредительные

плакаты;

5. Применение малых напряжений 12 и 36 В через разделительные трансформаторы;

6. Защита от перехода высокого напряжения на сторону низкого в трансформаторах.

7. Применение индивидуальных защитных изолирующих средств.

Ко второй группе относятся мероприятия, обеспечивающие защиту от поражения электрическим током при прикосновении к металлическому корпусу электроустановки в случае пробоя изоляции токоведущих элементов на корпусе:

1. Применение защитного заземления;

2. Применение защитного зануления с повторным заземлением;

3. Применение защитного отключения;

4. Применение разделительных трансформаторов.

Двухполюсное (двухфазное) прикосновение человека является наиболее опасным, так как к телу человека прикладывается линейное напряжение. Ток, проходящий через тело человека не зависит от режима нейтрали сети и определяется по формуле

=380 мА

Где Iч – ток, проходящий через тело человека, мА;

- линейное напряжение , 380 В;

- сопротивление тела человека.

Этот ток смертельно опасен для человека. Опасность напряжения не уменьшится и в том случае, если человек будет надежно изолирован от земли, т.е. если он будет стоять на изолирующем основании (коврик, подставки и т.д.).

Электромагнитные поля (ЭМП) на производстве. Источники и характеристики ЭМП, их нормирование.

Источниками электромагнитных излучений в радиотехнических установках являются генераторы, тракты передачи энергии от генератора к антенне, антенные устройства; в установках для термообработки материалов - электромагниты, конденсаторы, ВЧ трансформаторы. При работе этих устройств в окружающем их пространстве создаются ЭМП.

Степень поражения при воздействии ЭМП зависит от интенсивности, частоты и времени действия излучения. Чем больше интенсивность, частота и время действия ЭМП, тем сильнее воздействие на организм человека.

С целью предупреждения вредных воздействий ЭМП на человека установлены предельно-допустимые значения напряженности и плотности потока энергии ЭМП на рабочих местах. Для диапазонов волн ВЧ и УВЧ нормируется напряженность электрической (Е, В/м) и магнитной (Н, А/м) составляющих ЭМП. Для диапазона волн СВЧ нормируется предельно допустимая плотность потока энергии (ППЭ) ЭМП, которая устанавливается исходя из допустимого значения энергетической нагрузки на организм W и времени пребывания Т в зоне облучения, т.е. ППЭ = W/Т. На рабочих местах и в местах возможного пребывания персонала предельно допустимая ППЭ ЭМП в диапазоне частот 300МГц - 300ГГц не должна превышать 10 Вт/м2, при наличии рентгеновского излучения или высокой температуры воздуха в рабочих помещениях (выше 28 °С) - 1 Вт/м2.

Воздействие ЭМП на организм человека.

Влияние на организм человека ЭМП связано с поглощением их энергии тканями тела, причем основное воздействие оказывает электрическое поле. Проникая в организм человека, ЭМП могут оказывать на него неблагоприятное влияние и быть причиной профессиональных заболеваний.

Воздействие ЭМП может вызвать нарушения нервной и сердечно-сосудистой систем. При этом у человека понижается давление, замедляется пульс, тормозятся рефлексы, изменяется состав крови. Влияние ЭМП сказывается также в тепловом воздействии на организм. Поглощенная телом человека энергия ЭМП превращается в тепловую, вызывая перегрев тела и отдельных органов, что может привести к их заболеванию. Особенно подвержены воздействию ЭМП мозг, глаза, кишечник, почки. При этом у работающих может наступить повышенная утомляемость, головная боль, раздражительность, сонливость, одышка, ухудшение зрения, повышенная температура тела.