yhceb_posobie

Первая буква Т указывает на прямую связь, по меньшей мере одной точки сети, с землей. Например, питаемая от вторичной обмотки трансформатора, соединенной в звезду, трехфазная распределительная сеть с нейтральным проводником напряжением 127/220 или 220/380 В с нейтралью, соединенной с землей через заземляющее устройство.

Вторая буква (Т или N). Вторая буква означает тип соединения между ОПЧ, защитным заземляющим проводником (заземление оборудования) электроустановки и землей. Вторая буква Т означает прямое соединение между ОПЧ и СПЧ и землей, независимое от системного заземления, которое может содержать или не содержать токоведущие части системы. Вторая буква N означает прямое соединение ОПЧ и СПЧ с заземленной точкой (точками) сети посредством РЕNили РЕ-проводника. Сетевое заземление и меры защиты от поражения электрическим током подлежат (каждое) независимому рассмотрению.

Последующие буквы (если таковые имеются) — устройство нулевого рабочего и нулевого защитного проводника.

S — функция нулевого защитного и нулевого рабочего проводника обеспечивается раздельными проводниками.

С — функция нулевого защитного и нулевого рабочего проводников, объединенных в одном проводнике (РЕМ-проводник).

В зависимости от устройства нулевого рабочего и нулевого защитного проводников различают следующие три типа системы ТЫ:

система TN-S — нулевой рабочий и нулевой защитный проводники работают раздельно по всей системе;

система ТN-С-S — функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников объединены в одном проводнике в части сети;

система ТN-С — функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников объединены в одном проводнике по всей сети;

система ТТ. Питающая сеть системы ТТ имеет точку, непосредственно связанную с землей, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к заземлителю, электрически независимому от заземлителя нейтрали источника питания;

cистема 1Т. Питающая сеть системы 1Т не имеет непосредственной связи токоведущих частей с землей, а открытые проводящие части электроустановки заземлены.

13.12.8. Выравнивание потенциалов.

Выравнивание потенциала - это метод снижения напряжения прикосновения и шага между точками электрической цепи, к которым возможно одно-

321

временное прикосновение или на которых может одновременно стоять человек

(ГОСТ 12.1.009).

Для выравнивания потенциала используют контурное заземление или укладывают стальные полосы в виде сетки по всей площадке, занятой оборудованием. Кроме того, для выравнивания потенциала во всех помещениях и наружных установках, где применяются защитные заземление и зануление, строительные металлические конструкции, трубопроводы всех назначений, корпуса технологического оборудования должны быть присоединены к сетям зануления или заземления.

Выравнивание потенциала как самостоятельный метод защиты не используют.

Поскольку разветвленные электрические сети, широко используемые в производстве, характеризуются значительной емкостью и небольшим сопротивлением исправной изоляции проводов, то для повышения безопасности работы с ними производится так называемое защитное электрическое разделение сети.

13.12.9. Зануление

Зануление представляет собой преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением (ГОСТ 12.1.009), а нулевой защитный проводник - это проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом.

Этот метод защиты используют в четырехпроводных трехфазных сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В, чаще в сетях 380 / 220 В и 220 / 127 В. Это связано с тем, что сила тока замыкания на землю в таких сетях велика и даже при нормативном значении сопротивления заземления при пробое фазы на корпус оборудования через тело человека может проходить ток значительной величины.

Зануление см. [25,26 , стр. 16…22].

Для зануления корпуса однофазного электроприемника нельзя использовать нулевой провод ответвления к данному приемнику, например светильнику, если проводка к нему выполнена открытыми незащищенными проводами, а нужно проложить отдельный (третий) защитный проводник до магистрального нулевого провода в ближайшем месте, где он укреплен неподвижно, или в распаечной коробке (при переносных электроприемниках — до вилки специального штепсельного соединения с неподвижно укрепленной розеткой). Иначе при случайном обрыве рабочего нулевого провода на корпус попадает фазное напряжение даже при исправ-

322

ной изоляции внутри корпуса. Обрыв защитного проводника тоже возможен, но напряжение на корпусе при этом может оказаться только при повреждении изоляции внутри корпуса. Если в однофазный электроприемник вводится кабель, защищенный провод или незащищенные проводники, проложенные в трубе, в металлорукаве или скрытой электропроводкой, то зануление можно делать путем присоединения заземляющего винта на корпусе приемника к рабочему нулевому проводнику, внутри приемника.

13.12.10. Защитное отключение

13.12.10. 1. Общие положения

На основании ГОСТ 30331.3-95 (МЭК 364-4-41-92) «Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Защита от поражения электрическим током» следует применять в электроустановках зданий и сооружений, включая жилые и общественные здания, устройства защитного отключения (УЗО) в качестве дополнительной меры защиты от поражения электрическим током в случае прямого прикосновения к токоведущим частям либо металлическим корпусам электроустановок, оказавшихся под потенциалом относительно «земли». Защитное отключение — это быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения электрическим током.

При использовании этого вида защиты безопасность обеспечивается быстродействующим (0,1-0,2 с) отключением аварийного участка или всей сети при однофазном замыкании на землю или на элементы электрооборудования, нормально изолированные от земли, а также при прикосновении человека к частям, находящимся под напряжением.

Принцип работы защитно-отключающего устройства состоит в том, что оно постоянно контролирует величину входного сигнала (напряжение корпуса относительно земли, силу тока замыкания на корпус, напряжение фаз относительно земли, напряжение нулевой последовательности и т.п.) и сравнивает его с установленным значением (уставкой). Если входной сигнал отличается от уставки в худшую сторону, то устройство срабатывает и отключает электроустановку от сети.

ПрименениеУЗОявляетсяобязательным в следующих случаях:

• для групповых линий, питающих розеточные сети, находящиеся вне помещений;

• для групповых линий, питающих розеточные сети, находящиеся в помещениях, особо опасных и с повышенной опасностью в отношении поражения электрическим током;

323

•для групповых линий питания светильников местного стационарного освещения при напряжении сети выше 25 В, устанавливаемыхвпомещениях, особо опасных и с повышенной опасностью поражения электрическим током;

•для групповых линий питания светильников общего освещения, устанавливаемых в помещениях, особо опасных и с повышенной опасностью поражения электрическим током, при высоте установки менее 2,5 м над полом или площадкой обслуживания;

•для групповых линий, питающих розетки на столах учеников в кабинетах и лабораториях школ;

•для систем стационарного обогрева;

•для групповых линий мобильных (инвентарных) зданий из металла или с металлическим каркасом, предназначенных для уличной торговли, а также в передвижных и стационарных вагончиках с местами для проживания;

•для групповых линий, питающих электроприемники, монтируемые в ванных, душевых и парильных помещениях (если они присоединены без разделительного трансформатора);

•для групповых сетей установок световой рекламы и архитектурного освещения зданий;

•в случае, когда устройство защиты от сверхтока не обеспечивает нормируемое время автоматического отключения из-за низких значений токов короткого замыкания и электроустановка не охвачена системой уравнивания электрических потенциалов.

Защитно-отключающие устройства включают следующие элементы: датчик, представляющий собой чувствительный элемент и воспринимающий входной сигнал (иногда называется фильтром); автоматический выключатель — исполнительный орган, отключающий электроустановку или участок сети при поступлении аварийного сигнала.

Основные требования, которым должны удовлетворять УЗО:

•высокая чувствительность;

•малое время отключения;

•селективность действия;

•способность осуществлять самоконтроль исправности;

•достаточная надежность.

Указанные возможности используются в практике создания УЗО, в зависимости от условий, опасных для человека: потенциал корпуса (напряжение между корпусом и землей); ток, стекающий в землю; напряжение фаз относительно земли; напряжение нулевой последовательности и др., УЗО делятся на следующие типы, реагирующие на:

324

•потенциал корпуса;

•ток замыкания на землю;

•напряжение нулевой последовательности;

•ток нулевой последовательности;

•напряжение фазы относительно земли;

•оперативный ток.

Есть и комбинированные устройства, которые реагируют не на одну, а на несколько входных величин.

Ниже рассматриваются некоторые из перечисленных типов устройств защитного отключения.

13.12.10.2. Устройства, реагирующие на потенциал корпуса

Назначение УЗО рассматриваемого типа — устранение опасности поражения людей током при возникновении на заземленном или зануленном корпусе повышенного потенциала. Обычно эти устройства являются дополнительной мерой защиты к заземлению или занулению.

Принцип действия - быстрое отключение от сети поврежденного оборудования, если возникший на его корпусе потенциал φк, доп., В, окажется выше потенциала φк, доп, В, при котором напряжение прикосновения к корпусу имеет наибольшее длительно допустимое значение Uпр..доп, В.

Принципиальная схема одного из таких устройств показана на рис. 13.8. Датчиком в этой схеме служит реле максимального напряжения, включенное между защищаемым корпусом и вспомогательным заземлителем 2 непосредственно или через трансформатор напряжения.

Электроды вспомогательного заземлителя должны быть размещены вне зоны растекания токов, стекающих с заземлителя Iзм корпуса или заземлителей нулевого проводника сети, т. е. на расстоянии более 20 м.

При замыкании фазы на заземленный (или зануленный) корпус вначале проявляется защитное свойство заземления (или зануления), снижающее потенциал корпуса до некоторого предела

φк = Iзrк,

где гк — сопротивление заземления (а при занулении — сопротивление повторных заземлений нулевого проводника), Ом.

325

Рис.13.8. Принципиальная схема устройства защитного отключения, реаги-

рующего на потенциал корпуса:

гк — сопротивление защитного заземления (корпуса); rв — сопротивление вспомогательного заземления; /3 - ток, стекающий в землю; РН -реле максимального напряжения; ОК ~ отключающая катушка автоматического выключателя (контактора, автомата, магнитного пускателя и т. и.)

Если φк превысит φк.доп сработает устройство защитного отключения, т. е. произойдет отключение поврежденной установки от сети.

Область применения. Рассматриваемый тип защитного отключения может применяться в сетях всех напряжений независимо от режима нейтрали, когда система защитного заземления или зануления малонадежна или недостаточно эффективна. Однако с учетом неселективности работы УЗО этого типа его использование ограничивается установками с индивидуальными заземлениями (например, передвижные электроустановки).

Достоинство УЗО, реагирующих на потенциал корпуса,— исключительная простота их схем.

Недостатками их являются необходимость иметь вспомогательное заземление, неселективность отключения в случае присоединения нескольких корпусов к одному заземлителю, отсутствие самоконтроля исправности и, наконец, непостоянство уставки при изменениях сопротивления гв.

13.12.10.3. Устройство, реагирующее на ток замыкания на землю

Назначение — устранение опасности поражения током людей при прикосновении к заземленному корпусу в период замыкания на него фазы.

Принцип действия — быстрое отключение поврежденного оборудования от сети в случае, если ток, проходящий через проводник, заземляющий корпус этого оборудо-

326

вания, превысит некоторый предел Iз.доп, А, при котором напряжение прикосновения имеет наибольшее длительно допустимое значение

Uпр.доп, В.

Принципиальные схемы приведены на рис. 7.4. Датчиком служит токовое реле РТ, обладающее малым сопротивлением и включенное непосредственно в рассечку заземляющего провода (рис. 7.4, а) или во вторичную обмотку трансформатора тока (рис. 7.4,6), который применяется при большом токе замыкания на землю, когда трудно подобрать реле. Удобен насыщающийся трансформатор тока, при котором обмотка реле не перегружается, когда ток в первичной обмотке трансформатора больше номинального значения.

При замыкании фазы на корпус ток, стекающий в землю, если он превышает уставку, вызывает срабатывание реле, т. е. отключение установки от сети.

Рис. 13.9. Принципиальная схема УЗО, реагирующего на ток замыкания на

землю:

ТТ - трансформатор тока; ОК — отключающая катушка автоматического выключа-

теля

327

Область применения рассматриваемых УЗО ограничивается установками, корпуса которых изолированы от земли, а следовательно, и один от другого, т. е. установками, между которыми нет электрических связей помимо связи через реле. В этом случае защита работает селективно. Такими установками являются ручной электрифицированный инструмент, передвижные установки и т. п. Напряжение питающей сети и режим ее нейтрали могут быть любыми.

Достоинствами рассматриваемых УЗО являются простота конструкции, относительно высокие надежность и четкость срабатывания, особенно при больших токах, проходящих через реле, и возможность обеспечить селективность отключения (при отсутствии металлической связи между защищаемыми корпусами).

Недостаток указанных устройств заключается в том, что в случае обрыва заземляющего проводника УЗО перестает работать. Вместе с тем, поскольку корпуса электроприемников кроме связи через проводники системы заземления или зануления имеют, как правило, связь через металлические конструкции зданий и сооружений, селективность работы этих устройств не может быть обеспечена. Иначе говоря, при наличии металлической связи между защищающими корпусами УЗО работает неселективно. И, наконец, недостатком является отсутствие самоконтроля исправности.

13.12.10.4. Устройство, реагирующее на напряжение нулевой последовательности

Назначение этих УЗО — устранение опасности поражения током, возникающей при глухом замыкании одной или двух фаз на землю, в том числе при замыкании фазы на заземленный корпус. Эти схемы, как правило, не отключают сеть при замыкании фазы на землю через большое сопротивление, а следовательно, и при прикосновении человека к токоведущей части.

Принцип действия — быстрое отключение сети от источника питания при возникновении напряжения нулевой последовательности, обусловленной несимметрией полных проводимостей проводов сети относительно земли выше некоторого предела.

Принципиальная схема устройства показана на рис. 7.6. Датчиком служит фильтр напряжения нулевой последовательности, состоящей из трех конденсаторов, соединенных в звезду. Для этой цели могут применяться и другие фильтры (вольтметры, лампы накаливания, конденсаторы, трансформаторы напряжения, резисторы и др.).

Реле напряжения, включенное между нулевой точкой фильтра и землей, срабатывает, когда напряжение нулевой последовательности, т. е. напряжение между нейтральной точкой источника тока и землей 170, достигает значения, при котором напряжение на зажимах реле становится равным

328

Рис. 13.10. Принципиальная схема УЗО, реагирующего на напряжение

нулевойпоследовательности, сфильтромиз трех конденсаторов:

С - конденсаторы; РН — реле напряжения; ОК — отключающая катушка автоматического выключателя; Y1, Y2, Y3 — комплексы проводимостей фаз относительно земли; q’зм, q’’зм -проводимости замыкания на землю фаз 1 и 3 соответственно

напряжению его срабатывания Uср или превышает его. При этом происходит отключение сети от источника.

Область применения УЗО, реагирующих на напряжение нулевой последовательности, — трехфазные трехпроводные сети преимущественно до 1000 В малой протяженности с изолированной нейтралью, обладающие высоким сопротивлением изоляции и небольшой емкостью относительно земли.

13.12.10.5. Устройство, реагирующее на ток нулевой последовательности

Назначение УЗО этого типа — обеспечить безопасность человека в случае прикосновения к заземленному (зануленному) корпусу при замыкании на него фазы, или к токоведущей части, находящейся под напряжением. Следовательно, это устройст-

329

во может служить дополнительной мерой защиты к защитному заземлению и занулению, а также как самостоятельная защита взамен заземления или зануления.

Принцип действия — быстрое отключение участка сети или потребителя энергии, если ток нулевой последовательности превышает некоторое значение, при котором напряжение прикосновения к «пробитому» корпусу или токоведущей части, находящейся под напряжением, имеет наибольшее длительно допустимое значение

Uпр.доп.

Принципиальная схема показана на рис. 7.9. Датчиком может служить трансформатор тока нулевой последовательности ТТНП, магнитопровод которого охватывает все провода сети, играющие в этом случае роль первичных одновитковых обмоток трансформатора. В результате магнитные потоки, создаваемые в магнитопроводе ТТНП токами первичных обмоток, складываются, а суммарный поток обусловливает возникновение тока во вторичной обмотке ТТНП, замыкающегося через обмотку реле. В сети с заземленной нейтралью ТТНП может надеваться на провод, соединяющий нейтральную точку обмоток силового трансформатора с заземлителем (рис. 7.11).

Область применения УЗО, реагирующих на ток нулевой последовательности, — сети любых напряжений как с заземленной, так и с изолированной нейтралью. При этом поскольку ток нулевой последовательности зависит от соотношения проводимостей относительно земли участков сети в зоне защиты и вне ее, в сети с изолированной нейтралью на четкость и надежность срабатывания УЗО влияет место установки

330