Материал:

где Zт - полное сопротивление трансформатора. Ом; Zф, Zн - полное сопротивление фазового и нулевого провода, Ом.

Эти опоры имеют активную и индуктивную составляющие, то есть комплекс Zп = Zф + Zн + jХп полного сопротивления петли «фаза - ноль».

Можно применять приближенную формулу для действительного значения (модуля) тока короткого замыкания ИК, а, в котором модули сопротивлений трансформатора и петли "фаза - ноль" Zт и Zп добавляются арифметически:

Значение Zп состоит из значений ряда последовательно включенных сопротивлений:

где Хп - внешний индуктивный сопротивление петли «фаза - ноль», Ом.

Зануление рассчитывается для определения условий, при которых оно надежно выполняет свою задачу - быстро отключает поврежденную установку от сети и одновременно обеспечивает безопасность прикосновения человека к зануленных корпуса в аварийный период. В соответствии с этим зануление рассчитывается на видключальну способность, а также на безопасность прикосновения к корпусу как при замыкании фазы на землю (расчет заземления нейтрали), так и при замыкании Те на корпус (расчет повторного заземления нулевого защитного проводника). Согласно Правилам техники безопасности, общее сопротивление растеканию тока заземлителей всех повторных заземлений нулевого провода каждой воздушной линии в самых неблагоприятных время года должно быть не более 5,10 и 20 Ом при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В соответственно. При этом сопротивление растеканию тока каждого из повторных заземлений не должен превышать 15, 30 и 60 Ом при тех же значениях напряжений.

Измерение сопротивления петли «фаза - ноль" необходимо проводить при сдаточных-приемных испытаниях периодически (один раз в пять лет), а также при капитальных ремонтах и реконструкциях сети. Эти измерения следует выполнять на самых мощных и дальше расположенных от источника тока электроприемниках, но не менее чем на 10% их общего количества.

Защитное отключение. Защитное отключение - быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения человека током. Такая опасность может возникнуть при замыкании фазы на корпус, снижении сопротивления изоляции сети ниже определенного предела и, наконец, в случае прикосновения человека непосредственно к токопроводящей части, находящейся под напряжением.

Защитное отключение применяется в тех случаях, когда другие защитные меры (заземление, зануление) являются ненадежными, сложно осуществляемыми (в условиях вечной мерзлоты и др.), Многие стоят или когда к безопасности обслуживания предъявляются повышенные требования (в шахтах, карьерах), а также в передвижных электроустановках. Зона применения устройств защитного отключения практически не ограничена, они пригодны для сетей любого напряжения и с любым режимом нейтрали. Однако наибольшее распространение устройства защитного отключения получили в сетях до 1000 В (с заземленной и изолированной нейтралью). Кроме того, защитное отключение является незаменимым для ручных электроинструментов.

Во всех этих случаях опасность поражения обусловлена напряжением прикосновения Uдот или током, проходящим через человека: Uдот = IhRh. Основными элементами устройств защитного отключения являются приборы защитного отключения и автоматы. Устройство защитного отключения состоит из отдельных элементов, которые воспринимают входную величину, реагируют на ее изменения и при заданном ее значении дают сигнал на отключение выключателя. Этими элементами являются: датчик - входное устройство (как правило, реле соответствующего типа); усилитель, усиливающий сигнал датчика; круг контроля; вспомогательные элементы (сигнальные лампы и измерительные приборы - омметры и т.д.).

Основные требования, предъявляемые к устройствам защитного отключения, такие: высокая чувствительность; незначительное время отключения; селективность действия; способность осуществлять самоконтроль исправности; достаточная надежность.

В зависимости от принятых входных (контролируемых) величин устройства защитного отключения условно делятся на типы, которые: реагируют на потенциал (напряжение) корпуса относительно земли; на ток замыкания на землю; напряжение нулевой последовательности; ток нулевой последовательности; напряжение фазы относительно земли; оперативный ток; а также вентильные схемы. Рассмотрим некоторые из названных типов устройств защитного отключения (см. Рис. 4.18).

1. Устройства, реагирующие на потенциал корпуса. Назначение этих устройств защитного отключения - устранение опасности поражения людей током при возникновении на заземленном или зануленных корпусе повышенного потенциала. Обычно эти устройства являются дополнительной мерой защиты к заземлению или зануление.

Принцип действия: быстрое отключение от сети поврежденного оборудования, если потенциал φк, В, возникший на его корпусе, окажется выше потенциала φк доп, В, при котором напряжение прикосновения к корпусу имеет якнайтривалише допустимое значение. На рис. 4.18 а показана принципиальная схема такого устройства, в котором датчиком служит реле максимального напряжения, включенное между корпусом защищаемого и вспомогательным заземлителем 2 (непосредственно или через трансформатор напряжения). Электроды вспомогательного заземлителя должны быть размещены вне зоны растекания токов, стекающих с заземлителя корпуса или заземлителей нулевого проводника сети. Когда происходит пробой фазы на заземленный или занулен корпус, сначала оказывается защитное свойство заземления (или зануления), что снижает потенциал корпуса до некоторого предела (φк = Iзrк, где С - ток, стекающий в землю, А; rк - сопротивление заземления корпуса, а при занулении - сопротивление повторных заземлений нулевого проводника, Ом). Если φк превысит φк доп, сработает устройство защитного отключения, то есть произойдет отключение поврежденной установки от сети.

2. Устройство, реагирует на ток замыкания на землю. Назначение - устранение опасности поражения током людей при прикосновении к заземленному корпусу в момент замыкания на него фазы. Принцип действия: быстрое отключение поврежденного оборудования от сети в случае, если ток, проходящий через проводник заземляющего корпус этого оборудования, превысит некоторое пороговое значение С доп, а, при котором напряжение прикосновения имеет наибольшее длительно допустимое значение Uдот.доп, В ( рис. 4.18 (У). Здесь датчиком служит токовое реле, что малое сопротивление и включенное в рассечки заземляющего провода или во вторичную обмотку трансформатора тока, применяется при большом токе замыкания на землю. При замыкании фазы на корпус ток стекает в землю, если он превышает уставку защиты, вызывает срабатывание реле, то есть отключение установки от сети. В схемах, применяемых в системах зануления, токовое реле включается в рассечки занулювальних проводников и срабатывает под действием однофазного короткого замыкания. Такие устройства отличаются четкостью срабатывания.

3. Устройства, реагирующие на напряжение нулевой последовательности. Назначение этих устройств защитного отключения - устранение поражения током, возникает при глухом замыкании одной или двух фаз на землю, в том числе при замыкании фазы на заземленный корпус. Принцип действия: быстрое отключение сети от источника питания при возникновении напряжения нулевой последовательности, то есть несимметрии полных проводимостей проводов сети относительно земли выше некоторого предела (рис. 4.18 в). Здесь датчиком служит фильтр напряжения нулевой последовательности, состоящий из трех конденсаторов, объединенных в звезду. Реле напряжения, включенное между нулевой точкой фильтра и землей, срабатывает, когда напряжение нулевой последовательности (то есть напряжение между нейтральной точкой источника тока и землей) U0 достигает значения, при котором напряжение на зажимах реле становится равной или превышает напряжение его срабатывания Uсл. При этом происходит отключение сети от источника. Зона применения таких устройств защитного отключения - трехфазные трипроводови сети до 1000 В с изолированной нейтралью и малой длиной, которым свойственны высокое сопротивление изоляции и небольшая емкость относительно земли.

4. Устройства, реагирующие на ток нулевой последовательности. Назначение устройств защитного отключения этого типа - обеспечить безопасность человека в случае прикосновения к заземленному (зануленных) корпуса при замыкании на него фазы или к токопроводящей части, находящейся под напряжением. Принцип действия: быстрое отключение участка сети или потребителя энергии, если ток нулевой последовательности превышает некоторое значение, при котором напряжение прикосновения к "пробитого" корпуса или токопроводящей части, находящейся под напряжением, имеет наибольшее длительно допустимое значение Uдот.доп. Здесь датчиком может служить фильтр тока нулевой последовательности, являются тремя однотипными трансформаторами тока, установленных на всех фазах сети. Одноименные зажимы их вторичных обмоток соединены параллельно, и к ним подключена обмотка токового реле. В результате через реле проходит ток, равный геометрической сумме вторичных токов трансформаторов. Этот ток, достигнув значения тока срабатывания реле или превысив его, вызывает отключение участка сети, защищаемой от источника питания (рис. 4.18 г).

5. Устройства, реагирующие на оперативный ток (рис. 4.18 д). Назначение устройства защитного отключения, реагирующего на оперативный ток, - обеспечивать непрерывный автоматический контроль сопротивления изоляции сети, а также защиту человека, который затронул в токопроводящей части, от поражения током. Следовательно, этот тип устройства защитного отключения (реле утечки) может служить самостоятельным способом защиты от поражения током при прикосновении к "пробитого" незаземленного и незануленого корпуса или к токопроводящей части, находящейся под напряжением. Он может также служить дополнительным защитным мероприятием к защитному заземлению (этот принцип используется в шахтах, карьерах и т.д.).

Принцип действия: быстрое отключение сети от источника тока при снижении сопротивления изоляции сети относительно земли ниже некоторого порогового значения, при котором ток через человека, который затронул в токопроводящей части, (или напряжение прикосновения) достигает наибольшего длительно допустимого значения Ih доп (или Uдот.доп ). Здесь датчиком служит реле с малым током срабатывания (несколько миллиампер). Применяются и другие схемы защитного отключения.

Электрозащитных средств и предохранительных устройств. Следует всегда помнить, что при наличии напряжения недопустимо проникновение людей за ограждения электроустановок, а при отсутствии ограждений необходимо выдерживать минимальное расстояние, на которое допускается приближение к токоведущим частям: при напряжении до 15 кВ - это 0,7 м; от 15 до 35 кВ - 1,1 м; от 35 до 110 кВ - 1,5 м; от 110 до 220 кВ - 2,5 м; от 220 до 500 кВ - 4,5 м.

Согласно стандарту, электрозащитными средствами называются переносные и перевозочные изделия, служащие для защиты людей, работающих с электроустановками, от поражения электрическим током, действия электрической дуги и электромагнитного поля.

Защитные средства могут быть условно разделены на три группы: изолирующие, ограждающие и предохранительные.

Изолирующие защитные средства изолируют человека от токоведущих или заземленных частей, а также от земли. Они делятся на основные и дополнительные.

Основные изолирующие защитные средства имеют изоляцию, способную длительно выдерживать рабочее напряжение электроустановки, и поэтому ими разрешается касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением. К ним относятся: в электроустановках напряжением выше 1000 В - изолирующие штанги, изолирующие и измерительные клещи, указатели напряжения, а также средства для ремонтных работ под напряжением выше 1000 В; в электроустановках напряжением до 1000 В - изолирующие штанги, изолирующие и измерительные клещи, диэлектрические перчатки, монтерский инструмент с изолированными рукоятками, указатели напряжения.

Дополнительные изолирующие защитные средства имеют изоляцию, которая не способна выдерживать рабочее напряжение электроустановки, и поэтому они не могут самостоятельно защитить человека от поражения электрическим током, их назначение - усилить защитное действие основных изолирующих защитных средств. К дополнительным изолирующих защитных средств относятся: в электроустановках напряжением выше 1000 В - диэлектрические перчатки, боты, коврики, изолирующие подставки; в электроустановках напряжением до 1000В - диэлектрические галоши, коврики, изолирующие подставки.

Ограждающие защитные средства предназначены для временного ограждения токоведущих частей, к которым можно случайно прикоснуться или приблизиться на опасное расстояние, а также для предупреждения ошибочных операций с коммутационными аппаратами. К ним относятся: временные переносные заземления (короткой), временные переносные ограждения (щиты и ограждения-клетки), изолирующие накладки, предупредительные плакаты.

Переносные заземления изготавливают из гибкого медного провода сечением не менее 25 мм ² для электроустановок с напряжением свыше 1000 В и 16 мм ² - с напряжением до 1000 В.

Предупредительные плакаты делятся на меры, запрещающие, разрешительные и нагадувальни. Меры (постоянные) плакаты ("Осторожно! Электрическое напряжение!") Укрепляют на дверях камер, ограждений. Запрещающий (переносной) плакат («Не включать, работают люди!") Вывешивается на ключах и рукоятках управления. Разрешительный (переносной) плакат («Работать здесь") устанавливается на месте работ. Напоминает тельный (переносной) плакат («Заземлено") устанавливается на ключах и рукоятках управления.