БЖД (вопросы и ответы)

15. Двойное замыкание при раздельном заземлении корпусов (системы IT).

Iз=Uл/(rз1+rз2) Uл=380 В rз1= rз2=4 Ом

Iз=47,5 А – небольшой ток. При таких токах замыкания предохранитли не сгорят, а в то же время напряжение на корпусах будут опасны для человека.

Uкорп1=Iз rз1=190 В

Uкорп2=Iз rз2=190 В

Ih= Uкорпn/Rh=190 мА

Согласно ПУЭ применять раздельные заземлители не допускается, обычно выполняется заземляющее устройство для группы электроустановок. Допускается соединять корпуса с раздельными заземлителями защитным проводником. Благодаря шине мы устраиваем замыкание на 2 фазы: Ik=Uл/(rфп1+rфп2)

Если взять сопротивления фазных проводников 2и3 1 Ом то ток Ik=190 А, что достаточно для срабатывания защиты. Обычно эти сопротивления <= 0.1 Ом

16.Заземление в сетях с глухозаземленной нейтралью (система ТТ). Условия применения У30.

Всетях переменного тока с заземленной нейтралью напряжением до 1 кВ защитное заземление в качестве основной защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении не применяется, т.к. оно не эффективно(рис.4.3).

При замыкании фазы на корпус отк течет через заземление корпуса, заземлитель нейтрали и через замкнутую фазу.

Iз=Uф/(rз+r0)=220/8=27,5 – этого тока не достаточно для срабатывания защиты.

Uкорп=Iз rз= 110 В – безусловно опасно, т.к. Ih=110 мА.

ПУЭ не допускает применение таких сетей без зануления (показано пунктиром) или без устройства защитного отключения (УЗО). В последнем случае сети выполняются по схеме ТТ разрешенная ПУЭ с обязательным применением УЗО.

Защитным отключением называется автоматическое отключение электроустановок при однофазном (однополюсном) прикосновении к частям, находящимся под напряжением, недопустимым для человека, и (или) при возникновении в электроустановке тока утечки (замыкания), превышающего заданные значения.

Назначение защитного отключения - обеспечение электробезопасности, что достигается за счет ограничения времени воздействия опасного тока на человека. Защита осуществляется специальным устройством защитного отключения (УЗО), которое, работая в дежурном режиме, постоянно контролирует условия поражения человека электрическим током.

Область применения: электроустановки в сетях с любым напряжением и любым режимом нейтрали.

Наибольшее распространение защитное отключение получило в электроустановках, используемых в сетях напряжением до 1 кВ с заземленной или изолированной нейтралью.

Принцип работы УЗО состоит в том, что оно постоянно контролирует входной сигнал и сравнивает его с наперед заданной величиной (устав-кой). Если входной сигнал превышает уставку, то устройство срабатывает и отключает защищенную электроустановку от сети. В качестве входных сигналов устройств защитного отключения используют различные параметры электрических сетей, которые несут в себе информацию об условиях поражения человека электрическим током.

17. Цель зануления.Принцип действия. Токкороткого замыкания и время срабатывания

автоматической защиты. Зануление однофазных электроприемников.

Зануление - это преднамеренное электрическое соединение открытых проводящих частей электроустановок с глухозаземленной нейтральной точкой генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности.

Для соединения открытых проводящих частей потребителя электроэнергии с глухозаземленной нейтральной точкой источника используется нулевой защитный проводник.

Нулевым защитным проводником (PE – проводник в системе TN – S) называется проводник,

соединяющий зануляемые части (открытые проводящие части) с глухозаземленной нейтральной точкой источника питания трехфазного тока или с заземленным выводом источника питания однофазного тока, или с заземленной средней точкой источника питания в сетях постоянного тока.

Нулевой защитный проводник следует отличать от нулевого рабочего и PEN – проводников.

Нулевой рабочий проводник (N – проводник в системе TN – S) – проводник в электроустановках напряжением до 1 кВ, предназначенный для питания электроприемников соединенный с глухозаземленной нейтральной точкой генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной точкой источника в сетях постоянного тока.

Совмещенный (PEN - проводник в системе TN– C) нулевой защитный и нулевой рабочий проводник – проводник в электроустановках напряжением до 1 кВ, совмещающий функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводника.

Зануление необходимо для обеспечения защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении за счет снижения напряжения корпуса относительно земли и быстрого отключения электроустановки от сети.

Принцип действия зануления. При замыкании фазного провода на зануленный корпус электропотребителя (рис. 4.10) образуется цепь тока однофазного короткого замыкания (то есть замыкания между фазным и нулевым защитным проводниками). Ток однофазного короткого замыкания вызывает срабатывание максимальной токовой защиты, в результате чего происходит отключение поврежденной электроустановки от питающей сети. Кроме того, до срабатывания максимальной токовой защиты происходит снижение напряжения поврежденного корпуса относительно земли, что связано с защитным действием повторного заземления нулевого защитного проводника и перераспределением напряжений в сети при протекании тока короткого замыкания.

Рис. 4.6. Принципиальная схема зануления в системе TN - S

Следовательно, зануление обеспечивает защиту от поражения электрическим током при замыкании на корпус за счет ограничения времени прохождения тока через тело человека и за счет снижения напряжения прикосновения.

Время срабатывания определяется после определения ожидаемого тока через человека, по таблицам, зная значения напряжения прикосновения.

Недостатком сети TN-C невозможность зануления однофазных электроприемников из-за отстутствия нулевого защитного проводника(НЗП)

В связи с этим электрические сети во вновь строящихся зданиях должны выполняться 5-ти проводными.

18.Расчет времени срабатывания автоматической защиты в сетях с системой заземления

TN. Требования ПУЭ.

ВПУЭ 7 издания нормируемое время срабатывания защиты исходя из допустимых значений напряжений прикосновения и тока через человека

Uкорп=Iк rн Uкорп=Uф rн/(rн+rк).

Рассмотрим наихудший случай(сечение нулевого защитного проводника в 2 раза меньше сечения фазного) Sн=Sф/2

rн=2rф Uкорп=2Uф/3

Ожидаемый ток через человека при фазном напряжении 220 В Ih=147 мА

Воспользовавшись соответствующими таблицами или графиками получаем время срабатывания защиты <= 0,4 с

По ПУЭ 7-го издания

Uф	tзащ
127	0,8
220	0,4
380	0,2
свыше	0,1

19.Способы снижения напряжения на ОПЧ при системе заземления TN.

В период с момента возникновения замыкания на корпус и до отключения поврежденной электроустановки все зануленные корпуса оказываются под напряжением относительно земли. Безопасность обеспечивается достаточно быстрым отключением поврежденной электроустановки

стем, чтобы при данной длительности воздействия ток через человека инапряжениеприкосновения не превысили допустимых значений (табл. I). Кроме того, в указанный период напряжение корпуса относительно земли снижается благодаря наличию повторного заземления нулевого защитного проводника (НЗП).

Если повторное заземление НЗП отсутствует, то при замыкании одного из фазных проводов на корпус второй электроустановки в сети (рис. 3) напряжение этого корпуса относительно земли Uз2, B, так же, как и всего участка нулевого защитного проводника за местом замыкания (вправо от

точки Б), будет равно падению напряжения Uк в нулевом защитном проводнике па участке А-Б.

20.Анализ двухконтурной эквивалентной системы зануления. Напряжение корпуса

(ОПЧ) при наличии и отсутствии повторного заземления.

На рис представлена эквивалентная схема системы зануления. На этой схеме: Zr, Zф, Zн - полные сопротивления трансформатора, фазного и нулевого защитного проводников; Хп - внешнее индуктивное сопротивление петли фаза-нуль. С целью упрощения сопротивлениями Zr, Хф, Хн, Хп можно пренебречь. В дальнейшем при рассмотрении теоретической части и выполнении предлагаемых примеров принимаем, что фазный и нулевой защитный проводники обладают лишь активными сопротивлениями Rф, Rн.

В период с момента возникновения замыкания на корпус и до отключения поврежденной электроустановки все зануленные корпуса оказываются под напряжением относительно земли. Безопасность обеспечивается

достаточно быстрым отключением поврежденной электроустановки с тем, чтобы при данной длительности воздействия ток через человека и напряжение прикосновения не превысили допустимых значений (табл. I). Кроме того, в указанный период напряжение корпуса относительно земли снижается благодаря наличию повторного заземления нулевого защитного проводника (НЗП).

Если повторное заземление НЗП отсутствует, то при замыкании одного из фазных проводов на корпус второй электроустановки в сети (рис. 3) напряжение этого корпуса относительно земли Uз2, B, так же, как и всего участка нулевого защитного проводника за местом замыкания (вправо от точки Б), будет равно падению напряжения Uк в нулевом защитном проводнике па участке А-Б.

U

U

I

R

UФ

R

UФ

,

(1)

З2

АБ

К

Н

RН RФ

Н

1

RФ

RН

где IК ток короткого замыкания, проходящий по петле «фаза ноль», А;

UФ фазное напряжение сети, В.

2

Так как на практике RН 2RФ, то UÇ2 3UÔ . Например, в сети 380/220 В при

RН 2RФ напряжение относительно земли всех зануленных корпусов электроустановок за местом замыкания составит UЗ = 147 В. При времени действия электрического тока (t > 0,3 с) это напряжение создает реальную опасность поражения людей.

Если же нулевой защитный проводник будет иметь повторное заземление с сопротивлением rП , то при замыкании фазного провода на корпус электроустановки напряжение UЗ2 снизится до

значения

	U'	I r			UАБ	r ,
				r	r
	З2	З П				П
					П О

где IЗ ток, стекающий в землю через rП, А;

rО сопротивление заземления нейтрали, Ом.

При этом нейтральная точка приобретает некоторое напряжение относительно земли U0,

равное

U			UАБ		r .
	0		r	r	0
			П	0

В данном случае напряжение UАБ вычисляется по формуле UАБ IН RН , где IН ток,

протекающий по НЗП, А. Этот ток является частью тока IК , другая часть которого IЗ протекает через землю.

Учитывая, что r0 rП значительно больше Rn, и, следователъно, IЗ IН , принимаем,

что IН = IК ; тогда UАБ IК RН .

21. Назначение повторного заземлителя. Напряжение нулевой точки относительно земли.

Распределение напряжения вдоль нулевого защитного проводника. Обрыв РЕ -

проводника.

См. 20

При случайном обрыве НЗП, не имеющего повторного заземления, и замыкании фазы на корпус за местом обрыва напряжение относительно земли оборванного участка нулевого проводника и всех присоединенных к нему корпусов, в том числе корпусов исправных электроустановок, окажется равным фазному напряжению сети. Это

напряжение будет существовать длительно, поскольку поврежденная электроустановка автоматически не отключится и ее будет трудно обнаружить, чтобы отключать вручную.

Если же НЗП будет иметь повторное заземление, то при его обрыве, например, между корпусами I и 2 (рис.3), через rПбудет стекать ток IЗ в землю, благодаря чему напряжение зануленного корпуса 2 и других корпусов, находящихся за местом обрыва, снизится до значения

U	З2 I	З rП U	Ф		rП
				r r
			0		П

Однако при этом корпуса электроустановок, присоединенных к нулевому защитному проводнику до места обрыва, приобретут напряжение относительно земли

U0 I	З r0 U	Ф		r0
			r r
		0		П

Следовательно, повторное заземление НЗП уменьшает опасность поражения током, возникшую в результате его обрыва и замыкания фазного провода на корпус электроустановки за местом обрыва, но не устраняет ее полностью.

Всети, где применяется зануление, нельзя заземлить корпус электроустановки, не присоединив его к нулевому защитному проводнику. Одновременное зануление и заземление одного и того же корпуса, а точнее заземление зануленного корпуса, не только не опасно, а, наоборот, улучшает условия безопасности.

Всети с изолированной нейтралью обмоток источника тока и без повторного заземления нулевого защитного проводника зануление обеспечит отключение поврежденной установки. Однако при замыкании фазного провода на землю между зануленным оборудованием, имеющим

нулевой потенциал, и землей возникает напряжение UЗ , близкое к фазному напряжению сети UФ

. Оно будет существовать до ликвидации замыкания на землю или до отключения всей сети вручную.

В сети с заземленной нейтралью при данном повреждении фазное напряжение разделится пропорционально между сопротивлением замыкания фазы на землю rЗМ и заземления нейтрали r0

. В связи с чем напряжение корпусов UЗ относительно земли уменьшится и будет равно падению напряжения на сопротивлении заземления нейтрали

U	З I	ЗМ r0 U	Ф		r0
				r r
			0		ЗМ

где IЗМ ток замыкания на землю. Таким образом, заземление нейтрали источника тока обеспечивает снижение напряжения зануленных корпусов относительно земли до безопасного значения при замыкании фазы на землю.