34. Системи засобів і заходів безпечної експлуатації електроустановок.

Ізоляція струмовідних частин забезпечується шляхом покриття їх шаром діелектрика для захисту людини від випадкового доторкання до частин електроустановок, через які проходить струм.Розрізняють робочу, додаткову, подвійну та посилену ізоляцію.

Забезпечення недосяжності неізольованих струмовідних частин передбачає застосування захисних огорож, блокувальних пристроїв та розташування неізольованих струмовідних частин на недосяжній висоті чи у недосяжному місці. Захисні огорожі можуть бути суцільними і сітчастими.

Попереджувальна сигналізація є пасивним засобом захисту, який не усуває небезпеки ураження, а лише інформує про її наявність. Така сигналізація може бути світловою (лампочки, світлодіоди тощо) та звуковою (зумери, дзвінки, сирени).

Мала напруга застосовується для зменшення небезпеки ураження електричним струмом, однак при цьому зростає значення робочого струму, а відтак і площа поперечного перерізу, що у свою чергу збільшує витрати кольорових металів (міді, алюмінію). Крім того, при малих напругах зростають втрати електроенергії.

Вирівнювання потенціалів є способом зниження напруг доторкання та кроку між точками електричного кола, до яких можливе одночасне доторкання людини або на яких вона може одночасно стояти. Вирівнювання потенціалів досягається шляхом штучного підвищення потенціалу опорної поверхні ніг до рівня потенціалу струмовідної частини, а також при контурному заземленні.

Електричний поділ мережі передбачає поділ електромережі на окремі, електрично не з'єднані між собою, ділянки за допомогою роздільних трансформаторів (РТ) з коефіцієнтом трансформації 1:1

35 Захисне заземлення

Захисне заземлення, (занулення), є основним заходом захисту металоконструкції. Основна мета цього заходу - захистити від можливого удару струмом користувача приладу при замиканні на корпус в тому випадку, наприклад поразки електричним струмом в разі замикання фазного проводу на, коли порушена ізоляція. Іншими словами, заземлення є дублером захисних функцій запобіжників. Заземлювати всі електроприлади, наявні в будинку, немає необхідності: у більшості з них є надійний пластмасовий корпус, який сам по собі захищає від ураження електричним струмом. Захисне занулення відрізняється від заземлення тим, що корпуси машин та апаратів з'єднуються не з "землею", а з заземленим нульовим проводом, що йде від трансформаторної підстанції по чьотирьох лінії електропередач. Для забезпечення повної безпеки людини опір заземлювачів (разом з контуром) не повинно перевищувати 4 Ом. З цією метою два рази на рік (взимку та влітку) проводиться їх контрольна перевірка спеціальною лабораторією.

Заземлення - навмисне електричне з'єднання будь-якої точки електричної мережі, електроустановки чи обладнання, із заземлюючим пристроєм.

Заземлювальний пристрій складається з заземлювача (провідної частини або сукупності з'єднаних між собою провідних частин, що знаходяться в електричному контакті із землею безпосередньо або через проміжне провідне середовище) та заземлювального провідника, який з'єднує заземлюються частина (точку) з заземлювачем. Заземлювач може бути простим металевим стрижнем (найчастіше сталевим, рідше мідним) або складним комплексом елементів спеціальної форми. Якість заземлення визначається значенням опору заземлювального пристрою, який можна знизити, збільшуючи площу заземлювачів або провідність середовища - використовуючи безліч стрижнів, підвищуючи вміст солей в землі і т. д. Електричний опір заземлювального пристрою визначається вимогами ПУЕ

Термінологія

• Глухозаземленою нейтраллю - нейтраль трансформатора або генератора, приєднана до заземлювального пристрою безпосередньо. Глухозаземленою може бути також вивід джерела однофазного змінного струму або полюс джерела постійного струму в двопровідних мережах, а також середня крапка в трьохдротяним мережах постійного струму.

• Ізольована нейтраль - нейтраль трансформатора або генератора, не приєднана до заземлювального пристрою або приєднана до нього через великий опір приладів сигналізації, вимірювання, захисту та інших аналогічних їм пристроїв.

Позначення

Позначення на схемах (два символи праворуч)

Провідники захисного заземлення в усіх електроустановках, а також нульові захисні провідники в електроустановках напругою до 1 кВ з глухозаземленою нейтраллю, в тому числі шини, повинні мати буквене позначення PE (Protective Earthing) і колірне позначення чергуються поздовжніми або поперечними смугами однакової ширини (для шин від 15 до 100 мм) жовтого і зеленого кольорів. Нульові робочі (нейтральні) провідники позначаються літерою N і блакитним кольором. Суміщені нульові захисні і нульові робочі провідники повинні мати буквене позначення PEN і колірне позначення: блакитний колір по всій довжині і жовто-зелені смуги на кінцях.

Позначення системи заземлення

Перша літера в позначенні системи заземлення визначає характер заземлення джерела живлення:

• T - безпосереднє з'єднання нейтралі джерела живлення з землею;

• I - всі струмоведучі частини ізольовані від землі.

Друга літера визначає стан відкритих провідних частин щодо землі:

• T - відкриті провідні частини заземлені, незалежно від характеру зв'язку джерела живлення з землею;

• N - безпосередній зв'язок відкритих провідних частин електроустановки з глухозаземленою нетралью джерела живлення.

Літери, які прямують через рисочку за N, визначають характер цього зв'язку - функціональний спосіб пристрою нульового захисного і нульового робочого провідників:

• S - функції нульового захисного PE і нульового робочого N провідників забезпечуються окремими провідниками;

• C - функції нульового захисного і нульового робочого провідників забезпечується одним загальним провідником PEN.

Захисна функція заземлення

Принцип захисної дії

Захисна дія заземлення засноване на двох принципах:

• Зменшення до безпечного значення різниці потенціалів між заземлювати проводять предметом та іншими провідними предметами, що мають природне заземлення.

• Відведення струму витоку при контакті заземлюється проводить предмета з фазним проводом. У правильно спроектованій системі поява струму витоку призводить до негайного спрацьовування захисних пристроїв (пристроїв захисного відключення - УЗО).

Таким чином, заземлення найбільш ефективно тільки в комплексі з використанням пристроїв захисного відключення. У цьому випадку при більшості порушень ізоляції потенціал на заземлених предметах не перевищить небезпечних величин. Більш того, несправний ділянка мережі буде відключений протягом дуже короткого часу (десяті ÷ соті частки секунди - час спрацьовування УЗО).

Різновиди систем заземлення

Класифікація типів систем заземлення наводиться як основний з характеристик живильної електричної мережі. ГОСТ Р 50571.2-94 "Електроустановки будівель. Частина 3. Основні характеристики »регламентує такі системи заземлення: TN-C, TN-S, TN-CS, TT, IT. Система TN-C

) предложена немецким концерном AEG в 1913 году. Система TN-C (фр. Terre-Neutre-Combine) запропонована німецьким концерном AEG в 1913 році. Робочий нуль і PE-провідник (англ. Protection ) в этой системе совмещены в один провод. Earth) у цій системі поєднані в один провід. Найбільшим недоліком була можливість появи фазної напруги на корпусах електроустановок при аварійному обриві нуля. Незважаючи на це, дана система все ще зустрічається в спорудах країн колишнього СРСР.

Система TN-S

Поділ нулів у TN-S і TN-CS

), рабочий и защитный ноль в которой разделялись прямо на подстанции, а заземлитель представлял собой довольно сложную конструкцию металлической арматуры. На заміну умовно небезпечною системи TN-C у 1930-х роках була розроблена система TN-S (фр. Terre-Neutre-Separe), робочий і захисний нуль в якій поділялися прямо на підстанції, а заземлювач представляв собою досить складну конструкцію металевої арматури. Таким чином, при обриві робочого нуля в середині лінії, корпуси електроустановок не отримували лінійної напруги. Пізніше така система заземлення дозволила розробити диференціальні автомати і спрацьовують на витік струму автомати, здатні відчути незначний струм. Їх робота і до цього дня грунтується на законах Кірхгофа, згідно з якими поточний по фазного проводу струм повинен бути чисельно рівним поточному по робочому нулю току.

Також можна спостерігати систему TN-CS, де поділ нулів відбувається в середині лінії, проте, у разі обриву нульового проводу до точки поділу, корпуси опиняться під лінійною напругою, що буде представляти загрозу для життя при торканні.

Система TN-CS

У системі TN-CS трансформаторна підстанція має безпосередній зв'язок струмоведучих частин з землею. Всі відкриті провідні частини електроустановки будівлі мають безпосередній зв'язок із точкою заземлення трансформаторної підстанції. Для забезпечення зв'язку з цим на ділянці трансформаторна підстанція - електроустановки будівлі застосовується суміщений нульовий захисний і робочий провідник (PEN), в основній частині електричної ланцюга - окремий нульовий захисний провідник (PE).

Система TT

У системі TT трансформаторна підстанція має безпосередній зв'язок струмоведучих частин з землею. Всі відкриті провідні частини електроустановки будівлі мають безпосередній зв'язок із землею через заземлювач, електрично незалежним від заземлювача нейтралі трансформаторної підстанції.

Система IT

У системі IT нейтраль джерела живлення ізольована від землі або заземлена через прилади або пристрої, що мають великий опір, а відкриті провідні частини заземлені. Струм витоку на корпус або на землю в такій системі буде низьким і не вплине на умови роботи приєднаного устаткування. Система IT застосовується, як правило, в електроустановках будинків і споруд спеціального призначення, до яких пред'являються підвищені вимоги надійності та безпеки, наприклад у лікарнях для аварійного електропостачання і освітлення.

36

Захисне відключення Систему захисту, що забезпечує автоматичне відключення всіх фаз або полюсів аварійної ділянки мережі за повний час відключення не більше з 0.2, називають захисним відключенням. Незалежно від стану нейтралі живильної системи будь однофазне замикання на корпус призводить до появи напруги відносно землі на корпусах електроустаткування. Ця обставина використовують при побудові універсальної захисту, яка забезпечує відключення автоматами пошкодженого електрообладнання при появі деякої заданої різниці потенціалів між корпусом і землею. Така система ідентична заземлення і заснована на автоматичному відключенні електроприймача, якщо на його металевих частинах, нормально не знаходяться під напругою, останнє з'являється. Захисне відключення застосовують для систем з ізольованою і глухозаземленою нейтраллю. Розглянемо дію захисного відключення при виникненні напруги на корпусі одиночного електроприймача в результаті пошкодження його ізоляції. Тут можливі два випадки: електроприймач не заземлений і електроприймач має заземлення. Першому випадку відповідає розімкнуте положення контакту 9 (рис. 1). На деякій відстані від захищається електроприймача забивають в землю заземлювач 7 (в тому випадку, якщо немає природних заземлювачів, які не повинні мати електричного зв'язку з корпусом / електроприймача). Захисний отключатель дозволяє зробити розрив ланцюга електропостачання контактами мережевого контактора при подачі напруги на котушку шостому При знеструмленому стані котушки 6 її сердечник 5 утримує клямку 4, не дозволяючи пружині 2 розімкнути контакти 3 (на схемі контакти показані розімкнутими, хоча сердечник утримує клямку). Один кінець обмотки котушки приєднаний до корпусу електроприймача 7, другий - до виносного заземлювача сьомий У разі пошкодження ізоляції між корпусом електроприймача і виносним заземлювачем 7 з'явиться фазна напруга. Вимикаюча котушка 6 опиниться під напругою, і за її обмотці потече струм. Сердечник 5 втягнеться і звільнить утримує клямку четвертих Пружина 3 лютого розімкне контакти мережевого контактора, і ланцюг живлення електроустановки розірветься. Напруга дотику на корпусі електроприймача зникне, зіткнення з ним стане безпечним. Другому випадку, коли корпус електроприймача заземлений, відповідає замкнуте положення контакту дев'ятий При виникненні пошкодження ізоляції на корпусі електроприймача з'явиться напруга, значення якого буде визначати падіння напруги в заземлювачі, рівне току замикання на землю, помноженому на опір заземлення заземлювача. Принципової різниці у дії захисту в першому і другому випадках немає. Основою захисту за допомогою захисного відключення є швидке відключення пошкодженого електроприймача. Згідно ПУЕ, захисне відключення рекомендується застосовувати в наступних установках: електроустановки з ізольованою нейтраллю, до яких пред'являються підвищені вимоги щодо безпеки (на додаток до пристрою заземлень). Схема такого захисного відключення показана на рис. Другий При появі в котушці реле КА струму замикання на землю його розмикаючими контакт в ланцюзі котушки контактора КМ розмикається і контактор своїми головними контактами відключає електродвигун М мережі від; електроустановки з глухозаземленою нейтраллю напругою до В 1000, корпуси яких не мають приєднання до заземленого нейтральному проводу, оскільки виконання такого приєднання утруднене; пересувні установки, якщо заземлення їх не може бути виконано відповідно до вимог ПУЕ. Захисне відключення відрізняється універсальністю і швидкодією, тому його використання в мережах як з глухозаземленою, гак і з ізольованою нейтраллю дуже перспективно. Особливо доцільно використовувати його в мережах напругою 380/220 В. Недоліком захисного відключення є можливість відмови відключення в разі прігоралія контактів комутаційного пристрою або обриву проводів. Мітки: РЗіА | довідка | 0,4 кВ |

37

Занулення - це навмисне електричне з'єднання відкритих провідних частин електроустановок, що не знаходяться в нормальному стані під напругою, з глухозаземленою нейтральною точкою генератора або трансформатора, в мережах трифазного струму; з глухозаземленою виводом джерела однофазного струму; з заземленою точкою джерела у мережах постійного струму, що виконується в цілях електробезпеки. Захисне занулення є основним заходом захисту у разі непрямого дотику в електроустановках до 1 кВ з глухозаземленою нейтраллю.

Принцип дії

Принцип дії занулення

Принцип роботи занулення: якщо напруга (фаза) потрапляє на з'єднаний з нулем металевий корпус приладу, відбувається коротке замикання. Автоматичний вимикач, включений в пошкоджену ланцюг спрацьовує від короткого замикання і відключає лінію від електрики. Крім цього, відключення електрики від лінії може виконувати плавкий запобіжник. У будь-якому випадку, ПУЕ регламентують час автоматичного відключення пошкодженої лінії. Для номінального фазної напруги мережі 380/220 В. воно не повинно перевищувати 0,4 с.

Занулення здійснюється спеціально призначеними для цього провідниками. При однофазної проводці - це, наприклад, третя жила проводу або кабелю. Для того, щоб відключення апарата захисту відбулося в передбачений правилами час, опір петлі "фаза-нуль" повинно бути невеликим, що, у свою чергу, накладає на всі з'єднання і монтаж мережі жорсткі вимоги якості, інакше занулення може виявитися неефективним. Крім швидкого відключення несправної лінії від електропостачання, завдяки тому, що нейтраль заземлена, занулення забезпечує низьку напругу дотику на корпусі електроприладу. Це виключає ймовірність ураження струмом людини.

Розрізняють занулення систем TN-C, TN-CS і TN-S:

Система занулення TN-C

Система занулення TN-C

Пристрій зануленія.PNG Проста система занулення, в якій нульовий провідник N і нульовий захисний PE суміщені на всій своїй довжині. Спільний провідник позначається абревіатурою PEN. Має суттєві недоліки, головний з яких - високі вимоги до систем зрівнювання потенціалів і перетину PEN-провідника. Застосовується для електропостачання трифазних навантажень, наприклад асинхронних двигунів. Застосування даної системи в однофазних групових і розподільних мережах заборонено:

Не допускається поєднання функцій нульового захисного і нульового робочого провідників у колах однофазного і постійного струму. В якості нульового захисного провідника в таких ланцюгах повинен бути передбачений окремий третій провідник.

- ПУЕ-7

Система занулення TN-CS

Удосконалена система занулення, призначена для забезпечення електробезпеки однофазних мереж електроустановок. Вона складається з суміщеного PEN-провідника, який з'єднаний з глухозаземленою нейтраллю живлячої електроустановку трансформатора. У точці, де трифазна лінія розгалужується на однофазні споживачі (наприклад у поверховому щиті багатоквартирного будинку або в підвалі такого будинку) PEN-провідник поділяється на PE-і N-провідники, безпосередньо підходять до однофазним споживачам.

Система занулення TN-S

Найбільш досконала, дорога і безпечна система занулення, що набула поширення, зокрема, у Великобританії. У цій системі нульовий захисний і нульовий провідники розділені на всій своїй довжині, що виключає ймовірність її виходу з ладу при аварії на лінії або помилку в монтажі електропроводки.

Коротко

Згідно з ПУЕ в електроустановках використовують такі системи заходів: - захисне заземлення; - замулення; - ізоляція струмопровідних частин; - захисне вимикання; - малі напруги; - недоступність до неізольованих провідників та ін.. Ці засоби захисту не є універсальними , тому для створення безпечних умов праці необхідно застосовувати не один, а кілька засобів одночасно. Захисне заземлення – це зумисне електричне з’єднання з землею металевих не струмопровідних частин, які можуть опинитись під напругою внаслідок пошкодження електричної ізоляції Захисне заземлення – це захист людини від ураження струмом, якщо вона доторкнулася до металевих конструкцій електрообладнання, яке опинилося під напругою. Захисна функція полягає в тому, що сила струму, що буде проходити по тілу людини буде безпечної величини тому, що опір заземлення дуже малий порівняно з опором людини. Отже, для виконання захисної ролі заземлюючі пристрої повинні мати дуже малий опір. Відповідно до ПУЕ допустимий опір заземлюючих пристроїв має бути не більший за 4 Ом. Захисне заземлення обов’язково влаштовують у електроустановках при напрузі: - 380В і більше при змінному струмі; - 440В і більше при постійному струмі; - 42В перемінного і 110В постійного струму в зовнішніх установках, особливо небезпечних та в умовах з підвищеною небезпекою; - незалежно від значення напруги у всіх вибухонебезпечних приміщеннях. Залежно від розміщення заземлювачів відносно електрообладнання заземлюючі пристрої бувають виносні і контурні, природні і штучні. Для штучних заземлювачів використовують сталеві труби Ф від 3 до 5см з товщиною стінок 3-5мм і довжиною від 2,5 до 3м; сталеві стержні Ф 10-12мм і довжиною до 10м; кутикову сталь 40х40мм довжиною від 2,5 до 5м і т. ін.. На кожний заземлюючий пристрій складається паспорт, який включає схему заземлення, технічні дані, результати перевірки стану, характер проведених ремонтних робіт і т. ін.. Технічний стан визначається шляхом зовнішнього огляду видимої частини та вимірюванням опору, який не повинен перевищувати допустиме значення. Планове вимірювання опору виконують перед початком його експлуатації, а потім один раз на рік та після кожного капітального ремонту. Наземну частину оглядають один раз на шість місяців, а у вологих і особливо небезпечних умовах – один раз на три місяці.

Небезпеку ураження струмом можна ліквідувати шляхом швидкого відключення пошкодженої електроустановки. Для цього влаштовують занулення. Занулення – це зумисне з’єднання металевих частин електроустановки, які зазвичай не перебувають під напругою з нульовим захисним провідником. Це є основний засіб захисту людей від ураження струмом в установках напругою до 1000В. Захист полягає у тому, що при пробиванні ізоляції виникає коротке замикання, яке швидко вимикає пошкоджене електрообладнання від електричної мережі. Головною умовою безпеки при експлуатації електроустановок є надійна ізоляція струмопровідних частин шаром діелектрика, який забезпечує їх надійність. Опір ізоляції згідно з ПУЕ нормується і має досягати не менше 0,5МОм. Матеріал ізоляції має відповідати умовам оточуючого середовища, бути стійким до агресивного середовища, вологи, нагрівання та механічного впливу, старіння і т. ін.. Стан ізоляції електричних установок відповідно до ПУЕ визначають шляхом періодичних оглядів та вимірюванням електричного опору. Для забезпечення безпеки неізольованих провідників їх підвищують на відповідній відстані від землі, будівель, доріг: - 6,5м над проїжджою частиною дороги; - 3,5м над проходами; - 2,5м над робочою поверхнею. Безпека працюючих при експлуатації електроустаткування забезпечується також шляхом застосування стаціонарного огородження, блокування та сигналізації. Для зменшення імовірності ураження струмом використовують малі напруги, номінальне значення яких не перевищує 42В. Напруга 42В використовується у приміщеннях І і ІІ категорії небезпеки для живлення ручного інструменту, переносних ламп і ін.. Напруга 12В використовується для живлення ручних переносних ламп в особливо небезпечних умовах (кабельні колодязі, оглядові ями і т. ін.). Заземлення і занулення не завжди гарантує безпеку людей від ураження струмом. Для захисту використовують захисне відключення. Захисне відключення – це швидкодіючий захист, який забезпечує автоматичне відключення електроустановки при виникненні в ній небезпеки ураження людини струмом. Цей вид захисту спрацьовує за 0,1 – 0,05с, а занулення 0,2с і більше. При такому нетривалому проходженні струму через тіло людини безпечним є навіть струм 500 – 650мА.

Захисне вимикання може застосовуватись як основний вид захисту, або разом з заземленням і зануленням. Захисне вимикання окремо чи сукупно з іншими засобами захисту виконує такі функції: - захист при замиканні на землю або корпус обладнання; - захист при появі небезпечних струмів витікання; - захист при переході вищої напруги на сторону нижчої; - автоматичний контроль кола захисного заземлення і занулення. Для захисту персоналу, що обслуговує електроустановки, використовують спеціальні захисні засоби. Ці засоби умовно поділяються на ізолюючі, огороджуючи і запобігаючи. Ізолюючі в свою чергу поділяються на основні і допоміжні. До них належать в електроустановках напругою: - до 1000В – штанги, діалектричні рукавиці, електровимірювальні кліщи, монтажний інструмент, а також покажчики напруги; - понад 1000В – ізолюючі штанги, електровимірювальні кліщи, покажчики напруги, а також засоби для виконання ремонтних робіт під напругою вище 1000В; Додаткові ізолюючі засоби не придатні витримувати робочу напругу, їх призначення полягає у тому, щоб посилити захисну дію основних ізолюючих засобів, з якими вони разом використовуються. До додаткових ізолюючих захисних засобів в електроустановках відносяться: - до 1000В – діелектричні галоші, килимки, ізолюючі підставки; - понад 1000В – діелектричні рукавиці, боти, килимки, ізолюючі підставки До захисних засобів відносяться також : захисні окуляри, захисні каски, монтерські пояси, кігті, а також екрануючі пристрої і т. ін.. Всі засоби мають зберігатися в умовах, що забезпечують їх справність. Для обслуговування електроустановок і мереж допускаються особи, не молодше 18 років, що пройшли медичний огляд та отримали кваліфікаційну групу з техніки безпеки. Для установок понад 1000В – ІV групу, а для установок до 1000В ІІІ кваліфікаційну групу.