Специальные средства защиты

Наибольшее распространение среди технических мер защиты человека в сетях до 1000 В получили:

- защитное заземление;

- зануление;

- защитное отключение.

Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электроустановки, которые могут оказаться под напряжением (рис. 17).

Рис. 17. Принципиальная схема защитного заземления

Защитное действие заземления основано на снижении напряжения прикосновения при попадании напряжения на нетоковедущие части (вследствие замыкания на корпус или других причин), что достигается уменьшением разности потенциалов между корпусом электроустановки и землей как из-за малого сопротивления заземления, так и повышения потенциала примыкающей к оборудованию поверхности земли. Чем меньше сопротивление заземления, тем выше защитный эффект.

Значение сопротивления защитного заземления определяется из условия обеспечения на корпусе электроустановки допустимого напряжения прикосновения.

Защитное заземление применяется в трехфазной трехпроводной сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В с любым режимом нейтрали.

Согласно ГОСТ 12.1.030-81 для трехфазных сетей с заземленной нейтралью источника питания при межфазном напряжении 220, 380, 660 В и однофазных сетей напряжением 127, 220, 380 В сопротивление заземления должно быть не более 8, 4, 2 Ом соответственно; в сетях с изолированной нейтралью до 1000 В – R_зне более 4 Ом в сочетании с контролем сопротивления изоляции.

При напряжениях от 1 кВ до 35 кВ включительно R_з = 250/I₃, где I₃ – ток однофазного замыкания на землю, но не более 10 Ом.

При больших токах замыкания на землю (т.е. I₃ более 500 А), что характерно для линий 110 кВ и выше, R₃≤ 0,5Ом.

В четырехпроводных трехфазных сетях с заземленной нейтралью напряжением до 1000 В в качестве защитной меры в стационарных установках применяется зануление (рис. 18).

Зануление – это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Рис. 18. Принципиальная схема зануления электроустановки:

Н– нулевой провод; R₀ – сопротивление заземления нейтрали; R_п – повторное заземление нулевого провода

Защитное действие зануления состоит в следующем. При пробое изоляции на корпус образуется цепь с очень малым сопротивлением: фаза – корпус – нулевой провод – фаза. Следовательно, пробой на корпус при наличии зануления превращается в однофазное короткое замыкание (КЗ). Возникающий в цепи ток резко возрастает, в результате чего срабатывает максимальная токовая защита, эффективно отключающая поврежденный участок сети. Для обеспечения надежного отключения необходимо, чтобы ток КЗ превышал номинальный ток защиты: I_кз ≥ КI_ном, где I_ном – номинальный ток плавкой вставки или ток уставки расцепителя автомата; К – коэффициент кратности, равный 3 для плавких вставок; для автоматов с номинальным током до 100 А кратность тока КЗ относительно величины уставки следует принимать равной 1,4; для прочих автоматов – 1,25.

Для схемы зануления необходимо наличие в сети нулевого провода, заземления нейтрали источника и повторного заземления нулевого провода.

Назначение нулевого провода – создание для тока КЗ цепи с малым сопротивлением, чтобы этот ток был достаточным для срабатывания защиты, т.е. быстрого отключения поврежденной установки от сети.

Назначение повторного заземления нулевого провода, которое для воздушных сетей осуществляется через каждые 250 м, состоит в уменьшении потенциала зануленных корпусов при обрыве нулевого провода и замыкания фазы на корпус за местом обрыва. Поскольку повторное заземление значительно уменьшает опасность поражения током, но не устраняет ее полностью, необходима тщательная прокладка нулевого провода, чтобы исключить обрыв. Нельзя ставить в нулевом проводе предохранители, рубильники и другие приборы, нарушающие целостность нулевого провода.

Назначение заземления нейтрали – снижение до минимального значения напряжения относительно земли нулевого провода и всех присоединенных к нему корпусов при случайном замыкании фазы на землю.

В соответствии с ГОСТ 12.1.030-81 защитное заземление или зануление электроустановок следует выполнять:

– при номинальном напряжении 380 В и выше переменного тока, а также 440 В и выше постоянного тока – во всех случаях;

– при номинальном напряжении от 42 до 380 В переменного тока и от 110 до 440 В постоянного тока – при работах в условиях с повышенной опасностью и особо опасных;

– при всех напряжениях во взрывоопасных помещениях.

Заземляющие устройства бывают естественными (используются конструкции зданий) – в этом случае нельзя использовать те элементы, которые при попадании искры приводят к аварии (взрывоопасные), и искусственными – специальные заземлители.

Защитное отключение – это быстродействующая защита, обеспечиваю-щая автоматическое отключение электроустановки при возникновении опасности поражения током. Такая опасность может возникнуть, в частности,при замыкании фазы на корпус электрооборудования, при снижении сопротивления изоляции фаз относительно земли ниже определенного предела, при появлении в сети более высокого напряжения, при прикосновении человека к токоведущей части, находящейся под напряжением.

Любой из этих параметров, а точнее – изменение его до определенного предела, при котором возникает опасность поражения человека током, может служить импульсом, вызывающим срабатывание защитного отключающего устройства, т. е. автоматическое отключение опасного участка цепи.

Защитное отключение может применяться в качестве единственной меры защиты в передвижных электроустановках напряжением до1000 В либо в сочетании с защитным заземлением или занулением.

В качестве примера рассмотрим устройство защитного отключения (УЗО)(рис. 19), назначение которого – быстрое отключение от сети установки, если напряжение ее корпуса относительно земли окажется выше некоторого предельно допустимого значения u_кдоп, вследствие чего прикосновение к корпусу становится опасным.

При замыкании фазного провода на заземленный корпус электроустановки вначале проявится защитное свойство заземления, в результате чего напряжение корпуса будет ограничено некоторым значением u_к. Затем, если значение u_к окажется выше заранее установленного предельно допустимого напряжения u_кдоп, равного 20 В, срабатывает защитно-отключающее устройство.

При этом реле максимального напряжения, замкнув контакты, подает питание на отключающую катушку, которая вызовет отключение выключателя, что приводит к отключению электроустановки от сети. Применение этого типа УЗО ограничивается электроустановками до 1000 В с индивидуальным заземлением.

Рис. 19. Принципиальная схема защитного отключения электроустановки при появлении напряжения на ее корпусе:

1 – корпус; 2 – автоматический выключатель; КО – катушка отключения;
Н – реле напряжения максимальное; Rз – сопротивление защитного заземления;
Rв – сопротивление вспомогательного заземления

Разделение электрической сети. Согласно ГОСТ 12.1.009-76 – это разделение электрической сети на отдельные электрически не связанные между собой участки с помощью разделительного трансформатора.

В сетях с изолированной нейтралью ток через человека I_h при однофазном прикосновении зависит от сопротивления изоляции R_ф и емкости сети С_ф относительно земли. Когда значения R_ф и С_ф таковы, что ток I_h превышает длительно допустимый, целесообразно разделение сети с помощью разделительных трансформаторов с коэффициентом трансформации 1:1 на несколько более коротких сетей, сопротивления изоляции которых будут выше, а емкость относительно земли меньше по сравнению с сетью в целом (рис. 20).

Рис.20. Электрическая распределительная сеть:

а – до разделения; б – после разделения; Н – нагрузка

3.3.11. Средства индивидуальной защиты, используемые
в электроустановках

Средства защиты, используемые в электроустановках, по своему назначению подразделяются на две категории: основныеи дополнительные.

Классификация электрозащитных средств приведена в табл. 8.

Таблица 8

Классификация средств индивидуальной защиты, используемых
в электроустановках

Основные электрозащитные средства – это средства защиты, изоляция которых длительно выдерживает рабочее напряжение электроустановок и которые позволяют прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением.

Дополнительные электрозащитные средства – это средства защиты, дополняющие основные средства, а также служащие для защиты от напряжения прикосновения и напряжения шага, которые сами по себе не могут при данном напряжении обеспечить защиту от поражения током, а применяются совместно с основными электрозащитными средствами.

Все электрозащитные средства перед эксплуатацией проходят приемо-сдаточные испытания и периодически (через 6…36 месяцев) подвергаются контрольным осмотрам и эксплуатационным электрическим испытаниям повышенным напряжением.