Защитные меры при прикосновении к нетоковедущим частям
В качестве защитных мер при прикосновении к нетоковедущим частям применяют защитное заземление, зануление или отключение, двойную изоляцию, пониженное напряжение, защитные средства и др.
Защитное заземление
Защитным заземлением называют металлическое соединение с землей нетоковедущих металлических частей электрической установки (корпуса электрических ма.шин, трансформаторов, реостатов, светильников, аппаратов, каркасы щитов, металлические оболочки кабелей, фермы, колонны и др.). Защитное заземление применяют в сетях с изолированной нейтральной точкой.
Следует различать рабочее заземление и защитное заземление. Рабочее заземление - соединение нейтрали с землей, определяющее режим заземленной нейтрали. Защитное заземление - соединение корпусов и других деталей с заземлителем. Заземлителями могут служить труба, уголковая сталь, швеллер, полосовая сталь, лист железа, помещенные во влажную землю (а также арматура железобетонных конструкций, стальные опоры ЛЭП и др.).
Переходное сопротивление устройства заземления должно быть не более 2 Ом в подземных условиях угольных шахт, в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных. В других случаях не более 4 Ом, на опорах ЛЭП не более 10 Ом.
Принцип действия защитного заземления - снижение напряжения прикосновения корпуса до безопасной величины за счет малого сопротивления заземлителя.
Напряжением прикосновения называется напряжение на какой-либо токопроводящей части электроустановки в момент прикосновения к ней человека. Напряжение прикосновения обусловливает величину тока через тело человека. В аварийных ситуациях это напряжение может быть опасным
Для снижения напряжения прикосновения необходимо обеспечить эффективное заземление или зануление электроустановки.
При малом сопротивлении заземления (Rз = 2 Ом) напряжение на корпусе электроаппарата в случае пробоя изоляции будет невелико, большая часть тока замыкания Iкз пойдет через заземлитель, а не через тело человека (Rч = 1000 Ом), включенного параллельно сопротивлению заземления.
Защитное зануление
Занулением называется преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановок с нулевым, многократно заземленным проводом.
Нулевой защитный провод имеет сечение в два раза меньшее, чем нулевой рабочий провод. Нулевой рабочий провод используется в четырехпроводных сетях с несимметричной нагрузкой (например, бытовой).
Назначение защитного зануления - устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу, оказавшемуся под напряжением.
Принцип действия - превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание и отключение его максимальной токовой защитой (плавкими вставками, автоматами и др.).
Зануление осуществляет 2 защитных действия:
- быстрое автоматическое отключение поврежденного участка;
- снижение напряжения прикосновения за счет заземления.
Область применения - трехфазные четырехпроводные сети до 1000 В с глухозаземленной нейтралью, в однофазных двухпроводных сетях переменного тока; в трехпроводных сетях постоянного тока - с глухозаземленной средней точкой.
Двойная изоляция
Под двойной понимается дополнительная, кроме основной, изоляция, которая ограждает человека от металлических нетоковедущих частей, могущих случайно оказаться под напряжением. Наиболее надежную двойную изоляцию обеспечивают корпусы из изолирующего материала. Обычно они несут на себе всю механическую часть. Этот способ защиты чаще всего применяют в электрооборудовании небольшой мощности (электрифицированный ручной инструмент, бытовые приборы и ручные электрические лампы).
В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, даже при одновременном контакте человека, с токоведущими частями разных фаз или полюсов, применяют пониженное напряжение (12 и 36 В). Источником такого напряжения являются батареи гальванических элементов, аккумуляторы, выпрямительные установки, преобразователи частоты и трансформаторы (применение автотрансформаторов в качестве источника пониженного напряжения запрещено). Так как мощность этих источников незначительна, область применения пониженных напряжений ограничивается ручным инструментом, ручными и станочными лампами местного освещения.
Для схемы зануления необходимы: нулевой защитный проводник, глухое заземление нейтрали и повторное заземление нулевого защитного провода.
Нулевой защитный провод снижает сопротивление цепи короткого замыкания и обеспечивает тем самым достаточно большой ток замыкания для надежного срабатывания максимальной токовой защиты.
Глухое заземление нейтрали обеспечивает малое напряжение прикосновения.
Повторное заземление нейтрали обеспечивает малое напряжение прикосновения для удаленных электроприемников.
Защитное отключение
Защитное отключение - автоматическое отключение электроустановки системой защиты при возникновении опасности поражения человека электрическим током. Так как в случае повреждения электроустановки изменяются значения некоторых величин (напряжение корпуса относительно земли, ток замыкания на землю и др.), то если эти изменения окажутся воспринимаемыми чувствительными датчиками, аппараты защиты сработают и отключат электроустановку.
Устройство защитного отключения (УЗО) включает в себя прибор защитного отключения и исполнительный орган - автоматический выключатель.
Прибор защитного отключения - совокупность отдельных элементов, которые воспринимают входную величину, реагируют на ее изменение и при заданном ее значении дают сигнал на отключение выключателя.
УЗО применяются в электроустановках, где по каким-либо причинам трудно обеспечить эффективное заземление или зануление, где высока вероятность прикосновения людей к токоведущим частям (передвижные электроустановки, ручной электроинструмент).
УЗО делятся на следующие типы, реагирующие на:
- потенциал корпуса,
- ток замыкания на землю,
- напряжение нулевой последовательности,
- ток нулевой последовательности,
- напряжение фазы относительно земли,
- оперативный ток,
- комбинационные устройства.
Устройства, реагирующие на потенциал корпуса
При возникновении опасных напряжений на корпусе электроустановки срабатывает реле напряжения РН, включенное между корпусом и землей, размыкает свой нормально замкнутый контакт РН в цепи питания отключающей катушки ОК, которая отключает электроустановку от сети.
В другом варианте при появлении опасного напряжения на корпусе электроустановки срабатывает реле напряжения РН, замыкает свой контакт, вызывая короткое замыкание и перегорание предохранителя, обесточивая тем самым электроустановку.
Устройства, реагирующие на ток замыкания на землю
При возникновении опасных напряжений на корпусе электроустановки возникает ток утечки, срабатывает реле тока РТ, включенное между корпусом и землей, размыкает свой нормально замкнутый контакт в цепи питания отключающей катушки ОК, которая отключает электроустановку от сети.
Устройства, реагирующие на напряжение нулевой последовательности
Снижение сопротивления или пробой изоляции одной из фаз является причиной возникновения несимметричного режима токов и напряжений, появляется напряжение нулевой последовательности, которое можно использовать для отключения электроустановки. Реле напряжения РН включаются между землей и нулевой точкой, образованной либо тремя большими сопротивлениями (рис. а), либо тремя конденсаторами (рис. б).
Если вторичные обмотки трансформатора включить последовательно (рис. в), то реле напряжения РН, включенное в такую цепь, будет реагировать на напряжение нулевой последовательности, возникающее при несимметричном режиме.
Устройства, реагирующие на ток нулевой последовательности
Во вторичной обмотке трансформатора тока, охватывающего своим магнитопроводом все три
фазы кабеля, протекает сумма токов фаз А, В и С с учетом коэффициента трансформации.
В симметричном режиме ток отсутствует, так как
В несимметричном режиме (снижение или пробой изоляции) возникает ток нулевой последовательности, срабатывает реле тока РТ, подается команда на отключение электроустановки.
Важным фактором обеспечения безопасности является знание устройства и правил эксплуатации электроустановок, поддержание в исправном состоянии электрооборудования, исправность сигнализации и блокировок, наличие средств пожаротушения.