Корпус электродвигателя или электрического аппарата, арматура электрического светильника или труба электропроводки в нормальных условиях не находятся под напряжением относительно земли, что достигается изоляцией от токоведущих частей. Однако при повреждении изоляции любая из этих частей может оказаться под напряжением, нередко равным фазному. Электродвигатель с пробитой на корпусе изоляцией часто электрически соединен с машиной, которую он приводит в движение, например, если он установлен на станке. Рабочий, взявшийся за рукоятки управления станком, может попасть под напряжение. Чтобы уменьшить опасность поражения людей при повреждении изоляции токоведущих частей, принимают ряд мер. Наибольшее распространение получило защитное заземление, используемое в сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1000 Вив сетях напряжением выше 1000 В (независимо от режима работы нейтрали источника питания).
Под защитным заземлением понимается преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Заземление частей электроустановки и корпусов электрооборудования, не находящихся под напряжением,— одна из наиболее распространенных мер защиты в сетях с изолированной нейтралью до 1000 В и выше 1000 В вне зависимости от режима работы нейтрали источника питания. Оно защищает от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим корпусам оборудования, металлическим конструкциям электроустановки, которые вследствие нарушения электрической изоляции оказываются под напряжением.
Рис. 4. Заземление электроприемника
Суть заземления заключается в том, что все конструкции из металла, т. е. корпуса электроприемников и электропроводящие предметы, на которых может оказаться напряжение из-за повреждения изоляции, должны заземляться через малое сопротивление. Это сопротивление должно быть во много раз меньше, чем сопротивление тела человека. В случае замыкания на корпус основная часть тока проходит через землю, а ток, проходящий через тело человека, будет допустимым.
Как видно из рис. 4, при замыкании ток пойдет по обеим параллельным ветвям и распределится между ними обратно пропорционально их сопротивлениям. Поскольку сопротивление цепи человек — земля во много раз больше сопротивления цепи корпус — земля, сила тока, проходящего через тело человека, значительно снизится.
Под замыканием на корпус (электрическое замыкание на корпус) понимают случайное электрическое соединение токоведущей части с металлическими нетоковедущими частями электроустановки. Замыкание на корпус может быть результатом случайного касания токоведущей части корпуса машин, повреждения изоляции, падения провода, находящегося под напряжением, на нетоковедущие металлические части и т. п.
Заземляющим устройством называется совокупность конструктивно объединенных заземляющих проводников и заземлителя.
Заземление или зануление электроустановок следует выполнять:
Заземление или зануление электроустановок не требуется при номинальных напряжениях до 42 В переменного тока и до 110 В постоянного тока кроме электроустановок во взрывоопасных зонах любого класса.
При использовании железобетонных фундаментов промышленных зданий и сооружений в качестве естественных заземлителей и обеспечении допустимых напряжений прикосновения не требуется сооружение искусственных заземлителей, прокладка выравнивающих полос снаружи зданий и выполнение магистральных проводников заземления внутри здания. Металлические и железобетонные конструкции при использовании их в качестве заземляющих устройств образуют непрерывную электрическую цепь по металлу, а в железобетонных конструкциях должны предусматриваться закладные детали для присоединения электрического и технологического оборудования.
В качестве естественных заземлителей рекомендуется использовать:
Для искусственных заземлителей следует применять сталь. Искусственные заземлители не должны иметь окраски. Приведем наименьшие размеры стальных искусственных заземлителей.
Сечение горизонтальных заземлителей для электроустановок напряжением выше 1000 В выбирается по термической устойчивости (исходя из допустимой температуры нагрева 400°С).
Характерными особенностями зданий и сооружений современных промышленных предприятий являются их большие размеры в плане и существенное заглубление железобетонных фундаментов по всей их площади. На фундаменты опираются металлические и железобетонные колонны, связанные между собой металлическими и продольными балками, имеющими большие поперечные сечения и длину. Насыщенность современных промышленных зданий металлическими и железобетонными конструкциями с низким сопротивлением растеканию тока позволяет в ряде случаев полностью отказаться от сооружения искусственных заземлителей. Опыт успешного применения железобетонных конструкций в качестве заземлителей и молниезащиты отмечен на ВАЗе и КамАЗе.
В случае опасности коррозии заземлителей должно выполняться одно из следующих мероприятий:
В качестве искусственных заземлителей рекомендуются заземлители из электропроводящего бетона.
В качестве нулевых защитных проводников должны быть в первую очередь использованы нулевые рабочие проводники, а также:
К частям электроустановок, подлежащим заземлению или занулению, относятся:
Не требуется преднамеренно заземлять или занулять:
Для заземления электроустановок различных назначений и напряжений, территориально приближенных одна к другой, рекомендуется применять одно общее заземляющее устройство.
Для объединения заземляющих устройств различных электроустановок в одно общее используют все имеющиеся в наличии естественные, в особенности протяженные, заземляющие проводники.
Заземляющее устройство, используемое для заземления электроустановок одного или различных назначений и напряжений, должно удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к заземлению этих электроустановок: по защите людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции, по условиям режима работы сетей, по защите электрооборудования от перенапряжения и т. д.
В целях выравнивания потенциалов в тех помещениях и наружных установках, в которых применяется заземление или зануление, строительные и производственные конструкции, стационарно проложенные трубопроводы всех назначений, металлические корпуса технологического оборудования, подкрановые и железнодорожные рельсовые пути и т. п. должны быть присоединены к сети заземления или зануления. При этом естественные контакты в сочленениях являются достаточными.
Соединения заземляющих и нулевых защитных проводников между собой должны обеспечивать надежный контакт и выполняться посредством сварки.
Допускается в помещениях и в наружных установках без агрессивных сред выполнять соединения заземляющих и нулевых защитных проводников другими способами, обеспечивающими требования ГОСТ 10434—76 «Соединения контактные электрические, общие технические требования» ко II классу соединений. При этом должны быть предусмотрены меры против ослабления и коррозии контактных соединений.
Соединения заземляющих и нулевых защитных проводников электропроводок и воздушных линий должны выполнять те же люди, что и при работе с фазными проводниками. При этом соединения должны быть доступны для осмотра.
Места и способы соединения заземляющих проводников с протяженными естественными заземлителями (например, с трубопроводами) должны быть выбраны такими, чтобы при разъединении заземлителей для ремонтных работ было обеспечено расчетное значение сопротивления заземляющего устройства. Водомеры, задвижки и т. п. должны иметь обходные проводники, обеспечивающие непрерывность цепи заземления.
Присоединение заземляющих и нулевых защитных проводников к частям оборудования, подлежащим заземлению или занулению, должно быть выполнено сваркой или болтовым соединением. Присоединение должно быть доступно для осмотра.
Заземление или зануление оборудования, подвергающегося частому демонтажу или установленному на движущихся частях или частях, подверженных сотрясениям, вибрации, необходимо производить гибкими заземляющими или нулевыми защитными проводниками.
Каждая.часть электроустановки, подлежащая заземлению или занулению, должна быть присоединена к сети заземления или зануления с помощью отдельного ответвления. Последовательное включение в заземляющий или нулевой защитный проводник заземляемых или за-нуляемых частей электроустановки запрещается.
Разрешается прокладка по полу цеха металлических полос для связи корпусов оборудования цеха с заземлителем (заземляющим контуром). Однако стальные полосы, являющиеся в данном случае заземляющими проводниками, не должны мешать передвижению людей и механизмов, и согласно требованию п. 1-7-86 ПУЭ их необходимо предохранять от механических и химических воздействий.
В соответствии с требованием ГОСТ 12.2009—80 ССБТ «Станки металлообрабатывающие. Общие требования безопасности» нельзя применять в качестве заземляющих проводников гибкие металлические рукава, металлические оболочки кабелей или стальные трубы в качестве каналов для прокладки проводов к станкам. При устройстве заземления оборудования необходимо обеспечить требование п. Э11-13-8 «ПТЭ электроустановок потребителей» об обязательной металлической связи корпусов электрооборудования с заземленной нейтралью электроустановки. В электроустановках с заземленной нейтралью применение заземления корпусов электрооборудования без металлической связи с нейтралью трансформатора запрещается.
В соответствии с требованиями п. 11.12 СНиП Ш-33-76 «Правила производства и приемки работ. Электротехнические устройства» открыто проложенные заземляющие и нулевые защитные проводники должны иметь отличительную окраску «желтые полосы по зеленому фону».
При использовании строительных или технологических конструкций в качестве заземляющих и нулевых защитных проводников на перемычках между ними, а также в местах присоединений и ответвлений проводников наносят две полосы желтого цвета по зеленому фону на расстоянии 150 мм одна от другой. Данное требование СНиП распространяется на вновь сооружаемые и реконструируемые электроустановки.
Надо руководствоваться принципом: следует заземлять последовательно тот корпус, на котором возможны повреждение изоляции и возникновение напряжения по отношению к земле, в данном случае — электродвигатель.
Правилами разрешается не заземлять отдельные электроприемники, если они установлены на заземленной конструкции. В основном это относится к случаю, когда на одной конструкции установлено несколько электроприемников. На крупных станках с несколькими электродвигателями и другим электрооборудованием проще заземлить корпус станка, чем каждый электроприемник. Если заземлена конструкция щита, заземление отдельных приборов не требуется.
Во влажных, сырых и особо сырых помещениях и в помещениях с агрессивной средой заземляющие и нулевые защитные проводники прокладывают на расстоянии от стен не менее чем 10 мм, при этом они должны быть предохранены от химических воздействий. В местах перекрещивания проводников с кабелями, трубопроводами, железнодорожными путями, их ввода в здание, а также, где возможны механические повреждения, проводники должны быть защищены.
Прокладка заземляющих и нулевых защитных проводников в местах прохода через стены и перекрытия выполняется, как правило, с их непосредственной заделкой. В этих местах проводники не должны иметь соединений и ответвлений.
У мест ввода заземляющих проводников в здания необходимо расположить опознавательные знаки.
Стальные заземляющие проводники к корпусам аппаратов присоединяют с помощью болтов. Контактные поверхности при этом должны быть зачищены до металлического блеска и смазаны тонким слоем вазелина.
В шкафах, ящиках, щитках должна быть общая заземляющая (нулевая) шина, к которой приделываются заземляемые (зануляемые) части отдельных аппаратов. К этой шине присоединяется корпус шкафа, ящика, щитка, а также медные проводники для заземления (зануления) проводов с металлической оболочкой (СРГ, ПАПРГ), перемычки от металлических труб электропроводки и т. д. Заземляющая шина щитка (шкафа, ящика) в электроустановках с изолированной нейтралью соединяется с магистралью заземления, а в электроустановках с заземленной нейтралью — с нулевым проводом питающей линии или нулевой жилой питающего кабеля или магистрали зануления.
Аппараты в металлическом корпусе, установленные непосредственно на заземленном каркасе (корпусе) щитка, шкафа, ящика, и имеющие с ним надежный металлический контакт, не требуют дополнительного присоединения к заземляющей (нулевой) шине.
Корпуса аппаратов (реле, измерительные приборы) с двойной изоляцией заземления (зануления) не требуют.
Металлические дверцы щитка, шкафа, ящика, если на них отсутствует какое-либо электрооборудование, могут не соединяться с их корпусами с помощью гибких перемычек. Если на металлических дверцах установлено электрооборудование, требующее заземления (зануления), тогда их необходимо заземлить (занулить) с помощью гибких медных перемычек между дверцей и металлически заземленным (зануленным) неподвижным каркасом щитка, шкафа, ящика.
Необходимо заземлить (занулить) рельсы кранового пути. Части кранов, подлежащие заземлению или занулению, крепятся к его металлическим конструкциям перемычками, которые приварены к конструкциям крана и присоединены к заземляющим болтам электрооборудования. Стыки рельсов должны быть надежно соединены (сваркой, приваркой перемычек достаточного сечения, приваркой к металлическим подкрановым балкам), образуя непрерывную электрическую цепь.
При установке крана на открытом воздухе рельсы кранового пути соединяют между собой и с дополнительным заземлителем, расположенным вблизи крана.
Кабель для питания крана должен иметь жилу, предназначенную для заземления или зануления крана и находящуюся в общей оболочке со стальными жилами, при этом сечение заземляющей или нулевой защитной жилы должно быть равно сечению фазной жилы.
Корпус кнопочного аппарата управления крана, управляемого с пола, делается либо из изоляционного материала, либо он заземлен (занулен) не менее чем двумя проводниками. В качестве одного из этих проводников может быть использован тросик, на котором подвешен кнопочный аппарат управления. Троллейные конструкции также заземляются.
В лифтовых установках электрические машины и аппараты, установленные на звуко- и виброизоляционных опорах, заземляются гибким кабелем или гибкой перемычкой от неподвижно проложенного заземляющего (пулевого защитного) проводника.
Для заземления (зануления) кабины используют одну из жил кабеля или один из проводников токопровода. В качестве дополнительного заземляющего (нулевого защитного) проводника применяют экранирующие оболочки и несущие тросы кабелей, а также стальные несущие тросы кабины.
Станина лебедки, металлические направляющие кабины и противовеса, а также металлические ограждения шахты должны быть заземлены (занулены).
К защитному заземлению во взрывоопасных помещениях предъявляются повышенные дополнительные требования. Заземлению подлежат электроустановки при всех напряжениях переменного и постоянного тока, а также оборудование, установленное на заземленных металлических конструкциях (это требование не относится к элементам электрооборудования, установленного внутри заземленных корпусов). В качестве заземлителей применяют специально предназначенные для этого проводники (голые или изолированные). Трубы, фермы, свинцовые оболочки кабелей и другие конструкции могут служить лишь дополнительными заземляющими проводниками.
Места ввода заземляющих проводников в стены взрывоопасных помещений должны быть защищены отрезками труб, либо предусматривают специальные проемы с уплотнением несгораемыми материалами. Соединение заземляющих проводников в местах вводов не допускается.
При прокладке заземляющих проводников из взрывоопасных помещений в любые, отличающиеся по классу взрывоопасности помещения, а также в помещения с нормальной средой или наружу отрезки труб, проходящих через стены или фундаменты зданий, необходимо заделать цементным раствором с обеих сторон ввода. Ответвления от магистрали заземления, проходящие через фундаментные отливки, заключаются в трубы или иные жесткие оболочки.
В электроустановках напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью зануление должно осуществляться:
Нулевые защитные проводники во всех звеньях сети должны быть проложены в общих оболочках, трубах, коробах, пучках с фазными проводами.
Во взрывоопасных установках не требуется дополнительное заземление корпусов электрооборудования при наличии их зануления с помощью четвертой жилы кабеля или провода для трехфазных электроприемников и третьей жилы — для однофазных.
В электроустановках напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью для автоматического отключения аварийного участка нулевые защитные проводники должны быть выбраны так, чтобы при замыкании на корпус или нулевой защитный проводник возникал ток короткого замыкания, превышающий не менее чем в 4 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя и не менее чем в 6 раз номинальный ток расцепителя автоматического выключателя с характеристикой, обрат-позависимой от тока.
Проверка полного сопротивления петли фаза — нуль в электроустановках напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью необходима для всех электроприем-ников.
Считается достаточным для заземления корпусов взрывозащищенных электродвигателей присоединение заземляющего проводника к заземляющему контакту на вводном устройстве двигателя без выполнения второго заземления корпуса двигателя путем присоединения его к магистрали заземления.
Аналогично не требуется дополнительное присоединение корпусов пускателей, кнопок и другого оборудования к магистрали заземления, когда эти корпуса заземляются с помощью отдельной жилы кабеля или провода.
Прохождение постоянного тока в земле может служить источником электролитической коррозии подземных сооружений. Опасность коррозии существует в установках, в которых через заземляющие проводники и заземлители ток проходит длительное время. Например, если один полюс установки заземлен, т. е. заземление является рабочим. В таких случаях не следует допускать соединения заземляющих устройств постоянного и переменного тока.
В установках, где электроприемники постоянного и переменного тока металлически связаны и изоляция электроприемников постоянного тока и их сетей может поддерживаться на надлежащем уровне, а заземление у них является защитным (т. е. ток возникает только кратковременно), можно применять общие заземляющие устройства.
Недостаток защитного заземления заключается в том, что при замыкании на заземленный корпус в сети с изолированной нейтралью напряжение на нем сохраняется, как правило, длительное время. При этом, если своевременно не обнаружить дефект изоляции и не устранить его, опасность поражения может резко возрасти при двойном замыкании на корпус.
В объем испытаний заземляющих устройств электроустановок потребителей входит:
Не требуется, так как естественные заземлители при работе установки участвуют в растекании тока замыкания на землю. В отдельных случаях такое отсоединение применяется. Например, при измерениях сопротивлений опор воздушных линий специально предусматривается возможность отсоединения грозозащитных тросов.
Металлические связи электроустановок с землей создаются конструкциями различного назначения, трубопроводами, оболочками кабелей и другими путями, что и приводит к выравниванию потенциалов на территории предприятия, снижению сопротивления заземляющего устройства и напряжения прикосновения.
Отсоединять такие связи при измерении сопротивления заземляющего устройства практически невозможно, так как они существуют всегда, и измерение отражает действительное положение в электроустановках.
В соответствии с требованиями ПУЭ проверка элементов заземляющих устройств заключается в осмотре их надземной и подземной частей. Подземные части осматривают до засыпки землей. Во время эксплуатации их проверяют выборочно, через специальные шурфы. Особенно тщательно проверяют заземлители, расположенные в грунтах, вызывающих усиленную коррозию.
При осмотре подземных частей после монтажа до засыпки землей проверяют соответствие их проекту и требованиям ПУЭ: конструкцию, материал, число электродов и соединительных шин, выводы сечения и расстояния между ними, качество сварных соединений. Особое внимание обращают на целость заземляющих проводников, крепление и окраску.
Отличительная окраска позволяет распознавать заземляющие проводники, они окрашены обычно в черный цвет. Открытые заземляющие проводники разрешено окрашивать и в иные цвета, но в местах присоединений и ответвлений обязательно должны быть нанесены черные полосы (не менее двух) на расстоянии 150 мм одна от другой.
Заземляющие проводники, проложенные в помещениях, должны быть доступны для осмотра. Это требование не относится к нулевым жилам и металлическим оболочкам кабелей, трубопроводам, скрытой электропроводке, к находящимся в земле металлоконструкциям, а также к проводникам заземления, проложенным в трубах.
При осмотре состояния элементов заземляющего устройства следует проверять правильность присоединения заземляющих проводников к заземлителям, заземляющему контуру и к заземляемым конструкциям.
Способы присоединения заземляющей проводки к заземляемым элементам должны обеспечивать надежный контакт. Надежнее всего сварное соединение. Болтовое соединение допускается только в тех местах, в которых при ремонтах или испытаниях необходимо отсоединять оборудование от общей заземляющей сети. При этом сбалчиваемые поверхности должны быть тщательно зачищены. В случае возможных сотрясений или вибраций необходимо принять меры против ослабления контакта.
Сварку заземляющей проводки выполняют внахлестку. Длина шва должна быть равна двойной ширине при прямоугольном сечении или шестикратному диаметру при круглом сечении проводника. При невозможности присоединения заземляющих проводников к трубопроводу сваркой разрешено использовать хомуты, контактная поверхность которых должна быть облужена, а трубы в местах накладки хомутов — зачищены.
Оборудование, которое подвергается частому демонтажу или устанавливается на движущихся частях, заземляется гибкими проводниками. Прочность сварных соединений проверяют простукиванием молотком, а болтовые — осмотром с подтягиванием гаек.
Цель проверки — установить непрерывность и надежность цепи заземления. В заземляющих проводниках, соединяющих аппараты с контуром заземления, не должно быть обрывов и неудовлетворительных контактов. В простых неразветвленных сетях при проверке измеряют сопротивление между заземлителем и каждым заземляемым элементом. В сложных разветвленных сетях сначала измеряют сопротивление между заземлителем и отдельными участками заземляющей магистрали, а затем — между участками и заземляемыми элементами. Перед измерением необходимо убедиться в отсутствии напряжения на корпусах проверяемого оборудования. Для измерения применяют мосты типов ММВ, УМВ, МВУ, а также специальный прибор для проверки заземляющей проводки — омметр типа М-372.
Сопротивление переходного контакта не нормируется. Однако, как показывает практика, при вполне удовлетворительном контакте оно не должно превышать 0,05 — 0,1 Ом.
Норма сопротивления между заземляющим болтом и каждой доступной прикосновению металлической нетоковедущей частью изделия согласно ГОСТ 12.2.007.075 — не более 0,1 Ом. Сопротивление между заземляющим (нулевым защитным) проводником и металлическими нетоковедущими частями электроприемников прямо не нормируется, но достаточная проводимость обеспечивается соблюдением указанной нормы и выполнением требований на присоединение заземляющих (нулевых защитных) проводников к оборудованию, к материалу и сечению заземляющих (нулевых защитных) проводников, изложенных в гл. 1—7 ПУЭ.
В отношении установок с изолированной нейтралью увеличение сопротивления заземлителя до IU Ом технически и экономически обосновано, так как при малой мощности трансформаторов меньше длина сети, а также токи утечки и емкостные токи по отношению к земле.
В отношении установок с заземленной нейтралью технических обоснований для увеличения сопротивления заземлителя при малых мощностях нет.
Зануление — это основная мера защиты от поражения людей током в случае прикосновения к корпусам электрооборудования и металлическим конструкциям, оказавшимся под напряжением из-за повреждения изоляции или однофазного короткого замыкания в электроустановках напряжением до 1000 В в сети с заземленной нейтралью.
Зануление — это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.
Нулевым защитным проводником называется проводник, соединяющий зануляемые части с заземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом.
Такое электрическое соединение, будучи надежно выполненным, превращает всякое замыкание токоведущих частей на землю или на корпус в однофазное короткое замыкание.
Это обеспечит срабатывание защиты (предохранители, автоматы и т. п.) и отключение поврежденной установки от питающей сети.
Рис. 5. Зануление электроприемника
Принципиальная схема зануления в сети трехфазного тока показана на рис. 5.
Рис. 6. Заземление оборудования без соединения с заземленной нейтралью трансформатора
При замыкании на корпус этого электроприемника ток замыкания, будучи ограничен сопротивлениями заземлений электроприемника и нейтрали, может оказаться недостаточным для сгорания плавкой вставки или отключения автомата.
Такой ток обеспечит надежное сгорание плавкой вставки с номинальным током не более 10—15 А или автомата с током срабатывания маскимального расцепителя не более 20 А. При больших токах в плавких вставках отключение не последует, а на корпусе электроприемника будет значительное напряжение, весьма опасное для человека.
В электроустановках напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью для автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой защитный проводник возникал ток КЗ, превышающий не менее чем:
При защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель (отсечку) , проводимость указанных проводников должна обеспечивать ток не ниже уставки тока мгновенного срабатывания, умноженной на коэффициент, учитывающий разброс (по заводским данным), и на коэффициент запаса 1,1.
При отсутствии заводских данных для автоматических выключателей с номинальным током до 100 А кратность тока КЗ относительно уставки следует принимать не менее 1,4, а для автоматических выключателей с номинальным током более 100 А — не менее 1,25.
Полная проводимость нулевого защитного проводника во всех случаях должна быть не менее 50% проводимости фазного проводника.
Нулевые защитные проводники рекомендуется прокладывать совместно или в непосредственной близости с фазными.
Устройство зануления необходимо в осветительных установках всех напряжений (в том числе ниже 42 В) — во взрывоопасных помещениях всех классов и в установках напряжением выше 42 В — в пожароопасных помещениях. Занулению подлежат все металлические части осветительных установок (исключение составляют металлические отражатели светильников, укрепленные на корпусах из изолирующих материалов, например ППД — 500) и корпусов аппаратов, установленных на запуленных металлических конструкциях.
В осветительных сетях взрыво- и пожароопасных помещений для зануления в основном используются рабочие нулевые провода сети.
Прокладка дополнительных заземляющих проводников необходима в осветительных сетях взрывоопасных помещений класса BI — от групповых щитков до светильников; в однофазных осветительных сетях взрывоопасных помещений классов B-Ia, В-16, В-П и В-Па — на ответвлениях от групповой линии к светильникам; в гибких кабелях, питающих переносные светильники во взрыво-и пожароопасных помещениях всех классов, начиная от штепсельных вилок; при незащищенных проводках (например, провода на изоляторах) в пожароопасных помещениях всех классов — на ответвлениях от групповых линий к светильникам.
Кроме рабочих нулевых или специально прокладываемых зануляющпх проводов и жил кабелей в качестве зануляющнх проводников во взрыво- и пожароопасных помещениях могут использоваться: стальные трубы проводок, алюминиевые оболочки кабелей, металлические лотки и короба для электропроводок.
Зануление корпусов светильников общего освещения с лампами ДРЛ с вынесенными ПРА можно осуществлять с помощью перемычек между заземляющими контактами светильников и Г1РА.
Особое внимание следует уделять надежности металлической связи корпусов электрооборудования с заземленной нейтралью источника питания через нулевой провод. Для этого правилами запрещается установка в нулевом проводе предохранителей и выключателей. Непрерывность цепи достигается сваркой отдельных участков сети зануления.
К другим требованиям для повышения эффективности системы зануления относятся заземление нейтрали питающего трансформатора и повторное заземление нулевого провода (для воздушных линий). Заземление нейтрали уменьшает напряжение на корпусе при пробое изоляции и снижает его до безопасности напряжения нулевого провода относительно земли при замыкании фазы на землю, а также защищает от перехода высшего напряжения в сеть низшего.
При проектировании необходимо осуществлять следующие мероприятия:
Защиту от коротких замыканий ответвлений к электроприемникам нужно выполнить таким образом, чтобы тепловые реле защиты от перегрузок были термически устойчивы при токах КЗ. Для этого должны быть выдержаны соотношения между номинальными токами тепловых реле и защитных аппаратов, предписанные «Указаниями по проектированию силового электрооборудования промышленных предприятий» СН 357-77.
При монтаже электроустановок необходимо осуществлять следующие мероприятия:
Использование металлоконструкций зданий и сооружений в качестве одного из фазных или нулевого обратного провода допускается только при напряжениях не выше 42 В. При более высоких напряжениях ухудшаются условия электробезопасности и пожарной безопасности:
В трансформаторе или генераторе с заземленной нейтралью заземление электроприемников без соединения с нейтралью (т. е. без зануления) недопустимо.
В одном помещении могут находиться электроприемники, питаемые от трансформаторов и генераторов с изолированной нейтралью и, с заземленной нейтралью, например электроприемники 6 кВ и 380/220 В и др. Их сети заземления и зануления разделить трудно и большей частью невозможно. Надо, чтобы совмещенная сеть заземления и зануления удовлетворяла требованиям как к заземлению, так и занулению.
Такое использование запрещается. Рабочие токи могут иметь значительную величину, например при сварке, на которую сеть заземления не рассчитана. Это может вызвать недопустимые падения напряжения, возможны также местные перегревы и опасность возгораний, если вблизи расположены горючие материалы или конструкции.
Пр авила допускают выполнение занулений электроприемников с помощью стальных, отдельно проложенных проводников. Такой способ выполняется только в производственных помещениях, где эти проводники, корпуса оборудования, металлоконструкции, трубопроводы, в том числе трубы электропроводок, металлические оболочки кабелей связаны во многих местах и тем самым создают выравнивание потенциалов и многие пути прохождения тока однофазного короткого замыкания. Этим создаются условия безопасности. Сечения и диаметры стальных проводников должны соответствовать требованиям правил.
В других условиях, где нет указанных благоприятных факторов, зануление выполняется с помощью защитного провода, находящегося в одной оболочке с фазным.
Назначение повторного заземления нулевого защитного провода — уменьшение опасности поражения людей током, возникающей при обрыве нулевого защитного провода и замыкании фазы на корпус за местом обрыва.
При случайном обрыве нулевого защитного провода и замыкании фазы на корпус (за местом обрыва) отсутствие повторного заземления приведет к тому, что напряжение относительно земли оборванного участка нулевого защитного провода и всех присоединенных к нему корпусов окажется равным фазному напряжению сети.
Это напряжение, опасное для человека, существует длительное время, поскольку поврежденная установка автоматически не отключается и ее трудно обнаружить, чтобы отключить вручную.
При исправном нулевом проводе наличие повторного заземления приводит к выравниванию потенциалов, то есть снижению напряжения прикосновения и шага.
Повторные заземления нулевого рабочего провода выполняются на концах воздушных линий (или ответвлений) длиной более 200 м, а также на вводах от воздушных линий к электроустановкам, которые подлежат занулению. При этом в первую очередь следует использовать естественные заземлители, например подземные части опор, а также заземляющие устройства, выполненные для защиты от грозовых перенапряжений.
Устройства повторных заземлений в кабельных линиях не требуется, так как обрыв нулевого провода в них маловероятен.
Проверка производится у машин напряжением выше 42 В, работающих в опасных и особо опасных условиях, а также у всех машин напряжением 380 В и более непосредственным измерением тока однофазного короткого замыкания на корпус с помощью специальных приборов или измерением полного сопротивления петли фаза—нуль с последующим определением тока однофазного короткого замыкания. Полученный ток сравнивается с номинальным током защитного аппарата с учетом коэффициентов ПУЭ.
При замыкании на корпус должен возникнуть ток однофазного короткого замыкания, превышающий номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя или расцепителя автоматического выключателя. Превышение должно быть не меньше, чем указано в ПУЭ.
Проверка производится при капитальном ремонте (в сроки, устанавливаемые системой ППР, для двигателей ответственных механизмов и работающих в тяжелых условиях — не реже одного раза в два года), при текущем ремонте и межремонтном обслуживании — в сроки, устанавливаемые системой ППР.
В электрических сетях, где для зануления применяют четвертую жилу кабеля для проверки условий срабатывания предохранителей или автоматов, целесообразно рассчитывать однофазные токи короткого замыкания методом симметричных составляющих.
При расчете рекомендуется учитывать также сопротивление электрической дуги.
Активные сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательности электрической дуги равны между собой.
Значения соответствующих сопротивлений можно взять из различных справочников.
Вычислив значение тока однофазного короткого замыкания, проверяют, выполняется ли условие автоматического отключения.
Основной защитой людей в данном случае служит система зануления. Эффективность ее работы может быть обеспечена, если выполнены требования, предъявляемые к ней. В частности, правильно выбраны сечения фазного и нулевого проводов, предохранители, автоматы, равномерно распределена нагрузка, правильно и квалифицированно ведется эксплуатация (например, исключается замена местами фазного и нулевого проводов).
В соответствии с правилами упомянутые объекты должны быть занулены либо получать питание через разделяющие трансформаторы без зануления на вторичном напряжении. Однофазные ответвления к этим объектам для безопасности выполняют тремя проводами — фазным, нулевым и защитным (зануляющим), присоединенными к нулевому проводу в месте ответвления.
Существенный недостаток системы зануления — длительное время отключения поврежденного участка при однофазном коротком замыкании, достигающее для выпускаемых в настоящее время предохранителей до 100 с.
Поэтому возникает необходимость (в помещениях особо опасных в отношении поражения электрическим током) в использовании помимо зануления и других защитных мер, в частности защитного отключения и выравнивания потенциалов.
Выравнивание потенциалов — это метод снижения напряжений прикосновения и шага между точками электрической цепи, к которым возможно одновременное прикосновение или на которых может одновременно стоять человек. Выравнивание потенциалов как самостоятельную меру защиты не применяют, оно является дополнением к другим мерам защиты. В некоторых случаях без выравнивания потенциалов вблизи электрического оборудования обеспечить безопасность вообще невозможно, в частности в электроустановках ПО—220 кВ.
В большинстве производственных помещений электрооборудование находится в зданиях с большим числом станков, машин, трубопроводов, металлоконструкций, которые в той или иной степени связаны между собой и с корпусами электрооборудования. При замыкании на корпус в каком-либо из электроприемников все указанные части получают примерно близкое по величине напряжение по отношению к земле. В результате напряжение между корпусом электроприемника и полом существенно уменьшается, происходит выравнивание потенциалов по всей площади помещения. Поэтому при выравнивании потенциалов человек, находящийся в цепи замыкания между корпусом электроприемника и полом, оказывается под сравнительно малым напряжением. Степень выравнивания потенциалов зависит от того, насколько заполнено здание металлическими конструкциями и оборудованием, а также от конструкции здания; в железобетонных зданиях происходит наилучшее выравнивание потенциала.
Малым называется номинальное напряжение не более 42 В, используемое для уменьшения опасности поражения электрическим током. Применение малых напряжений резко снижает опасность поражения, особенно когда работа ведется в помещении с повышенной опасностью, особо опасном или вне помещения. Однако электроустановки и с таким напряжением представляют опасность, причем значительную при двухфазном прикосновении.
Малые напряжения используют для питания электроинструмента, светильников стационарного местного освещения (например, установленных на металлорежущих станках), переносных ламп в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также светильников общего освещения обычной конструкции, если они размещены над полом на высоте менее 2,5 м и имеют в качестве источников света лампы накаливания.
Под электрическим разделением сети понимается разделение сети на отдельные, не связанные между собой участки. Для этого применяют разделяющие трансформаторы, которые изолируют электроприемники от общей сети и, следовательно, предотвращают воздействие на них возникающих в сети токов утечки, емкостных проводимостей, замыканий на землю, последствий повреждений изоляции, т. е. исключают обстоятельства, которые повышают вероятность электропоражения.
Их использование является эффективной мерой защиты, однако область ее применения невелика, что обусловлено трудностями создания протяженных сетей и мощных электроприемников малого напряжения. Известно, что уменьшение напряжения ведет к возрастанию силы тока, поэтому возникает необходимость в увеличении сечения проводов и токоведущих частей электроустановки, что экономически невыгодно.
Рис. 7. Схема включения разделяющих трансформаторов
Схема включения разделяющих трансформаторов приведена на рис. 7.
Применение разделяющих трансформаторов — лучшая мера, чем питание через понижающие траснформа-торы с заземлением вторичных обмоток.
Защитное разделение сетей обычно используют в электроустановках напряжением до 1000 В, эксплуатация которых связана с особой и повышенной опасностью (передвижные электроустановки, ручной электрифицированный инструмент и др.).
Источниками малого напряжения могут быть специальные понижающие трансформаторы с вторичным напряжением 12—36 В, батареи гальванических элементов, аккумуляторы, выпрямительные установки и преобразователи. В понижающих трансформаторах, чтобы обеспечить безопасность при переходе напряжения сети из первичной оболочки (со стороны высшего напряжения) во вторичную обмотку, со стороны низшего напряжения последнюю заземляют.
Пр именснне автотрансформаторов для получения малого напряжения не допускается. В этом случае сеть малого напряжения оказывается электрически связанной с сетью высшего напряжения, что небезопасно.
В электроустановках напряжением до 1000 В в местах, где в качестве защитной меры применяются разделяющие или понижающие трансформаторы, вторичное напряжение трансформаторов должно быть: для разделяющих — не более 380 В, для понижающих — не более 42 В.
При применении этих трансформаторов необходимо руководствоваться следующим:
Схемы включения разделяющих трансформаторов выглядят следующим образом.
Вторичная обмотка разделяющего трансформатора или корпус электроприемника, питающегося через него, не должны иметь ни заземления, ни связи с сетью зануления. Тогда при прикосновении к частям, находящимся под напряжением, или к корпусу с поврежденной изоляцией (рис. 7) не создается опасность, поскольку вторичная сеть коротка и сила токов утечки в ней и емкостных токов ничтожно мала при исправной изоляции.
Если возникшее замыкание в одной фазе (точке А) не будет восстановлено, а затем повредится изоляция на другой фазе вторичной цепи (рис. 7а), то предохранитель может сгореть только при металлической связи между точками А и В. Если такой связи нет, на корпусе электроприемника будет напряжение по отношению к земле, величина которого зависит от соотношения R, и R,. Это напряжение (если вторичное напряжение превышает соответственно 12 и 42 В) может оказаться опасным, если человек стоит на земле или на токопроводящем полу и обувь имеет малое сопротивление. Чтобы уменьшить вероятность двойных замыканий на землю, к разделяющим трансформаторам на вторичной стороне нельзя подключать сколько-нибудь разветвленную сеть. Так, при двух и более электроприемниках возможно замыкание в них со связью с землей в двух разных фазах (рис. 7б). Такие двойные замыкания влекут за собой электропоражения. Поэтому каждый электроприемник должен иметь свой разделяющий трансформатор.
Защитное отключение — это автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения электрическим током.
Опасность поражения человека током может возникнуть: при замыкании фазы на корпус электрооборудования; при снижении сопротивления изоляции фаз относительно земли ниже определенного предела (в результате повреждения изоляции, замыкания фазы на землю и пр.); при появлении в сети более высокого напряжения (в результате замыкания в трансформаторе между обмотками высшего и низшего напряжений, замыкания между проводами линий разных напряжений и пр.); при случайном прикосновении человека к токоведущей части, находящейся под напряжением, и т. п.
В этих случаях в сети происходит изменение некоторых электрических параметров, например напряжения фаз относительно земли, напряжения нулевой последовательности и др. Могут также возникнуть напряжение между корпусом оборудования и землей, ток замыкания на землю и др.
Изменение любого из этих параметров до определенного предела, при котором возникает опасность поражения человека электрическим током, может стать сигналом, вызывающим срабатывание устройства защитного отключения, т. е. автоматическое отключение поврежденной электроустановки от источника питания.
Основными частями устройства защитного отключения являются прибор защитного отключения и автоматический выключатель.
Прибор защитного отключения — совокупность отдельных элементов, которые реагируют на изменение какого-либо параметра электрической сети и дают сигнал на отключение автоматического выключателя.
К этим элементам относятся: датчик — устройство, воспринимающее изменение параметра и преобразующее его в соответствующий сигнал (как правило, датчиком служит реле соответствующего типа, например, реле тока или напряжения); усилитель, предназначенный для усиления сигнала датчика, если он недостаточно мощный, чтобы вызвать отключение выключателя; цепи контроля, служащие для периодической проверки исправности схемы устройства защитного отключения; вспомогательные элементы — сигнальные лампы, измерительные приборы, характеризующие состояние электроустановки, и т. п.
Автоматический выключатель служит для включения и отключения цепей под нагрузкой и при коротком замыкании. Он автоматически отключает защищаемую электроустановку при поступлении сигнала от прибора защитного отключения.
В сетях до 1 кВ в качестве таких выключателей в устройствах защитного отключения успешно применяются контакторы, снабженные электромагнитным управлением в виде удерживающей катушки; магнитные пускатели — трехфазные контакторы переменного тока, снабженные тепловыми реле для автоматического отключения при перегрузках потребителей; автоматы — наиболее сложные отключающие аппараты до 1000 В, в том числе быстродействующие автоматы.
Тип защитно-отключающего устройства определяется параметром электрической сети, на который оно реагирует: напряжение корпуса относительно земли, ток замыкания на землю, напряжение фазы относительно земли, напряжение нулевой последовательности, ток нулевой последовательности и оперативный ток.
Существуют и другие типы устройств, например, основанные на так называемых вентильных схемах, реагирующих на изменение выпрямленных токов, получаемых от вентилей, подключенных к фазным проводам контролируемой сети. Имеются также комбинированные устройства, которые реагируют на изменение нескольких электрических параметров.
Рис. 8. Схема защитного отключения, срабатывающего при появлении напряжения на корпусе относительно земли:
Рз — защитное реле;
Кз — замыкающие контакты Рз;
АВ — автоматический выключатель;
Кн — контрольная кнопка;
Rз — вспомогательное заземление.
В качестве примера на рис. 8 приведена наиболее простая схема защитного отключения, реагирующего на напряжение корпуса относительно земли. В схемах этого типа датчиком служит реле напряжения Р3, включенное между корпусом и вспомогательным заземлителем. Схема осуществляет защиту от глухих замыканий на землю и пригодна в сетях с изолированной нейтралью любого напряжения.
Наиболее рационально использование защитного отключения в электроустановках напряжением до 1000 В в следующих случаях:
Исправность изоляции — это основное условие безопасности эксплуатации, надежности электроснабжения и экономичности работы электрических установок.
При эксплуатации электрооборудования изоляция подвергается различным воздействиям, приводящим к изменению ее параметров (электрических, механических, химических и др.). Эти параметры определяют поведение изоляционного материала и позволяют судить о том, насколько он соответствует своему назначению. Качественные изменения изоляции могут носить обратимый и необратимый характер. Обратимые могут, например, вызвать незначительный нагрев или увлажнение. При необратимых процессах физическая или химическая структура материала изменяется в такой степени, что он становится непригодным. Свойства изоляции изменяются также во времени (обычно свойства, определяющие техническую пригодность, со временем ухудшаются).
Состояние изоляции в значительной мере определяет степень безопасности эксплуатации электроустановок. Поражение человека электрическим током обусловливается попаданием под разность потенциалов и возникновением замкнутой электрической цепи, одним из элементов которой является человек. Одно из основных средств, препятствующих возникновению этих опасных ситуаций,— надежная электрическая изоляция элементов, находящихся под напряжением. Сопротивление изоляции в сетях с изолированной нейтралью определяет силу тока замыкания на землю, а значит, и силу тока, проходящего через тело человека.
В сетях с заземленной нейтралью при плохом состоянии изоляции часто происходят ее повреждения, приводящие к замыканиям на землю (корпус) и к коротким замыканиям.
При замыкании на корпус возникает опасность поражения людей электрическим током вследствие их контакта с нетоковедущими частями, оказывающимися под напряжением.
Основные причины, вызывающие старение изоляции, это нагревание рабочими и пусковыми токами, токами короткого замыкания, теплом от посторонних источников, от солнечной радиации т. д.; динамические усилия которым подвергается изоляция в результате взаимодействия с токоведущими частями, появляются трещины, смещения и истирание изоляции; постоянное воздействие электрических полей, вызывающих ионизацию различных газовых включений, неизбежных в изоляции; коммутационные и атмосферные перенапряжения.
Большое влияние на срок служоы изоляции оказывают различные механические повреждения, возникающие при недостаточных радиусах изгибов проводов и кабелей, чрезмерных растягивающих усилиях во время прокладки и монтажа проводов, кабелей, вибрации и т. д.
На предприятиях, расположенных в приморских зонах, на параметры изоляции значительно действует влажный морской воздух, насыщенный морскими солями, что приводит к резкому ускорению процесса коррозии и снижению сопротивления изоляции. Существенно влияет на состояние изоляции пыль, содержащаяся в производственных помещениях.
Влажность и химически активная среда оказывают наибольшее разрушающее действие на изоляцию электро оборудования, кабельных сетей и электропроводок.
К основным мероприятиям, направленным на профи дактику поврежденной изоляции, относятся:
Постоянный контроль изоляции осуществляется специальными приборами, которые включаются вместе с электроустановкой и автоматически контролируют ее изоляцию, а некоторые из них сигнализируют о снижении сопротивления изоляции ниже допустимого уровня. Постоянный контроль изоляции широко применяется в сетях с изолированной нейтралью.
Одним из устройств постоянного контроля изоляции является прибор типа ПКИ для передвижных электростанций.
Перед началом измерения необходимо убедиться в отсутствии напряжения на испытуемой электроустановке (изделии) и в ее чистоте. Детали с пониженным сопротивлением изоляции или с пониженным испытательным напряжением (так же, как конденсаторы и полупроводниковые выпрямители) должны быть отключены или зашунтированы.
При контроле изоляции оборудования с большой емкостью и кабелей значительной протяженности существенную опасность для человека представляет накопленная в емкостях электроэнергия. Поэтому после измерения сопротивления изоляции каждой фазы необходимо снять накопленный от мегомметра заряд путем разряда емкости этой фазы на землю. В данном случае рекомендуется не снимать сразу провод мегомметра от испытуемой установки, а сделать выдержку и дать возможность стечь заряду через сопротивление прибора, после чего наложить заземление.
Категорически запрещается производить контроль изоляции мегомметром, если под напряжением находятся одна из цепей двухпроводной линии электропередачи, испытуемая линия электропередачи, расположенная вблизи другой линии либо находящаяся в грозовой зоне.
Сопротивление изоляции силовых и осветительных электропроводок постоянного и переменного тока напряжением до 1000 В, проложенных внутри зданий и сооружений, по их наружным стенам, по территории дворов и выполненных изолированными проводами, а также отходящих от распределительных устройств (шкафы, распределительные щиты, установки ячейкового типа и т. п.) кабелей, перед сдачей в эксплуатацию измеряется мегомметром на напряжение 1000 В. Сопротивление изоляции не должно быть менее 0,5 МОм. Если значение сопротивления изоляции окажется ниже указанной нормы, необходимо провести дополнительное испытание на электрическую прочность от постороннего источника тока промышленной частоты напряжением 1000 В или мегомметром на напряжение 2500 В.
При проведении аналогичных испытаний кабельные линии напряжением до 1000 В, предназначенные для передачи электроэнергии к распределительным устройствам и между ними и выполненные из одного или нескольких кабелей с соединительными и концевыми муфтами, перед сдачей в эксплуатацию измеряют мегомметром только на напряжение 2500 В (или от постороннего источника тока промышленной частоты напряжением 1000 В). Применение мегомметра на напряжение 1000 В не допускается.
Указанное распространяется и на электроустановки, находящиеся в эксплуатации.
Периодический контроль осуществляется, как правило, мегомметром. Наиболее широко применяются мегомметры типа Ml 101 на напряжение 100—500—1000 В и МС-05, МС-06 на напряжение 2500 В. Эти приборы имеют собственный источник питания — генератор постоянного тока и позволяют производить непосредственный отсчет показаний в мегомах. Используются и ламповые мегомметры с питанием от сети, например типа Ф-2, на номинальное напряжение 2500 В, М-503 на напряжение 500 В, а также катодные типа МОМ и МС-02.
Существо двойной изоляции заключается в следующем. Каждый электроприемннк имеет две независимые одна от другой изоляции: рабочую и дополнительную. Рабочая, или функциональная,— это основная изоляция, необходимая для работы машины (устройства, аппарата, прибора и др.) и служащая основной защитой аппарата от поражения электрическим током. К рабочей изоляции относятся эмаль и опитка обмоточных приборов, пазовая изоляция обмотки машин, пропиточные лаки и компаунды, изоляция жил кабеля и проводов внутренних соединений и др.
Дополнительной называют изоляцию, предусмотренную дополнительно к рабочей (независимую от нее). Она предназначена для защиты человека от поражения электрическим током в случае повреждения рабочей изоляции. Примером дополнительной изоляции могут служить пластмассовый корпус машины, изолирующая втулка и др. Для дополнительной изоляции используют материалы, отличающиеся по свойствам от материалов, применяемых в качестве рабочей изоляции, с тем чтобы даже в самых различных неблагоприятных условиях эксплуатации или хранения машин одновременное повреждение рабочей и дополнительной изоляции было маловероятно.
При двойной изоляции электроприемника заземление или зануление металлических частей запрещается во избежание шунтирования дополнительной изоляции.
Согласно действующим правилам электроинструмент с двойной изоляцией испытывают при приемке его в эксплуатацию, а также периодически один раз в 12 месяцев.
В программу испытаний входят: измерение сопротивления изоляции мегомметром на напряжение 500 В и испытание повышенным напряжением. Сопротивление изоляции электроинструмента с двойной изоляцией должно быть не менее 2 МОм.
Электроинструмент с двойной изоляцией мощностью до 1 кВт испытывают напряжением 900 В, а свыше 1 кВт — 1350 В.
Если сопротивление изоляции электроинструмента более 10 МОм, испытание его изоляции напряжением частотой 50 Гц может быть заменено измерением одноминутного значения сопротивления изоляции мегомметром на напряжение 2500 В.
Ток замыкания на землю и ток, проходящий через тело человека в сети с изолированной нейтралью, зависит не только от сопротивления изоляции, но и от емкости сети относительно земли. Уже при емкости С-0,3 мкФ увеличение сопротивления изоляции выше 50 кОм не дает эффекта: не повышает полного сопротивления фазы
относительно земли и не снижает тока замыкания на землю и тока, проходящего через тело человека. Если даже сопротивление изоляции всей сети очень велико (несколько десятков мегом и выше) и его можно принять равным бесконечности, ток замыкания на землю определяется емкостью между фазами и землей.
Контроль и профилактика повреждений изоляции позволяют поддерживать ее сопротивление на высоком уровне. Емкость фаз относительно земли не зависит от каких-либо дефектов. Она определяется общей протяженностью сети, высотой подвеса проводов воздушной сети, толщиной фазной изоляции жил кабеля, т. е. геометрическими параметрами. Поэтому емкость сети нельзя снижать. В процессе эксплуатации емкость сети изменяется лишь за счет отключения и включения отдельных линий, что определяется требованиями электроснабжения.
Поскольку невозможно уменьшить емкость сети, снижение тока замыкания на землю достигается путем компенсации его емкостной составляющей индуктивностью, в качестве которой используется компенсирующая катушка, включаемая между нейтралью и землей.
Компенсация емкостной составляющей тока замыкания на землю применяется обычно в сетях напряжением выше 1000 В. В таких сетях компенсация служит также для гашения перемежающейся дуги при замыкании на землю и снижения возникающих при этом перенапряжений.
Недоступность токоведущих частей для случайного прикосновения может быть обеспечена рядом способов, в том числе их изоляцией, размещением на недоступной высоте, ограждениями и др.
Изоляция токоведущих частей имеет основное назначение — препятствовать прохождению тока нежелательными путями. В то же время она нередко обеспечивает защиту от случайного прикосновения к токоведущим частям. Это касается в первую очередь проводов, прокладываемых в производственных зданиях, а также различного рода установочных материалов, применяемых в осветительных сетях.
Ограждение токоведущих частей может быть предусмотрено конструкцией электрооборудования и является поэтому обязательной частью последнего. В качестве примера могут служить многие типы электрических машин, аппаратов, корпуса, кожухи и оболочки которых надежно защищают токоведущие части от случайного прикосновения к ним.
Кроме того, при сооружении электроустановок голые провода и шины, а также приборы, аппараты, щиты и т. п. с незащищенными и доступными к прикосновению частями помещают в специальные ящики, шкафы и трубы, которые закрываются сплошными или сетчатыми ограждениями.
Сплошные ограждения обязательны для электроустановок, размещаемых в местах, где могут находиться люди, не связанные с обслуживанием электроустановок.
Сетчатые ограждения применяются в электроустановках, доступных лишь квалифицированному электротехническому персоналу. В закрытых установках напряжением выше 1000 В, размещенных в помещениях, ограждения должны иметь высоту не менее 1,7 м, а в открытых установках — 2 м.
Размещение токоведущих частей на недоступной для прикосновения высоте производится в тех случаях, когда изоляция и ограждение их оказываются невозможными или нецелесообразными. Так, провода воздушных линий, прокладываемых вне зданий, невозможно . оградить. Нецелесообразно их и изолировать, так как изоляция проводов быстро разрушается под атмосферными воздействиями и не может защитить от поражения током. Поэтому на воздушных линиях применяются, как правило, голые провода, которые подвешиваются над землей на такой высоте, чтобы исключалась возможность прикосновения к ним прохожих и транспорта. Такой минимальной высотой считается 6 м для линий напряжением до 1000 В, 7 м — для линий до 110 кВ и 8 м — для линий более высокого напряжения.
Если линия проходит по ненаселенной местности, то высота подвеса проводов над землей может быть уменьшена на 1 — 0,5 м. В местах, недоступных для людей (скалы, утесы и пр.), провода подвешивают еще ниже.
Внутри производственных зданий неогражденные голые токоведущие части — траллейные провода, контактные сети и т: п.— должны прокладываться на высоте не менее 3,5 м от пола.
В электротехнических помещениях, доступных лишь квалифицированному персоналу, в распределительных устройствах, на подстанциях высота размещения над полом голых неогражденных токоведущих частей, находящихся под напряжением, принимается от 2,5 до 3,4 м в зависимости от напряжения.
Во многих электроустановках недоступность токоведущих частей достигается применением различного вида блокировок (электрических, механических и т. д.). Блокировка — весьма надежная защита от проникновения в опасную зону, где находится установка, и нет другой возможности обеспечить недоступность токоведущих частей от случайного прикосновения. Блокировка позволяет автоматически снимать напряжение со всех элементов установки, приближение к которым угрожает жизни человека. Блокировки применяют в электроустановках, в которых производятся работы на ограждаемых токоведущих частях (испытательные стенды, установки для испытания изоляции повышенным напряжением и т. д.), в электрических аппаратах, требующих соблюдения повышенных условий безопасности, в электрооборудовании, расположенном в помещениях, доступных для неспециалистов.
В электроустановках напряжением 6 и 10 кВ защитные блокировки применяют для предупреждения неправильных и ошибочных действий персонала при оперативных переключениях. Так, блокировки,установленные между разъединителями и выключателями, устраняют возможность отключения разъединителя при наличии токов нагрузки в отключаемой цепи, т. е. возможность отключить разъединитель при включенном выключателе.
В сочетании с другими мерами защиты широко используется звуковая и световая сигнализация. При этом стационарные устройства, сигнализирующие об отключении аппаратов или об отсутствии напряжения на данном участке сети, являются только вспомогательными средствами, на основании показаний или действия которых не допускается делать заключения об отсутствии напряжения.
Вместе с тем сигнализация о наличии напряжения — это безусловное предупреждение недопустимости приближения к данному оборудованию. Причинами многих несчастных случаев служат обрывы проводов воздушных линий кранами или автомашинами с негабаритными грузами. В последнее время разработан ряд устройств, сигнализирующих об опасности приближения к токоведущим частям, находящимся под напряжением. В частности, разработаны устройства, подающие звуковой и световой сигналы при приближении стрелы автокрана к действующей линии электропередачи.
Аналогичные по действию устройства вмонтированы в монтерскую защитную каску. Они сигнализируют о недопустимом приближении монтера к токоведущим частям. Имеются также устройства, останавливающие самоходный кран при приближении его на опасное расстояние к проводам действующей линии электропередачи.
Повреждение изоляции в трансформаторе может привести не только к замыканию на корпус, но и между обмотками разных напряжений. В этом случае на сеть низшего напряжения накладывается более высокое напряжение, на которое эта сеть не рассчитана Наиболее опасен переход напряжения со стороны 6 или 10 кВт на сторону до 1000 В. Последствием этого могут быть повреждение изоляции, замыкание на корпус и появление опасных напряжений прикосновения и шага.
Основные меры защиты сводятся к заземлению нейтрали сети низшего напряжения, что и выполняется в четырехпроводных сетях. Если в сети низшего напряжения заземление нейтрали недопустимо (трехпроводная сеть с изолированной нейтралью), то нейтраль соединяют с землей через пробивной предохранитель.
Пробивной предохранитель устанавливается в нейтрали (чаще) или фазе на стороне низшего напряжения трансформатора. При повреждении изоляции между обмотками высшего и низшего напряжений его воздушный промежуток пробивается на землю. Тем самым сеть низшего напряжения защищается от опасного воздействия на нее высшего напряжения.
Конструктивно пробивной предохранитель похож на обычный пробочный предохранитель с винтовой нарезкой. Он снабжен слюдяной прокладкой с крупным разрядным промежутком. Один полюс предохранителя присоединяется к нейтрали или фазе трансформатора, а другой — к его заземленному корпусу.
Пробивные предохранители типа ПП-А/3 выпускаются в трех исполнениях в зависимости от их номинального напряжения.
Надежная работа пробивного предохранителя возможна лишь при его правильной сборке и поддержании в требуемом техническом состоянии. Поэтому правила устройства электроустановок требуют обязательной проверки состояния пробивных предохранителей в установках напряжением до 1000 В перед вводом их в эксплуатацию.
В процессе эксплуатации, при пробое, пробивные предохранители приходят в негодность вследствие различных причин, в частности при перенапряжениях в сетях с изолированной нейтралью трансформатора. Правилами технической эксплуатации предусмотрена их проверка при каждом ремонте оборудования или его перестановке, а также при предположении о возможном их срабатывании. Кроме того, при осмотре трансформатора также проверяют предохранители (только с внешней стороны). Во взрывоопасных установках состояние пробивных предохранителей проверяется не реже одного раза в месяц.
Однако наилучшее решение — применение схем, осуществляющих непрерывный, автоматический контроль целости пробивного предохранителя с сигнализацией его повреждения. Схемы автоматического контроля разработаны и успешно применяются на многих предприятиях.
Основные отличия от обычных установок заключаются в следующем:
Передвижные электроустановки с точки зрения электробезопасности имеют свои особенности эксплуатации, которые определяются прежде всего преимущественно тяжелыми условиями применения: источники электроэнергии и исполнительные механизмы работают, как правило, под открытым небом, кабельные сети подвержены механическим воздействиям, на единицу установленной мощности имеется гораздо большее количество контактных соединений, штепсельных муфт и разъемов, чем в стационарных установках.
Кроме того, передвижные электроустановки из-за открытого расположения на местности доступны лицам, которые выполняют те или другие работы с применением механизмов и устройств, получающих электроэнергию от передвижных источников. Все это существенно ухудшает электробезопасность в передвижных установках. Отсюда электроустановки, их электрические схемы и конструктивное исполнение требуют весьма квалифицированного и грамотного обслуживания.
В передвижных электроустановках в соответствии с действующим стандартом принят как обязательный режим изолированной нейтрали. При ограниченной протяженности сети с ограниченным числом потребителей электроэнергии безопасность эксплуатации может быть обеспечена поддержанием сопротивления изоляции на определенном заданном уровне. Тогда прикосновение к токоведущей части или к корпусу, на которых произошло замыкание фазы, не опасно. Только двухфазное замыкание, т. е. замыкание на землю или на корпус двух разных фаз, будет опасным режимом и должно ликвидироваться защитным отключением.
Следовательно, сочетание постоянного контроля сопротивления изоляции с быстродействующим защитным отключением — необходимое условие безопасного обслуживания передвижных электроустановок с изолированной нейтралью.
После отключения конденсатора или конденсаторной батареи от источника питания на нем остается остаточный заряд. Остаточное напряжение при постоянном токе равно напряжению источника, а при переменном — в зависимости от характера переходного процесса и времени отключения — может достигать двойного амплитудного значения. Заряд держится длительно вследствие большого сопротивления изоляции. В случае прикосновения человека происходит разряд конденсатора и через тело человека протекает ток. Для предупреждения электротравм конденсаторы необходимо разрядить, замкнув обкладки через разрядное сопротивление.
Нет. Безопасность может быть достигнута соблюдением всех предусмотренных для данного вида электроустановки мер защиты в сочетании с неуклонным выполнением всех правил монтажа, устройства и безопасной эксплуатации электроустановок.
Важное значение при этом имеет квалификация лиц, эксплуатирующих электроустановки, глубокое знание ими действующих правил и умение применять их на практике.