книги / Основы электробезопасности. Мероприятия, обеспечивающие электробезопасность персонала. Первая помощь пострадавшим от электрического тока

грузки, поэтому последовательно с УЗО следует включать либо предохранитель, либо автоматический выключатель. Последние выбираются, как правило, на ступень ниже или равными номинальному току УЗО. На вводе в квартиру, последовательно с автоматическим выключателем на номинальный ток 40 А, устанавливается УЗО с номинальным током 40 А и дифференциальным током 30 мА. Всего может быть несколько групп потребителей, например группы освещения и розеток, защищенных двумя автоматическими выключателями (АВ) с номинальным током 16 А, и электрическая плита, которую защищает АВ с номинальным током 25 А. В отдельную группу могут выделяться стиральная машина или кондиционер. В этом случае устанавливается АВ с номинальным током 16 А.

Система заземления ТТ

При использовании системы ТТ, которая разрешена для электропитания мобильных зданий из металла или с металлическим каркасом, применение УЗО обязательно (рис. 44). Заземление корпуса в системе ТТ при коротком замыкании, как говорилось ранее, не снижает напряжения на нем до допустимых значений. В то же время наличие «обходного» пути тока короткого замыкания или тока утечки через заземлитель корпуса и заземлитель нейтрали приведет к срабатыванию УЗО. При этом сопротивление заземлителя корпуса может быть намного выше сопротивления заземлителя нейтрали. До момента отключения УЗО напряжение на корпусе не должно превышать допустимого Uдоп с учетом класса помещения по условиям поражения человека электрическим током.

Необходимое значение сопротивления заземлителя rз определяются по формуле

141

где Uдоп – допустимое напряжение прикосновения; kз – коэффициент запаса, kз = 1,4.

Рис. 44. Четырехполюсное устройство защитного отключения в системе ТТ (r0 и rз – сопротивления заземлителей нейтрали и корпуса электроприемника): I – блок сравнения во вторичной обмотке дифференциального трансформатора тока; II – блок отключения; Т – кнопка «Тест»; 1–6 – контакты для подключения фазных проводников; N – контакты для подключения нулевого рабочего

проводника

В зависимости от класса помещения по степени поражения электрическим током, согласно ПУЭ, допустимое напряжение может равняться 50, 25 или 12 В. Наибольшие значения сопротивления заземлителя в зависимости от до-

142

пустимого напряжения прикосновения и дифференциального тока, при котором должно срабатывать УЗО, приведены в табл. 12.

Таблица 12

Сопротивление заземлителя, Ом, электроприемников для системы ТТ

Из табл. 12 видно, что требования к сопротивлению заземлителя не столь жесткие, как, например, к сопротивлению заземлителя нейтрали, и легко могут быть выполнены при минимальных затратах на заземляющее устройство.

Система заземления IT

В системе IT значение тока замыкания на землю определяется состоянием изоляции сети относительно земли. При хорошем состоянии изоляции (высоком сопротивлении относительно земли) ток замыкания на землю очень мал. Как уже говорилось ранее, в случае прямого прикосновения человека к токоведущим частям электроустановки ток, проходящий через тело человека, также определяется сопротивлением изоляции и, при сопротивлении изоляции выше определенного значения, не представляет опасности для человека. Таким образом, уровень сопротивления изоляции является в сетях IT фактором, определяющим электробезопасность. Поскольку в сетях IT очень важно поддержи-

143

вать сопротивление изоляции на уровне не ниже допустимого, то для этого применяют устройства контроля изоляции

(рис. 45).

Рис. 45. Применение УЗО в системе IT

Согласно ПУЭ в таких электроустановках для защиты, при косвенном прикосновении, при первом замыкании на землю должно быть выполнено защитное заземление в сочетании с контролем изоляции сети или применены УЗО с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА. При двойном замыкании на землю должно быть выполнено автоматическое отключение питания.

В электроустановках системы IT устройства контроля изоляции подают сигнал при первом замыкании на землю. Если до устранения первого замыкания происходит второе замыкание на землю, то срабатывает УЗО (см. рис. 45).

Время защитного отключения питания при двойном замыкании на открытые части должно соответствовать ПУЭ.

144

Наибольшее допустимое время защитного отключения для системы IT

Проводники, используемые в различных типах сетей, должны иметь определенные обозначения и расцветку

(табл. 13).

Таблица 13 Проводники, используемые в различных типах сетей

145

Указанная выше расцветка проводников (жил кабеля) соответствует международным стандартам и введена с целью предотвращения ошибочного подключения к корпусу электроприемника фазного проводника вместо нулевого защитного.

1.2.6.Электрическое разделение сетей

Впротяженной сильно разветвленной сети вероятность замыканий на землю велика. Такие сети имеют значительную емкость, а ток, проходящий через тело человека при одно-

фазных прикосновениях, может быть смертельно опасен. В этом случае сопротивление изоляции двух других фаз оказывает решающее влияние на ток поражения.

Это сопротивление является комплексным, имеющим активную и емкостную составляющие. Активное сопротивление Rиз зависит от наличия в изоляции так называемых «путей утечки тока», которые возникают в результате того, что изоляция, например кабельной электропроводки, стареет, в ее структуре появляются проводящие частицы, ухудшаются диэлектрические свойства. Емкостное сопротивление прово-

да Xс = jω1Cф зависит от его емкости Сф относительно зем-

ли, которая определяется геометрическими размерами, диэлектрической постоянной материала изоляции и ее состоянием. Активное и емкостное сопротивления изоляции распределены вдоль провода. Условно на схемах их обозначают сосредоточенными. Таким образом, уменьшение протяженности сети приводит к уменьшению емкости Сф относительно земли и уменьшает величину тока, протекающего через тело человека, прикоснувшегося к фазе сети. Этот способ защиты получил название электрического разделения сети.

В соответствии с ГОСТ Р 12.1.009–2009 электрическое разделение сети – разделение электрической сети на отдельные электрически не связанные между собой участки с помощью разделяющего трансформатора.

146

Если разветвленную сеть разделить на короткие участки разделяющими трансформаторами, у которых коэффициент трансформации 1 : 1, то эти малые сети будут обладать малой емкостью и высоким сопротивлением изоляции. Напряжение их не изменится. В коротких сетях при однофазных прикосновениях ток, проходящий через тело человека, можно понизить до еле ощутимого значения. Поскольку цель разделения сетей – обеспечить высокое сопротивление изоляции, не допускается заземление выводов вторичной обмотки разделяющего трансформатора, его корпус заземляют как обычно (рис. 46).

а

б

Рис. 46. Схема защиты включением электроприборов через разделяющий трансформатор при замыкании на корпус (а); на корпус и землю (б): 1 – плавкий предохранитель; 2 – разделяющий трансформатор; 3 – электроприбор

147

Электрическое разделение сетей не исключает попадания под линейное напряжение в случае однофазного прикосновения к исправной фазе при наличии глухого замыкания на другой фазе. Но вероятность таких случаев в короткой сети значительно меньше, чем в протяженной. Для каждого электроприемника в ПУЭ рекомендуется отдельный трансформатор и короткая электропроводка.

Заземление корпуса электроприемника, присоединенного к разделяющему трансформатору, не требуется, а соединение его с сетью зануления не допускается.

Разделяющие трансформаторы, для исключения возможности перехода напряжения на вторичные обмотки, изготовляют с экраном между обмотками высшего и низшего напряжения и надежной их изоляцией.

Раздельное питание используют в установках напряжением до 1000 В при испытаниях, работах с переносными электрическими приборами, на стендах, в передвижных электроустановках. Раздельное питание рекомендуется в особо опасных помещениях, на строительных площадках, при ремонте на электростанциях и др.

1.2.7. Компенсация емкостного тока замыкания на землю

В кабельных и разветвленных воздушных сетях емкость проводов относительно земли значительна. Например, емкость одной фазы кабеля напряжением 1000 В в свинцовой оболочке по отношению к земле составляет 1 мкФ на 1 км длины кабеля:

Чем больше емкость изоляции, тем меньше ее емкостное сопротивление, поэтому ток, протекающий через тело чело-

148

века, случайно коснувшегося фазы, может быть смертельно опасным, несмотря на то, что активное сопротивление изоляции велико (Rиз ≥ ∞). В этом случае активной электрической проводимостью изоляции фаз можно пренебречь.

С увеличением емкости фаз относительно земли ток поражения возрастает.

Емкостный ток однофазного замыкания на землю компенсируют индуктивной катушкой, включаемой между нулевой точкой источника питания и землей. Результирующий ток в месте замыкания равен сумме активной, емкостной и индуктивной составляющих. Когда индуктивность катушки настроена в резонанс с емкостью, индуктивная составляющая тока отстает от емкостной на 180°. Практически они находятся в противофазе и взаимно исключаются.

Величину индуктивности дросселя выбирают таким образом, чтобы в электрической сети возникал параллельный резонанс на частоте 50 Гц и ток утечки снижался до безопасной величины. Для обеспечения резонанса в сети необходимо выбирать дроссель с индуктивностью

где ω – угловая частота сети; Сф – емкость изоляции фазы относительно земли.

Наиболее простым методом компенсации является статическая компенсация (рис. 47, а). Для этого используют дроссели с отводами для различных величин емкости изоляции участков сети. В сетях со значительными изменениями емкости изоляции сети в процессе эксплуатации, в зависимости от количества подключенных или отключенных ответвлений, индуктивность статического компенсатора не может быть точно подобрана для всех режимов работы. Более точную компенсацию емкостного тока можно обеспечить устройством автоматической компенсации, индуктивность кото-

149

рого автоматически настраивается в соответствии с фактической емкостью изоляции сети (рис. 47, б). Компенсирующий дроссель L подключен между землей и фазами сети через индуктивный фильтр присоединения ТV. Устройство измерения емкости изоляции сети УИ подключено между фазами сети и землей через конденсаторы С1–С3. При помощи оперативного тока высокой частоты устройство УИ производит измерение и вырабатывает на выходе знакопостоянный ток, пропорциональный величине емкости изоляции сети. Этот ток усиливается усилителем У и подается в обмотку управления компенсирующего дросселя L2. За счет изменения тока подмагничивания магнитопровода, в зависимости от величины емкости изоляции сети, изменяется индуктивность дросселя, сохраняется условие параллельного резонанса и происходит эффективное снижение емкостной составляющей тока утечки.

Q

К потреби- C1C2 C3 телю

TV

Рис. 47. Схема компенсации емкостного тока: а – методом статической компенсации; б – с устройством автоматической компенсации

Согласно ПУЭ компенсация емкостного тока замыкания на землю должна применяться при значениях этого тока в нормальных режимах:

150