Лекція 4 (5-6) (стр. 7 )

,

де Iкз – струм короткого замикання, А;

Iном - номінальний струм плавкої вставки або струм установки автомата, А;

k – коефіцієнт кратності струму КЗ відносно струму установки (k = 1,5 для автоматичних вимикачів; k = 3,0 для плавких запобіжників).

Згідно з чинними нормативами можливі два варіанти реалізації занулення:

-  заземлена через певні відстані (100...200 м) нейтраль мережі виконує функції нульового робочого і нульового захисного провідника одночасно;

-  для занулення обладнання прокладається окремий провідник, який виконує функції тільки нульового захисного.

Другий варіант є обов'язковим для житлових, адміністративно-побутових приміщень, приміщень масового перебування людей, що будуються.

У цьому випадку в приміщеннях з однофазною мережею внутрішня мережа виконується трипровідною — фаза, нуль робочий і нуль захисний, а розетки для підключення переносних споживачів електроенергії — триконтактні. При відповідному виконанні штепсельних вилок і шнура живлення споживача (трипровідний) контакт мережі нульового захисного провідника замикається з випередженням відносно контактів фази і нульового робочого провідника. Таким чином, споживач електроенергії занулюється до подачі на нього напруги.

У приміщеннях з трифазними споживачами внутрішня мережа виконується п'ятипровідною — 3 фази, нуль робочий і нуль захисний.

Незалежно від розглянутих варіантів при застосуванні в приміщенні окремого нульового захисного провідника останній відгалужується від нейтралі мережі на щитку вводу в приміщення до роз'єднувальних контактів, а для забезпечення його цілісності і надійності захисту в мережі цього провідника не повинно бути будь-яких роз'єднувачів, запобіжників тощо

 

Захисне вимкнення – це швидкодіючий захист, який забезпечує автоматичне вимикання електричної установки при виникненні небезпеки ураження електричним струмом (за 0,2 с і більше).

Небезпека ураження може виникнути і під час замикання фази на корпус електрообладнання, при зниженні опору ізоляції фаз відносно землі нижче певної межі внаслідок пошкодження ізоляції, замикання фаз на землю, при появі в мережі більш високої напруги внаслідок замикання в трансформаторі між обмотками вищої і нижчої напруги, при випадково­му дотику людини до струмоведучих частин, котрі знаходяться під напругою. У цих випадках відбувається зміна електричних параметрів електричних установок та мережі.

Зміна цих параметрів до певної границі, за якої виникає небезпека ураження людини електричним струмом, може стати сигналом, що спричиняє спрацювання пристрою захисного вимикання (ПЗВ), тобто автоматичне вимикання пошкодженої установки. Основними частинами ПЗВ є прилад захисного вимикання та автоматичний вимикач.

Схема пристрою захисного вимикання, який реагує на напругу корпуса щодо землі.

Прилад захисного вимикання – це сукупність окремих пристроїв, які реагують на зміну будь-якого параметра електричної мережі і дають сигнал на вимкнення автоматичного вимикача.

До цих елементів відноситься пристрій, який сприймає зміни електричних параметрів і перетворює їх у відповідний сигнал. Для цього використовують реле відповідного типу.

Автоматичний вимикач використовується для ввімкнення та вимикання ланок від перевантаження і при КЗ. Він вимикає електричну установку при надходженні сигналу від приладу захисного вимикача. У мережах напруги до 1 кВ як такі вимикачі у ПЗВ застосовують контактори, обладнані електромагнітним керуванням у вигляді утримуючої котушки. Магнітні пускачі – трифазові контактори змінного струму, обладнані тепловим реле для автоматичного вимикання при перевантажені споживачів.

Існує багато схем захисного вимикання. Розглянемо схему пристрою захисного вимикання

При пошкодженні ізоляції та переходу напруги фази на корпус 1 спочатку проявляється захисна властивість заземлення, завдяки якій напруга на корпусі знижується до величини Uкор=I3·R3. Якщо значення Uкор буде вищим за гранично допустиму напругу Uкор. доп, то спрацює пристрій захисного вимикання: реле максимальної напруги, замкнувши контакти, подає живлення на котушку вимикання (КВ), яка розмикає контакти автоматичного вимикача 2, при цьому установка від’єднується від електромережі.

Тип захисно-вимикаючого пристрою залежить від параметрів електричної мережі, на який він реагує: напруга корпуса відносно землі, струм замикання на землю, напруга фази відносно землі, напруга нульової послідовності, струм нульової послідовності та оперативний струм.

Захисне вимикання рекомендують застосовувати як основний або допоміжний захисний засіб, якщо безпеку не можна забезпечити шляхом влаштування заземлення або з економічних міркувань. Згідно з чинними нормативами захисне відключення є обов'язковим в гірничодобувній промисловості і на торфорозробках

Захисне вимкнення використовується в електричних установках напругою до 1000 В у наступних випадках:

- у пересувних установках з ізольованою нейтраллю, коли спорудження ЗЗ утруднене;

- у стаціонарних установках під час використання електрифікованого інструмента;

- в умовах підвищення небезпеки ураження електричним струмом та вибухонебезпеки.

Використовують захисно-вимикальні пристрої у побутових електричних установках.

До пристроїв захисного вимикання висувають такі вимоги: висока чутливість; малий час вимикання (не більше 0,2 с), селективність роботи (здатність вимикати пристрої тільки від пошкодженого обладнання), самоконтроль (здатність вимикати електричні обладнання при несправному ПЗВ), надійність.

Захисне заземлення. Послідовність розрахунку

Заземлювальний пристрій складається з електродів (вертикальних і горизонтальних) і з’єднувальної смуги. Вертикальними електродами можуть бути труби діаметром 3-5 см., кутники 40r40 до 60r60 мм, сталеві прути діаметром 10-12 мм завдовжки l=2,5- 3 м. Для з’єднування електродів використовують смуги (стрічкова сталь 4r20; 4r30; 4r40мм, сталевий прут діаметром 6мм).

Заземлювач (електрод) – закладають на глибині h = 0,6-1 м.

За розташуванням захисне заземлення буває: виносне, контурне

а б

Виносне (а) та контурне (б) заземлення: 1 – заземлювачі; 2 – заземлювальні провідники; 3 – устаткування

Для розрахунку встановлюємо вихідні дані

1. Напругу, потужність трансформатора, струм короткого замикання, за якими визначаємо нормований опір Rзн, Ом;

2. Тип ґрунту, за яким визначаємо його питомий опір гр, Ом. м;

3. Тип ЗЗ та його конструкцію, діаметр електрода d, довжину електрода l, ширину смуги b, глибину закладання ЗП h , відстань між електродами а. Визначаємо відстань до середини електрода від поверхні землі

4. Визначаємо опір розтікання струму одинарного електрода

, Ом

5. Розраховуємо орієнтовну кількість електродів.

6. Знаходимо відношення відстані між електродами до довжини електрода К = α / l.

З таблиць або графіків знаходимо коефіцієнт екранування одинарного електрода од і коефіцієнт екранування смуги см.

7. Дійсна кількість електродів з урахуванням од. становитиме

nд=Rод / Rзн·од.

8. Довжина смуги при виносному заземленні Lсм = а · nд; при контурному Lсм = а · (nд-1).

9. Визначаємо опір розтікання струму смуги

, Ом

10. Розраховуємо загальний розрахунковий опір розтікання струму захисного пристрою.

Захисне заземлення перевіряють щорічно з контрольним вскриттям грунту.

Прилади для вимірювання опору ЗЗ: МС-0,7; МС-0,8; М-416.

9.Засоби захисту, які використовуються в електричних установках

Електрозахисні засоби – це переносні засоби, призначені для захисту людей, які працюють з електроустановками, від ураження електричним струмом, дії електричної дуги та електромагнітного поля. За призначенням електрозахисні засоби умовно поділяють на три групи: ізолювальні, огороджувальні, запобіжні (допоміжні).

ДНАОП 1.1.10-1.07-01 "Правила експлуатації електрозахисних засобів" (в подальшому Правила) - чинний нормативний документ, в якому наведено перелік засобів захисту, вимоги до їх конструкції, обсягів і норм випробувань, порядку застосування і зберігання, комплектування засобами захисту електроустановок та виробничих бригад. Засоби захисту, що використовуються в електроустановках, повинні відповідати вимогам чинних державних стандартів, технічних умов щодо їх конструкції

Електрозахисні засоби поділяються на ізолювальні (ізолюючі штанги, кліщі, накладки, діелектричні рукавиці тощо), огороджувальні (огородження, щитки, ширми, плакати) та запобіжні (окуляри, каски, запобіжні пояси, рукавиці для захисту рук)

Ізолювальні електрозахисні засоби (ІЕЗ) призначені для ізоляції людини від частин електрообладнання, які знаходяться під напругою, а також від землі. Якщо людина одночасно доторкається до землі чи заземлених частин електроустановок та струмопровідних частин або металевих корпусів, які опинились під напругою.

ІЕЗ поділяються на основні та додаткові.

Основними називають такі ІЕЗ, ізоляція яких надійно витримує робочу напругу електричних установок, і тому ними можна доторкатися до струмоведучих частин, які знаходяться під напругою (мають велику діелектричну стійкість). При роботах в електроустановках з напругою до 1000 В – діелектричні рукавиці, ізолювальні штанги, інструменти з ізольованими ручками, струмовимірювальні кліщі.

Основні ІЕЗ: в установках до 1000 В; - ізолювальні штанги, ізолювальні та вимірювальні кліщі, штанги для накладання тимчасових переносних заземлень; покажчики напруги, діелектричні рукавиці; слюсарно-монтажний інструмент з ізольованими ручками.

В електричних установках >1000 В – ізолюючі штани; ізолюючі та струмовимірювальні кліщі; покажчики напруги, а також засоби для ремонтних робіт під U>1000 В.

Додатковими називають такі ІЕЗ, які самі не можуть забезпечити безпеку персоналу при даній напрузі електричної установки і є додатковим захисним заходом до основних ІЕЗ.

Додаткові ІЕЗ: напругою до 1000 В – діелектричні калоші, килимки гумові, ізолювальні підставки.

При роботах з напругою U>1000 В – діелектричні рукавиці, гумові боти, килимки, ізолювальні підставки.

Огороджувальні електрозахисні засоби (ОЕЗ) призначені для тимчасового огородження струмопровідних частин обладнання. До них належать переносні огорожі (ширми, бар’єри, щити, клітки), а також тимчасові переносні заземлення, умовно переносні попереджувальні плакати.

Запобіжні (допоміжні) засоби призначені для захисту персоналу від падіння з висоти (запобіжні пояси та страхувальні канати), для безпечного підіймання на висоту (драбини, “кігті”), а також для захисту від світлового, теплового, механічного та хімічного впливів (захисні окуляри, протигази, рукавиці, спецодяг тощо).

Норми і терміни випробовування ІЕЗ

№	Електрозахисні засоби	Uел. уст., кВ	Uвип., кВ	Довготри-валість., хв.	Сила струму, мA, не більше	Час періодич-ності випробо-вування, міс.
1	Рукавиці гумові діелектричні	до 1 кВ, більше1 кВ	2,5 6	1 1	3 7	6 6
2	Калоші гумові діелектричні	до 1	3,5	1	2	12
3	Боти гумові діелектричні	до 1 кВ, більше1 кВ	15	1	7,5	36
4	Інструмент з ізольованими ручками	до 1	2	1	-	12
5	Ізольовані штанги	менше 1	3 Uл , але не < 4	5		24
6	Вимірювальні штанги	110-500	3 Uф	5		24