Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Оборудование >> Руководство по устройству электроустановок

Защита от косвенного прикосновения - Руководство по устройству электроустановок

Оглавление
Руководство по устройству электроустановок
Методология
Нормы и правила
Установленные мощности нагрузки
Мощность нагрузки установки
Контроль и регулирование потребляемой мощности
Энергоснабжение при высоком напряжении
Процедура создания новой подстанции
Подстанция абонента с измерениями на стороне низкого напряжения
Подстанция абонента с измерениями на стороне высокого напряжения
Создание распределительных понижающих подстанций
Низковольтные потребители - подключение
Низковольтные распределительные сети - подключение
Подсоединение потребителей к сети
Качество поставляемого напряжения
Распределение в системах низкого напряжения
Надежность системы электропитания в системах низкого напряжения
Защитные и аварийные устройства
Заземляющие соединения в системах низкого напряжения
Определение стандартизованных систем заземления в системах низкого напряжения
Характеристики систем TT, TN и IT
Критерии выбора систем TT, TN IT
Выбор метода заземления в системах низкого напряжения
Монтаж заземляющих электродов в системах низкого напряжения
Оборудование установки в системах низкого напряжения
Перечень внешних воздействий в системах низкого напряжения
Защита оборудования закрытого типа в системах низкого напряжения
Защита от поражения электрическим током
Защита от прямого прикосновения
Защита от косвенного прикосновения
Защита имущества от ущерба вследствие пробоя изоляции
Реализация системы TT
Реализация системы TN
Реализация системы IT
Устройства защитного отключения
Защита цепей
Определение сечения провода для открытой прокладки
Определение падения напряжения
Ток короткого замыкания
Частные случаи тока короткого замыкания
Защитный заземляющий провод
Нейтральный провод
Низковольтная распределительная аппаратура
Низковольтные коммутационные аппараты
Выбор низковольтной коммутационной аппаратуры
Автоматический выключатель
Выбор автоматического выключателя
Согласование характеристик автоматических выключателей
Защита от перенапряжений
Устройства защиты от перенапряжений
Стандарты защит от перенапряжений
Выбор устройств защиты от перенапряжений
Повышение коэффициента мощности и фильтрация гармоник
Зачем повышать коэффициент мощности?
Методы повышения коэффициента мощности
Выбор места установки компенсирующих конденсаторов
Выбор оптимального уровня компенсации
Компенсация на зажимах трансформатора
Повышение коэффициента мощности асинхронных двигателей
Влияние гармоник
Блоки конденсаторов
Обнаружение и устранение гармоник
Последствия Ih гармоник для электроустановок
Показатели гармонических искажений и принципы измерений
Измерение гармонических показателей
Способы ослабления гармоник
ИБП
Защита трансформаторов низкого напряжения
Осветительные цепи
Асинхронные двигатели
Коттеджи, жилые и особые помещения
Ванные и душевые комнаты
Рекомендации, относящиеся к специальным установкам и помещениям
Рекомендации по обеспечению электромагнитной совместимости
Принципы и конструкции систем заземления
Механизмы электромагнитной связи
Рекомендации по электропроводке

Мерами защиты являются:
Автоматическое отключение питания (при первом или втором коротком замыкании в зависимости от типа системы заземления установки)
F6
Специальные меры в зависимости от обстоятельств.
Открытые проводящие части, используемые в процессе изготовления электрического оборудования, изолируются от токопроводящих частей этого оборудования посредством «базовой изоляции». В случае пробоя этой изоляции открытые проводящие части могут оказаться под напряжением.
Прикосновение к обычно обесточенной части электрического оборудования, оказавшейся под напряжением в результате повреждения его изоляции, называется косвенным прикосновением. Для защиты от косвенного прикосновения применяются различные меры, в частности:
Автоматическое отключение подачи питания к подсоединенному электрическому оборудованию.
Специальные меры, такие как использование:
изоляционных материалов класса II или изоляции эквивалентного уровня прочности;
изолированных (непроводящих) помещений, расположение оборудования вне досягаемости или применение барьеров;
систем (схем) уравнивания потенциалов;
Гальваническая развязка (электрическое разделение) цепей с помощью разделяющих трансформаторов.

Защита от косвенного прикосновения посредством автоматического отключения питания может быть обеспечена при условии надежного заземления открытых токопроводящих частей.
3.1 Меры защиты посредством автоматического отключения питания
Принцип действия
Эта защитная мера предусматривает выполнение двух основных требований:
заземление всех открытых проводящих частей электрооборудования в рассматриваемой электроустановке и создание системы уравнивания потенциалов;
автоматическое отключение питания от соответствующей секции электроустановки таким образом, чтобы требования безопасности в отношении времени отключения и напряжения прикосновения соблюдались при любом уровне напряжения прикосновения Ud (рис. F7).


Рис. F . Иллюстрация случая опасного напряжения прикосновения Uc
Чем больше величина Uc, тем выше должна быть скорость отключения питания для обеспечения защиты (рис. F8). Максимальное значение напряжения прикосновения Uc, которое человек может безопасно выдерживать бесконечно долго, составляет 50 В переменного тока.
Максимально допустимое время отключения


Uo, В

50 < Uo у 120

120 < Uo у 230

230 < Uo у 400

Uo > 400

Система TN или IT

0.8

0.4

0.2

0.1

TT

0.3

0.2

0.07

0.04

Рис. F. Максимально допустимая длительность действия напряжения прикосновения переменного тока
Автоматическое отключение для системы TT достигается применением УЗО, имеющим
чувствительность
где Ra - сопротивление заземлителя электроустановки, I An - дифференциальный ток срабатывания УЗО.
3.2 Автоматическое отключение для системы TT
Принцип действия
В этой системе все открытые проводящие части и внешние проводящие части электроустановки должны быть обязательно подсоединены к общему заземлителю. Нейтральная точка источника питания обычно заземляется в некотором месте, находящемся вне зоны влияния заземлителя электроустановки, но это необязательно. Сопротивление контура замыкания на землю состоит в основном из сопротивления двух заземлителей (т.е. заземлителей источника питания и электроустановки), соединенных последовательно, поэтому величина тока замыкания на землю обычно слишком мала, чтобы вызвать срабатывание реле максимального тока или плавких предохранителей, и использование УЗО является необходимым.
Данный принцип защиты применим и при использовании только одного общего заземлителя. Это I может быть, например, в случае местной подстанции, расположенной в пределах территории размещения электроустановки, когда ограниченность пространства диктует необходимость применения системы заземления TN, но при этом не удается выполнить все остальные условия, ' налагаемые системой TN.
Защита посредством автоматического отключения питания в системе TT обеспечивается применением УЗО, имеющим чувствительность:
где
RA - сопротивление заземлителя электроустановки,
IAn - номинальный дифференциальный ток срабатывания УЗО.
Для случаев временного электроснабжения (строительных площадок и др.) и электроснабжения сельскохозяйственных предприятий и садоводческих участков вместо величины 50 В используется 25 В.
Пример (рис. F9)
Сопротивление заземлителя нейтрали трансформаторной подстанции Rn = 10 Ом.
Сопротивление заземлителя электроустановки RA = 20 Ом.
Ток контура замыкания на землю Id = 7,7 А.

Напряжение короткого замыкания Ut = Id x RA = 154 В и следовательно является опасным, но IAn = 50/20 = 2,5 А и поэтому стандартное УЗО (без выдержки времени) с номинальным током 300 мА сработает за примерно 30 мс (рис. F10) и устранит КЗ, в результате которого на открытой проводящей части возникает опасное напряжение.

Uo(1) (V) T (s)

50 < Uo С 120

0.3

120 < Uo С 230

0.2

230 < Uo С 400

0.07

Uo > 400

0.04

(1) Uo - номинальное напряжение относительно земли
Рис. F10. Максимальное время отключения оконечных цепей переменного тока, рассчитанных на ток не более 32 А
Нормативное максимальное время отключения
Время отключения УЗО обычно меньше того, которое предусмотрено в большинстве национальных стандартов. Это облегчает их использование и позволяет применять эффективную селективную защиту.
Стандарт IEC 60364-4-41 устанавливает максимальное время срабатывания защитных устройств, используемых в системе TT для защиты от косвенного прикосновения:
для всех оконечных цепей с номинальным током не более 32 А максимальное время отключения не должно превышать значений, указанных на рис. F10
для всех остальных цепей максимальное время отключения установлено равным 1 с. Эта величина обеспечивает селективность срабатывания нескольких УЗО, установленных в распределительных цепях. УЗО - общий термин для всех устройств, работающих на принципе дифференциальных (разностных) токов. Автоматический выключатель дифференциальных токов определен в стандартах серии IEC 61008 как особый класс УЗО.

Рис. F.. Автоматическое отключение питания в системе TT
Время отключения и отключающие токи УЗО общего типа G (General) и УЗО типа S (Selective - селективное), включенных в стандарт IEC 61008, приведены на рис. F11. Эти характеристики обеспечивают определенную степень селективного отключения при использовании нескольких УЗО с различными комбинациями номинальных значений и типов (это описано ниже в подразделе 4.3). Согласно стандарту IEC 60947-2 промышленные УЗО обеспечивают больше возможностей селективного срабатывания благодаря регулировке времени выдержки.


x ІАп

 

1

2

5

> 5

Бытовые УЗО

Мгновенного действия

0.3

0.15

0.04

0.04

 

Тип S

0.5

0.2

0.15

0.15

Промышлен­

Мгновенного действия

0.3

0.15

0.04

0.04

ные УЗО

Время выдержки (0,06 с)

0.5

0.2

0.15

0.15

 

Время выдержки (другое)

Определяется изготовителя

Рис. F1 . Максимальное время срабатывания УЗО

Автоматическое отключение для системы TN осуществляется устройствами максимально токовой защиты или устройствами защитного отключения, реагирующими на дифференциальные токи.
3.3 Автоматическое отключение для системы TN Принцип действия
В такой системе все открытые и внешние проводящие части электроустановки должны быть присоединены к заземленной точке источника питания посредством защитных проводников. Как отмечалось в подразделе 2.2 главы E, способ выполнения этого соединения зависит от того, какая система заземления используется TN (TN-C, TN-S, или TN-C-S). На рис. F12 показана реализация схемы TN-C, в котором нулевой рабочий провод используется в качестве защитного и нулевого проводника (PEN). Во всех системах TN пробой изоляции на землю приводит к замыканию фазы на нейтраль. Большие уровни токов КЗ позволяют использовать максимально токовую защиту, но могут приводить к появлению в месте пробоя изоляции напряжений прикосновения, превышающих 50% напряжения между фазой и нейтралью в течение короткого времени отключения.
На практике в энергосистеме общего пользования заземлители обычно устанавливаются через равные интервалы по длине защитного проводника (PE или PEN) этой сети, а от потребителя часто требуется установить заземлитель на вводе.
На больших электроустановках часто предусматриваются дополнительные заземлители, рассредоточенные по территории, с тем чтобы чтобы максимально снизить напряжение прикосновения. В многоэтажных жилых зданиях на каждом уровне все сторонние проводящие части подсоединяются к защитному проводнику на каждом этаже. Чтобы обеспечить адекватную защиту, ток замыкания на землю

Uo = номинальное напряжение между фазой и нейтралью
Id = ток замыкания
Ia = ток, равный величине, необходимой для срабатывания устройства защиты в нормативное время.
Zs = полное сопротивление цепи замыкания на землю (петли фаза-ноль), равное сумме сопротивлений источника питания, токоведущих фазных проводников до места КЗ, защитных проводников от места КЗ к источнику питания
Zc = полное сопротивление неисправной цепи (см. «традиционный метод» в подразделе 6.2) Примечание: Обратный путь через заземляющие электроды до источника питания, включая заземлители, будет обычно иметь гораздо более высокие значения сопротивления, чем указанные выше, и его нет необходимости учитывать.
Пример (см. Рис. F12)
Напряжение короткого замыкания' и является опасным;
Сопротивление цепи замыкания Zs=Zab + Zbc + Zde + Zen + Zna. Если ZBC и ZDE значительно превышают остальные члены, то:
n при использовании автоматического выключателя NS 160).

Рис. F1. Автоматическое отключение в системе TN
Уставка на мгновенное действие отключающего электромагнитного расцепителя, входящего в состав автоматического выключателя, во много раз меньше этой величины тока замыкания, поэтому гарантируется безотказное срабатывание за минимально возможное время. Примечание: Некоторые регламентирующие органы используют в таких расчетах допущение о том, что на участке такой цепи BANE происходит падение напряжения до 20%. Этот рекомендуемый метод поясняется в подразделе 6.2 главы F «традиционный метод» и при его использовании в данном примере оцениваемая величина тока замыкания составит

Нормативное максимальное время отключения
Стандарт IEC 60364-4-41 устанавливает максимальное время срабатывания защитных устройств, используемых в системах TN для защиты от косвенного прикосновения:
Для всех оконечных цепей с номинальным током не более 32 А максимальное время отключения цепи не должно превышать величин, указанных на рис. F13.
Для всех остальных цепей максимальное время отключения устанавливается равным 5 с. Эта величина обеспечивает селективность срабатывания защитных устройств, установленных в распределительных цепях.
F9
Примечание: В системах заземления TN использование УЗО может оказаться необходимым. Применение УЗО в системах TN-C-S означает, что на участке цепи, расположенном выше УЗО, защитный проводник и нулевой проводник должны быть разделены. Такое разделение обычно делается на вводе.


Uo(1) (В) T (с)

50 < Uo i 120

0.8

120 < Uo i 230

0.4

230 < Uo i 400

0.2

Uo > 400

0.1

(1) Uo - номинальное напряжение между фазой и землей
Рис. F13. Максимальное время отключения оконечных цепей переменного тока, рассчитанных на ток не более 32 А

Если защита должна обеспечиваться автоматическим выключателем, достаточно удостовериться в том, что ток замыкания будет всегда превышать величину уставки отключающего элемента (мгновенного действия или срабатывающего с выдержкой времени) по току срабатывания (Im).
Величина Ia может быть определена по время-токовой характеристике предохранителя. В любом случае если сопротивление контура Zs или Zc превышают определенное значение защита предохранителем не может быть выполнена.
Защита посредством автоматического выключателя (рис. F14)
Расцепитель автоматического выключателя мгновенного действия устранит короткое замыкание на землю в течение менее чем 0,1 с.
В результате этого будет всегда гарантировано автоматическое отключение питания в течение максимально допустимого времени, поскольку могут применяться все типы отключающих элементов (электромагнитные, электронные, мгновенного действия или действия с небольшой выдержкой): Ia = Im. Всегда необходимо учитывать максимальный допуск, разрешенный соответствующим стандартом. Поэтому для того чтобы быть уверенным в том, что отключение
произойдет в допустимое время, достаточно, чтобы ток короткого замыкания ^ илио.в-^0 ,
Zs Zc
определенный расчетом (или посредством оценки на месте эксплуатации), превышал уставку по току расцепителя мгновенного действия или порог срабатывания расцепителя с короткой задержкой срабатывания.
Защита посредством плавких предохранителей (рис. F15)
Величину тока Ia можно определить по время-токовой характеристике плавкого предохранителя. В любом случае защита не может быть обеспечена, если полное сопротивление цепи Zs или Zc превышает определенное значение.
Величина тока, гарантирующая правильное срабатывание плавкого предохранителя, может быть определена по время-токовой кривой соответствующего предохранителя. Ток короткого
замыканияопределенный выше, должен значительно превосходить величину,
необходимую для гарантированного срабатывания этого предохранителя. Как видно из рис. F15,

это условие наблюдается, когда


Рис. F1. Отключение системы TN автоматическим выключателем

Рис. F1i. Отключение системы TN плавкими предохранителями
Пример: Номинальное фазное напряжение сети составляет 230 В, а максимальное время отключения, взятое из графика на рис. F15 - 0,4 с. По этому же графику можно определить соответствующую величину тока Ia. Используя величины напряжения (230 В) и тока Ia, полные сопротивления контура или сопротивление петли фаза-ноль могут быть определены из
выражений. Эта величина сопротивления не должна превышаться и
для обеспечения успешного срабатывания плавких предохранителей должна быть существенно меньше.
Защита цепей TN-S посредством УЗО
Устройства защитного отключения должны применяться в тех случаях, когда:
Нельзя определить сопротивление контура с достаточной точностью (трудно оценить длины проводников и наличие металлических предметов рядом с проводкой).
Ток короткого замыкания настолько мал, что использование устройств максимальной токовой защиты не обеспечивает нормативного времени отключения.
Причина этого заключается в том, что уровень тока замыкания всегда значительно превышает их номинальный ток отключения, составляющий порядка нескольких ампер. На практике они часто устанавливаются на распределительных подстанциях низкого напряжения, и во многих странах автоматическое отключение оконечных цепей осуществляется устройствами защитного отключения.
3.4 Автоматическое отключение питания при втором замыкании в системе IT
В системе этого типа:
Электроустановка изолирована от земли или нейтральная точка ее источника питания соединена с землей через большое сопротивление.
Все открытые и внешние проводящие части заземляются с помощью заземлителя электроустановки.
Первое короткое замыкание
Когда происходит замыкание на землю, называемое «первым коротким замыканием», ток короткого замыкания очень мал, поэтому выполняется условие Id x RA С 50 В (см. раздел F3.2) и не может возникать опасных напряжений короткого замыкания.
В реальных условиях ток Id мал, и поэтому он не опасен ни для персонала, ни для
электроустановки.
Однако в такой установке:
должен осуществляться постоянный контроль уровня изоляции относительно земли в сочетании с подачей предупредительного сигнала (звукового и/или мигающего светового) в случае первого короткого замыкания (рис. F16).
обязательным является быстрое обнаружение и устранение первого короткого замыкания. Это позволит в полной мере реализовать преимущества системы заземления IT. Непрерывность подачи питания - важнейшее преимущество такой системы.
Для сети, состоящей из новых проводников длиной 1 км, (емкостное) сопротивление току утечки на землю Zf составляет порядка 3500 Ом на фазу. Тогда при нормальных условиях эксплуатации емкостный ток1 на землю составляет:
на фазу.
При замыкании фазы на землю, как показано на рис. F17, ток, проходящий через сопротивление заземлителя RnA, представляет собой векторную сумму емкостных токов в двух исправных фазах. Вследствие короткого замыкания напряжения в исправных фазах увеличились в 3 раз по сравнению с номинальным фазным напряжением, поэтому емкостные токи увеличиваются на ту же величину. Эти токи смещены друг относительно друга на 60о, поэтому при векторном сложении суммарный ток в данном примере составит 3 x 66 мА = 198 мА. Соответственно напряжение короткого замыкания Uf равно 0,198 x 5 x 103 = 0,99 В, что явно неопасно.
Ток в цепи замыкания на землю определяется векторным суммированием тока через резистор нейтрали Id1 (153 мА) и емкостного тока Id2 (198 мА).

В системе IT первое замыкание на землю не должно вызывать никаких отключений.

Рис. F16. Прибор контроля уровня изоляции фаз относительно земли, обязательный для применения в системе IT.
Поскольку открытые проводящие части электроустановки соединены непосредственно с землей, то сопротивление нейтрали Zct практически не влияет на возникновение напряжений прикосновения.

(1) В данном примере предполагается, что активный ток утечки на землю через изоляцию пренебрежимо мал.


Рис. F1,. Путь тока замыкания при первом коротком замыкании в системе IT

Одновременное существование двух замыканий на землю (если не на одной и той же фазе) является опасным и должно быть быстро устранено с помощью плавких предохранителей или автоматических выключателей.
(1) Based on the "conventional method" noted in the first example of Sub­clause 3.3.
Второе короткое замыкание
При втором коротком замыкании на другой фазе или нулевом проводе быстрое отключение питания становится обязательным. Устранение короткого замыкания осуществляется по-разному в каждом из следующих случаев:
1-ый случай
Он касается установок, в которых все открытые проводящие части соединены с общим защитным PE-проводником, как показано на рис. F18.
В этом случае заземлители не входят в контур тока замыкания, поэтому обеспечивается большой
уровень тока замыкания и применяются обычные устройства максимальной токовой защиты, т.е.
автоматические выключатели и плавкие предохранители.
Первое короткое замыкание может произойти в конце линии на удаленной части
электроустановки, а второе может вполне случиться на противоположном конце этой же
электроустановки.
По этой причине при расчетах величины уставки по току замыкания для устройств максимальной токовой защиты обычная практика заключается в удвоении полного сопротивления этой петли. Когда помимо трех фазных проводников система содержит нулевой проводник, то наименьшие токи короткого замыкания будут иметь место в том случае, если одно из двух коротких замыканий приходится на замыкание нулевого провода на землю (в схеме IT все четыре проводника изолированы от земли). Поэтому в четырехпроводных системах IT при расчетах уровней защиты
от короткого замыкания должно использоваться фазное напряжение, т.е., где
Uo = фазное напряжение
Zc = полное сопротивление цепи тока замыкания (рис. F3.3) Ia = токовая уставка на отключение.
Если нулевой провод не является распределенным, то при расчете величины тока короткого замыкания в качестве напряжения берется линейное напряжение, т.е.
Максимальное время отключения питания
Время отключения питания автоматическим выключателем зависит от типа схемы соединения с землей и от того, используются ли в рассматриваемой электроустановке отдельные заземлители или нет.
Отключение питания для системы IT зависит от того, как соединены между собой разные заземлители электроустановки и подстанции.
Для оконечных цепей, питающих электрооборудование номинальным током не более 32 А и имеющих открытые проводящие части, соединенные с заземлителем подстанции, максимальное время отключения цепи указано в таблице F8. Для других цепей в пределах той же группы соединенных между собой открытых проводящих частей максимальное время отключения питания составляет 5 с. Это обусловлено тем, что двойное замыкание в пределах этой группы приведет к току короткого замыкания аналогично тому, как в системе TN.
Для оконечных цепей, питающих электрооборудование номинальным током не более 32 А и имеющих открытые проводящие части, соединенные с отдельным заземлителем, электрически изолированным от заземлителя подстанции, максимальное время отключения цепи указано в таблице F11. Для остальных цепей в пределах той же группы не соединенных между собой открытых проводящих частей максимальное время отключения питания составляет 1 с. Это обусловлено тем, что любое двойное короткое замыкание, вызванное пробоем изоляции в этой группе и другим пробоем изоляции в другой группе, приведет к появлению тока короткого замыкания, величина которого будет ограничена разными сопротивлениями заземлителей аналогично тому, как в системе TN.


Рис. F . Отключение питания автоматическим выключателем в случае двойного короткого замыкания, когда открытые проводящие части соединены с общим защитным проводником.
Автоматический выключатель
В случае, показанном на рис. F18, должны быть определены уставки отключения мгновенные и с выдержкой времени для максимальной токовой защиты. Рекомендуемые выше времена отключения могут быть легко обеспечены.
Пример: Выбор и построение защиты от короткого замыкания, обеспечиваемой автоматическим выключателем NS 160, пригодным для отключения междуфазных замыканий, происходящих на концах рассматриваемых цепей (для случая, показанного на F18). Напоминание: Предполагается, что в системе IT две цепи, участвующие в междуфазном замыкании, имеют одинаковую длину, одинаковое сечение проводников, а защитные PE- проводники имеют такое же сечение, что и фазные проводники. В таком случае сопротивление петли замыкания (при использовании «традиционного метода», подраздел 6,2) будет в два раза больше того, которое рассчитано для одной из цепей в примере с системой TN, рассмотренном в подразделе 3.3 главы F.
Поэтому сопротивление петли 1мОм, где:
р = сопротивление (в мОм) медного проводника длиной 1 м и сечением 1 мм2. L = длина цепи в метрах a = площадь сечения проводника в кв. мм. FGHJ = 2 x 22,5 x 50/35 = 64,3 мОм.
Сопротивление контура B, C, D, E, F, G, H, J составит 2 x 64,3 = 129 мОм. Таким образом, ток короткого замыкания составит 0,8 x x 230 x 103/129 = 2470 А.
Плавкие предохранители
Ток Ia, при котором плавкий предохранитель должен гарантированно сработать в течение времени, указанного выше, можно определить с помощью рабочих кривых предохранителя, как это показано на рис. F15.
Указанный ток должен быть значительно меньше токов замыкания, рассчитанных для рассматриваемой цепи.
Автоматические выключатели дифференциального тока
В особых случаях необходимо использовать автоматические выключатели дифференциального тока. При этом защита от косвенного прикосновения может быть достигнута применением в каждой цепи по одному такому выключателю.
2-ой случай
Он касается открытых проводящих частей, которые заземляются или отдельно (каждая часть имеет собственный заземлитель) или отдельными группами (один заземлитель на каждую группу).
Пример (рис. F18)
Уровни тока и защитные меры зависят от используемой коммутационной аппаратуры и плавких предохранителей.
Если все открытые проводящие части не соединены с общей системой заземления, тогда можно допустить, чтобы второе замыкание на землю происходило в другой группе или в отдельно заземленном оборудовании. Помимо защиты, описанной для случая 1, требуется дополнительная защита в виде УЗО, устанавливаемого на автоматический выключатель, который контролирует каждую группу и каждую отдельно заземленную единицу оборудования.
Причина такого требования заключается в том, что заземлители отдельных групп «соединены» через землю. Поэтому ток при междуфазном замыкании, проходящий через заземление, будет обычно ограничен по величине сопротивлениями контакта заземлителей, что делает защиту посредством применения устройств максимальной токовой защиты ненадежной. Поэтому необходимо использовать более чувствительные УЗО, при этом номинальный ток срабатывания УЗО должен явно превосходить тот, который имеет место при первом коротком замыкании (рис. F19).


Емкость утечки, Ток первого замыкания, мкФ A

1

0.07

5

0.36

30

2.17

Примечание: 1 мкФ соответствует емкости утечки 4-проводного кабеля длиной 1 км
Рис. F1i. Соответствие между емкостью утечки на землю и током первого замыкания
В случае второго замыкания, происходящего в группе, имеющей общую систему заземления, максимальная токовая защита срабатывает так, как описано выше для случая 1. Примечание 1: См. также главу G,подраздел 7.2 «Защита нулевого проводника». Примечание 2: В трехфазных четырехпроводных электроустановках максимальная токовая защита в нулевом проводнике иногда обеспечивается с помощью трансформатора тока с кольцевым сердечником, устанавливаемым на одножильный нулевой проводник (рис. F20).


Рис. F20. Применение УЗО, когда в системе IT открытые проводящие части заземлены по отдельности или группой

Сверхнизкое напряжение используется там, где встречаются большие риски: плавательные бассейны, переносные лампы, и другие переносные бытовые электроприборы для использования вне помещений.
3.5 Меры защиты от прямого или косвенного прикосновения без автоматического отключения питания
Применение системы БСНН (безопасного сверхнизкого напряжения)
Системы БСНН применяются в тех случаях, когда эксплуатация электрического оборудования представляет серьезную опасность (плавательные бассейны, парки с аттракционами и д.) Данная мера основана на подаче питания сверхнизкого напряжения от вторичных обмоток изолирующих (разделительных) трансформаторов, специально разработанных в соответствии с национальными или международным (IEC 60742) стандартами. Уровень импульсного напряжения, выдерживаемого изоляцией между первичной и вторичной обмотками, является очень высоким. Иногда между этими обмотками устанавливается заземленный металлический экран. Напряжение на вторичной обмотке никогда не превышает эффективного значения 50 В. Три условия эксплуатации должны соблюдаться для того, чтобы обеспечить адекватную защиту от косвенного прикосновения:
Токоведущие проводники в системе БСНН не должны соединяться с землей
Открытые проводящие части оборудования, питающегося от системы БСНН не должны соединяться с землей, другими открытыми проводящими частями или внешними проводящими частями.
Все токоведущие части цепей системы БСНН и других цепей более высокого напряжения должны быть разделены расстоянием, равным по крайней мере расстоянию между первичной и вторичной обмотками безопасного разделяющего трансформатора.

Эти меры требуют того, чтобы:
В цепях системы БСНН использовались проводники, предусмотренные исключительно для них, если только в этих цепях не используются кабели, изолированные с учетом наивысшего напряжения других цепей
Штепсельные розетки для системы БСНН не имели заземляющего контакта. Вилки и розетки для системы БСНН должны быть специальными с тем, чтобы исключить возможность непреднамеренного подключения к другому уровню напряжения.
Примечание: В нормальных условиях, когда БСНН менее 25 В, нет необходимости предусматривать защиту от прямого прикосновения. Конкретные требования рассмотрены в главе N, раздел 3 «Специальные места».
Использование ЗСНН (заземленной цепи системы БСНН) (рис. 21)
Система ЗСНН предназначена для общего применения там, где низкое напряжение необходимо или предпочтительно по причинам безопасности, за исключением мест повышенного риска, указанных выше. По концепции она аналогична системе БСНН за исключением того, что вторичная цепь заземлена в одной точке.
Стандартом IEC 60364-4-41 точно определены особенности и преимущества применения системы ЗСНН. Защита от прямого прикосновения обычно не требуется, если электрооборудование находится в зоне действия системы уравнивания потенциалов и номинальное напряжение не превышает 25 В переменного тока при условии, что оборудование нормально эксплуатируется только в сухих помещениях и где ожидается большая площадь контакта человеческого тела с частями, могущими оказаться под напряжением. Во всех остальных случаях, когда не предусмотрена защита от прямого прикосновения, максимально допустимым напряжением является 6 В переменного тока.

Рис. F2 . Подача низкого напряжения от безопасного разделяющего трансформатора

Электрическое разделение цепей применяется для относительно небольших длин кабелей и высоких уровней сопротивления изоляции. Его предпочтительно использовать для индивидуального электроприбора.
Система ФСНН (функционального сверхнизкого напряжения)
В тех случаях, когда по условиям эксплуатации (функционирования) электроустановки используется напряжение 50 В или менее, и при этом выполняются не все требования, касающиеся применения систем БСНН и ЗСНН, то для обеспечения защиты от прямого и косвенного прикосновений должны применяться соответствующие меры, описанные в стандарте IEC 60364-4-41, с учетом местоположения и использования этих цепей. Примечание: Такие условия могут, например, иметь место, когда цепь содержит оборудование, недостаточно изолированное относительно цепей с более высоким напряжением (трансформаторы, реле, дистанционные переключатели, контакторы и т.п.).
Электрическое разделение цепей (рис. 22)
Принцип электрического разделения цепей (обычно однофазных) для целей безопасности базируется на следующих соображениях.
Два проводника от незазезмленной однофазной вторичной обмотки разделяющего трансформатора изолируются от земли.
Если произошло прямое прикосновение к одному проводнику, то через человека, совершившего это, протечет лишь небольшой ток через землю и обратно к другому проводнику через свойственную этому проводнику емкость относительно земли. Поскольку емкость проводника относительно земли очень мала, то ток обычно ниже уровня ощущения. С увеличением длины кабеля цепи ток прямого прикосновения будет постепенно возрастать до величины, при которой произойдет опасное поражение электрическим током.
Даже если короткая длина кабеля предотвращает какую-либо опасность от емкостного тока, низкая величина сопротивления изоляции относительно земли может привести к опасности, поскольку в этом случае ток пройдет через человека, коснувшегося токоведущей части, землю и обратно к другому проводнику через низкое сопротивление изоляции этого проводника относительно земли.
По этим причинам в системах разделения необходимо использовать относительно короткие хорошо изолированные кабели.

Рис. F2і. Безопасное питание от разделяющего трансформатора класса II
Специально для этой цели были разработаны трансформаторы с высокой степенью изоляции между первичной и вторичной обмотками или с эквивалентной защитой, например, заземленным металлическим экраном, установленным между этими обмотками. Конструкция такого трансформатора соответствует требованиям изоляции класса II.

Как указывалось выше, для успешной реализации этого принципа требуется, чтобы:
Ни один проводник или открытая проводящая часть вторичной цепи не были соединены с землей,
Длина кабелей, подключенных к вторичной обмотке, должна быть ограничена во избежание больших значений емкости ,*

*В стандарте IEC 364-4-41 рекомендуется, чтобы произведение номинального напряжения цепи в вольтах и длины проводки в метрах не превышало 100000 и чтобы длина проводки не превышала 500 м.
Было обеспечено большое сопротивление изоляции кабелей и бытовых электроприборов. Эти условия обычно ограничивают применение этой меры безопасности отдельным бытовым электроприбором.
В случае, когда от разделяющего трансформатора питаются несколько электроприборов, необходимо следить за соблюдением следующих требований:
Открытые проводящие части всех электроприборов должны быть соединены изолированным защитным проводником, но не соединены с землей.
Штепсельные розетки должны иметь защитный (заземляющий) контакт. Такой защитный контакт используется в этом случае только для того, чтобы обеспечить соединение между собой всех открытых проводящих частей.
В случае второго короткого замыкания максимальная защита от сверхтока должна обеспечить автоматическое отключение в тех же условиях, которые требуются для заземления энергосистемы по схеме IT.
Оборудование класса II
Такие бытовые электроприборы также называются электроприборами с «двойной изоляцией», поскольку в бытовых электроприборах класса II помимо основной изоляции используется дополнительная изоляция (рис. F23). Открытые проводящие части бытового электроприбора класса II не должны соединяться с защитным проводником:
Условное обозначение:

Большая часть переносного или полустационарного оборудования, определенные лампы и некоторые типы трансформаторов проектируются с двойной изоляцией. Важно соблюдать особую осторожность при использовании оборудования класса II и регулярно и достаточно часто проверять выполнение требований класса II (отсутствие повреждений внешней оболочки и др.). Электронные устройства, радио и телеприемники имеют уровни электробезопасности, эквивалентные классу II, но формально они не относятся к электроприборам класса II.
Дополнительная изоляция электроустановок: более подробно необходимые меры для обеспечения дополнительной изоляции в процессе монтажа электроустановок описаны в стандарте IEC 60364-4-41(подпункт 413-2) и некоторых национальных стандартах, например во французском стандарте NF C 15-100.

Рис. F23. Принцип обеспечения изоляции класса II

В принципе, обеспечение электробезопасности посредством размещения проводящих частей, к которым возможен одновременный доступ, вне зоны досягаемости или установки ограждающих барьеров требует также непроводящего пола и поэтому является непростой задачей.
Простым примером является размещение кабеля в ПВХ (поливинилхлоридных) трубах. Описаны также способы изоляции для распределительных щитов.
Для распределительных щитов и аналогичного оборудования, в стандарте IEC 60439-1 изложен перечень требований к так называемой «полной изоляции», эквивалентной классу II
Во многих национальных стандартах некоторые кабели рассматриваются как эквивалентные классу II.
Размещение вне зоны досягаемости или установка барьеров
С помощью этих средств можно достичь крайне низкой вероятности прикосновения к открытой проводящей части, находящейся под напряжением, при одновременном касании внешней проводящей части, находящейся под потенциалом земли (рис. F24). На практике эта мера может применяться лишь в сухих помещениях и реализуется при соблюдении следующих условий:
Пол и стена помещения должны быть непроводящими, т.е. в любой точке сопротивление относительно земли должно быть
> 50 кОм (напряжение электроустановки = 500 В)
> 100 кОм (500 V < напряжение электроустановки С 1000 В)
Сопротивление измеряется с помощью приборов типа мегомметр (ручной генератор или электронный прибор с батарейным питанием) между электродом, размещенным на полу или приставленным к стене, и землей (т.е. ближайшим защитным заземлителем). Давление на контрольную площадь электрода должно быть одинаковым при всех испытаниях. Различные производители измерительных приборов предлагают специальные электроды для своих собственных приборов, поэтому необходимо обращать внимание на то, чтобы используемые электроды соответствовали тем, которые входят в комплект данного измерительного прибора
Незаземленные эквипотенциальные камеры относят к специальным электроустановкам (лабораториям и др.) и их практическая реализация связана с рядом трудностей.
Незаземлённые эквипотенциальные камеры
В такой схеме все открытые проводящие части, включая пол* , соединяются проводниками достаточно большого сечения с тем, чтобы не было значительного различия потенциалов между двумя точками. Пробой изоляции между токоведущим проводником и металлическим корпусом электроприбора приведет к тому, что напряжение в этой «клетке» повысится до фазного напряжения, но ток короткого замыкания протекать не будет. В этих условиях человек, входящий в такую камеру, окажется в опасности (поскольку он или она ступит на пол, находящийся под напряжением).
Размещение оборудования и барьеров должно быть таким, чтобы исключалась возможность прикосновения человека одновременно к двум открытым проводящим частям или к открытой проводящей части и внешней проводящей части.
Открытый защитный проводник не должен вводиться в рассматриваемую камеру.
Входы в такую камеру должны быть устроены так, чтобы входящие в нее люди не подвергались опасности. Например, человек, стоящий на проводящем полу за пределами этой камеры, не должен быть способен дотянуться через дверной проем до открытой проводящей части, допустим до выключателя освещения, установленного, например, в промышленной чугунной распределительной коробке.

Рис. F2'. Защита размещением вне зоны досягаемости и установкой непроводящих барьеров
Для защиты персонала от такой опасности должны быть приняты соответствующие меры предосторожности (например, непроводящий пол на входе и др.). Кроме того, требуются специальные защитные устройства для обнаружения пробоя изоляции в случае отсутствия значительного тока замыкания.

 

*Внешние проводящие части, входящие в эквипотенциальное пространство (или выходящие из него), например, водопроводные трубы и др., должны быть заключены в соответствующий изоляционный материал и исключены из данной эквипотенциальной сети, поскольку где-то в другом месте данной электроустановки такие части могут быть соединены с защитными (заземленными) проводниками.


Рис. F2 . Эквипотенциальное соединение всех одновременно досягаемых открытых проводящих частей



 
« Ремонт электрооборудования распредустройств до 10 кВ   Схемы управления и сигнализации воздушных и масляных выключателей »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.