Методы защиты в аварийных режимах

Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей металлических нетокопроводящих частей, которые могут оказаться под напряжением в аварийной ситуации.

Действие защитного заземления заключается в снижении до безопасной величины напряжения прикосновения, вызванного замыканием фазы на корпус.

Применение заземления является обязательным при напряжении переменного тока 380 В и выше, при напряжении постоянного тока 440 В и выше. В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных помещениях, а также в наружных установках заземление обязательно при напряжении 42 В и выше переменного тока и 110 В и выше – для постоянного тока. Допустимые значения сопротивления заземления приведены в Приложении С. Оно эффективно в сетях до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В – как с изолированной, так и с заземленной нейтралью.

Конструктивно защитное заземление представляет собой совокупность заземлителя и проводников, соединяющих с ним заземленные части электрического оборудования (рис. 7.1). Заземлитель размещается в почве для хорошего электрического контакта, он может быть естественным или искусственным. В роли естественных заземлителей используют различные металлические конструкции, одновременно выполняющие строительные или технологические функции.

Искусственными заземлителями являются специально сконструиро-ванные металлоконструк-ции. Правилами эксплуа-тации ЭУ в первую очередь предусмотрено использова-ние естественных заземли-телей.

 

Рис. 7.1 – Конструкция защитного заземления: 1 – соединительная лента, 2 – заземлитель

 

Конструкции защитных заземлений должны соответствовать следующим требованиям: корпуса к магистралям присоединяются только параллельно, а магистраль следует присоединять к заземлителю не менее чем в двух точках, присоединения проводов к корпусам оборудования выполняется сваркой или «под болт».

В зависимости от места размещения заземлителя относительно заземляемого оборудования различают два типа заземляющих устройств: выносное и контурное.

Рис. 7.2 – Типы заземляющих устройств: а – контурное заземление, б – выносное заземление; 1 – заземлители, 2 – заземляющие проводники, 3 – оборудование, 4 – производственные здания

 

При контурном заземлении (рис. 7.2, а) заземлители размещают по периметру и внутри площадки, на которой находится оборудование, подлежащее защите. Во время замыкания на корпус ток стекает в землю, образуя повышенный относительно прилегающих территорий электрический потенциал внутри площадки. Но при контакте работника с корпусом под напряжением ток, проходящий через тело человека, значительно меньше, чем при выносном заземлении.

При выносном заземлении (рис. 7.2, б) заземлители вынесены за пределы площадки, на которой размещено электрическое оборудование, или сосредоточены на некоторой части этой площадки, вследствие чего не вся территория является защищенной. В данном случае защитное заземление защищает от поражения только благодаря малому сопротивлению заземления. Используется выносное заземление только при малых токах замыкания на землю в установках до 1000 В

Защитное зануление – преднамеренное электрическое соединение с нулевым электрическим проводом металлических нетокопроводящих частей, которые могут оказаться под напряжением в аварийной ситуации. Применяется в трехфазных четырехпроводных электрических сетях до 1000 В с глухозаземленной нейтралью (рис. 7.3).

 

Рис. 7.3 – Схема защитного зануления: 1 – оборудование, 2 – плавкие предохранители

 

Нулевой защитный проводник – это проводник, соединяющий зануляемое оборудование с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом.

Зануление имеет два защитных действия – быстрое автоматическое отключение установки от сети и снижение напряжения зануленных металлических нетоковедущих частей, оказавшихся под напряжением относительно земли в результате замыкания фазы на корпус. Принцип действия зануления – превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание, автоматически отключающее поврежденную электроустановку от сети питания.

Пусть при повреждениии изоляции происходит пробой фазы на корпус, что приводит к появлению на нем фазного напряжения. Тогда ток короткого замыкания (І_к) проходит через обмотки трансформатора, фазный провод, плавкий предохранитель, корпус установки, нулевой провод и снова обмотки трансформатора. Поскольку сопротивление цепи прохождения тока при коротком замыкании малое, ток является достаточным, чтобы вывести из строя плавкий предохранитель, отключив поврежденный участок.

Кроме плавких предохранителей для отключения фазы также используются магнитные пускатели с встроенной тепловой защитой или автоматы, осуществляющие защиту одновременно от токов короткого замыкания и перегрузки. Защита может срабатывать на ток или тепло, или и то и другое вместе. Время с момента появления напряжения на корпусе до момента отключения установки от электросети составляет 5 – 7 с при защите установки плавкими предохранителями и 1 – 2 с при защите автоматами.

В сетях, где применяют зануление, нельзя заземлять корпуса электроустановок без их зануления, поскольку в случае замыкания фазы на корпус заземленной, но не зануленной установки под напряжением окажутся корпуса всех других зануленных электроустановок. Однако дополнительное заземление зануленных электроустановок не запрещается, поскольку оно повышает надежность заземления нулевого провода.