Сьогодні нами зацікавилися лічильник переглядів разів Залишайтеся з нами, ми працюємо для Вас! (команда туристичного рафтингу "По Тисі разом"

ЗАХИСТ від ураження струмом

ПЗВ.   Пристрій захисного відклуючення, принцип дії, схеми включення та характеристики УЗО.

Захисне відключення - електрозахисних міра, заснована на застосуванні швидкодіючих комутаційних апаратів, що відключають живлення електроустановки при виникненні в ній струму витоку на землю, або на захисний провідник, яке могло бути викликано ненавмисним включенням людини в електричний ланцюг.

Пристрої, що реалізують захисне відключення, згідно з чинним ГОСТ Р 53312-2009 називаються пристроями захисного відключення (УЗО).

В основі дії захисного відключення як електрозахисного засобу лежить принцип обмеження (за рахунок швидкого відключення) тривалості протікання струму через тіло людини при ненавмисному дотику його до елементів електроустановки, що знаходяться під напругою.

На малюнку 1.1 представлені граничні криві змінного струму промислової частоти (повідомлення Міжнародної енергетичної комісії (МЕК) 479, глава 2, 3-е видання 1994 роки), що характеризують вплив електричного струму на людину в залежності 

від тривалості часу його протікання. Необхідні пояснення до малюнка 1.1 наведені в таблиці 1.1.


граничні криві змінного струму промислової частоти



Таблиця 1.1 Вплив електричного струму на організм людини
Позначення інтервалу АС змінного струму
Граничне значення струму в інтервалі
фізіологічний вплив
1
2
3
АС-1
до 0,5 мА (пряма а)
Зазвичай без відчутного впливу
АС-2
від 0,5 мА до ламаної лінії b
Зазвичай без шкідливого фізіологічного впливу
АС-3
від ламаної лінії b до кривої c1
Зазвичай без органічного ушкодження. Можлива судома м'язів і проблеми з диханням, якщо струм протікає довше 2 с. Порушення серцевої діяльності без фібриляції серцевого м'яза спостерігається тільки при більш тривалому часу протікання і при більш високих значеннях струму
АС-4
вище кривої c1
Збільшується ймовірність виникнення таких небезпечних патологічних явищ, як зупинка дихання і важкі опіки
АС-4-1
c1-c2
Імовірність виникнення фібриляції серцевого м'яза 5%
АС-4-2
c2-c3
Імовірність виникнення фібриляції серцевого м'яза приблизно 50%
АС-4-3
вище кривої c3
Імовірність виникнення фібриляції серцевого м'яза вище 50%



Головним чинником, що обумовлює відсутність смертельного результату при ураженні людини електричним струмом, є малий час протікання електричного струму.

У спеціальній літературі наводиться значення гранично допустимого твори струму, що протікає по тілу людини, і часу його протікання, рівного 70 мА-с. При значеннях опору тіла людини 2000 Ом і напруги дотику 230 В величина струму, що протікає по тілу, складе 230/2000 = 0,115 А. Час протікання струму в цьому випадку не повинно перевищувати значення 0,6 с. У разі використання ПЗВ з номінальним відключає диференціальним струмом, рівним lΔn = 30 мА (рис. 1.1), значення часу відключення при торканні людиною токоведущего провідника зазвичай знаходиться в межах від 10 до 30 мс, що гарантує високу ступінь безпеки.

ГОСТ Р 505713-94 (стандарт МЕК 60 364-4-41) встановлює вимоги щодо забезпечення захисту від ураження електричним струмом при експлуатації будівель. Цей захист здійснюється застосуванням заходів, які повинні:

а) запобігти можливість протікання струму через тіло людини (ізоляція струмоведучих частин, рівняння потенціалів і інші);

б) обмежити величину струму, що протікає через тіло людини, до безпечного значення, шляхом використання систем безпечної наднизької напруги;

в) швидко відключити несправний електрообладнання від джерела живлення (запобіжники, автоматичні вимикачі, УЗО).

Відповідно до 413-м розділом МЕК 60 364-4-41 заходами для забезпечення захисту від непрямого дотику є:

- автоматичне відключення живлення за певний час (найбільший час, протягом якого має відбутися автоматичне відключення джерела живлення, нормується виходячи з даних про вплив електричного струму на організм людини (рис. 1.1));

- застосування електроустаткування класу II або з рівноцінною ізоляцією;

- застосування ізолюючих (непровідних) приміщень, зон, майданчиків;

- використання незаземленої системи місцевого зрівнювання потенціалів;

- електричне розділення кіл (за допомогою розділового трансформатора або джерела живлення, рівноцінного йому за ступенем забезпечення електробезпеки).

Захист за допомогою автоматичного відключення живлення у встановлений час може бути використана в системах заземлення типів TN, TT і IT.

Відповідно до ГОСТ Р50571.2.94 (МЕК 364-3-93) в позначенні системи заземлювального пристрою перша буква I або Т характеризує режим нейтралі трансформатора (генератора). Буква I означає, що мережа з ізольованою нейтраллю (нейтраль трансформатора ізольована від землі або пов'язана з землею через дуже великий опір або розрядник). Буква Т означає, що нейтраль трансформатора має глухе заземлення.

Друга літера в позначенні системи характеризує тип з'єднання з землею неструмоведучих частин (корпусу) електроустановки, доступних для дотику, які можуть виявитися випадково під напругою. Буква Т означає пряме з'єднання відкритих провідних частин (корпусів) електроустановки з землею без зв'язку їх з нульовим багаторазово заземленим проводом, без зв'язку їх з нейтраллю трансформатора.

Буква N вказує на приєднання неструмоведучих частин (корпусів) електроустановки з заземленою нейтраллю (з нульовим багаторазово заземленим проводом) за допомогою PEN- або PE-провідників.

Наступні букви характеризують пристрій нульового захисного і нульового робочого провідників. Буква С означає, що функції нульового захисного і нульового робочого провідників об'єднані в одному провіднику (PEN-провіднику), буква S - функції нульового захисного і нульового робочого провідника забезпечуються роздільними провідниками (табл. 1.2).

Умовні графічні зображення на електричних схемах нульових робочих і нульових захисних провідників наведені в таблиці 1.2.


Таблиця 1.2 Умовні графічні зображення на електричних схемах нульових робочих і нульових захисних провідників
Графічне зображення
Найменування провідника

Нульовий робочий провідник (N)
Нульовий захисний провідник (РЕ)
Суміщений нульовий робочий і нульовий захисний провідник (РЕN)






Система заземлення TN-S в трифазних мережах змінного струму

Мал. 1.2. Система заземлення TN-S в трифазних мережах змінного струму

Система заземлення та занулення TN-S має N-провідник і PE-провідник, які працюють окремо в усій системі. У цій системі пристрій захисного відключення може встановлюватися в будь-якій точці мережі. Однак при цьому в трифазних мережах змінного струму для реалізації системи TN-S потрібно у всій мережі з глухо заземленою нейтраллю з занулением від трансформатора (генератора) до електроприймача застосовувати п'ятипровідні лінії (рис. 1.2). Це робить систему TN-S дорожчий і складною. 

Провідник N, що вводиться всередину електроустановки, підключається до нейтральної точки навантаження з метою вирівнювання напруги на фазах навантаження і для каналізації робочого струму в нульовому проводі. РЕ-провідник підключається до корпусу навантаження і є нульовим захисним провідником.

Система заземлення та занулення TN-CS є комбінацією систем заземлення TN-C і TN-S, в якій PEN-провідник використовується тільки в мережі загального користування. В якійсь точці мережі PEN-провідник розділяється на два провідника РЕ-провідник і N-провідник. Після точки поділу РЕ- і N-провідники з'єднувати (об'єднувати) забороняється, N-провідник ізолюється від корпуса, при цьому передбачаються роздільні затиски або шини для РЕ-провідника і N-провідника. Поділ PEN-провідника в системі TN-CS зазвичай здійснюється на вводі в електроустановку. У точці поділу PEN-провідник заземлюється на повторний контур заземлення (рис. 1.3).

До PEN-провіднику ставляться такі вимоги в системі TN-CS:

- перетин мідного провідника має бути не менше 10 мм 2;

- перетин алюмінієвого провідника має бути не менше 16 мм 2;

- електроустановки з PEN-провідником не повинні бути оснащені УЗО, що реагують на диференційний струм. Пристрої захисного відключення можуть бути встановлені тільки після поділу PEN-провідника з боку електроприймачів.

Слід зазначити, що система TN-CS є найбільш перспективною для практичного застосування, так як вона дозволяє застосувати ПЗВ при використанні роздільних РЕ- і N-провідників, що дає можливість забезпечити більш високий рівень електробезпеки в порівнянні з системою TN-С, а в існуючих електричних мережах не потрібно реконструкція.

В системі заземлення TT нейтраль трансформатора або генератора глухо заземлена, а відкриті струмопровідні частини корпусу обладнання приєднані до заземлювача, незалежного від заземлювача нейтралі джерела живлення (рис. 1.4). У даній системі заземлення виконуються без зв'язку між собою, таких пристроїв може бути кілька. Ця система застосовується в електромережах напругою 110 кВ і вище, коли електроенергія передається на великі відстані по трехпроводной трифазної лінії, а заземлення виконуються «власні» на кожній підвищує або понижувальної підстанції.

Система заземлення TN-С і TN-CS в трифазних мережах змінного струму

Мал. 1.3. Система заземлення TN-С і TN-CS в трифазних мережах змінного струму

У деяких випадках за ГОСТ Р50669 рекомендується використовувати цю систему при проектуванні, монтажі та експлуатації електроустановок будівель і приміщень з металу (кіоски, павільйони і т. П.), Де існує металева зв'язок між джерелом і електроприймачем. Це правило поширюється і на електроприймачі пересувних установок від пересувних автономних джерел живлення, де є металева зв'язок корпусів електрообладнання.

Захист від надструмів, використовувана в мережах системи ТТ, TN та IT, в частині забезпечення електробезпеки має ряд технічних недоліків, наприклад:

а) в ряді випадків доводиться обмежувати потужність споживання електроприймачів для того, щоб забезпечити потрібне опір заземлювального пристрою RA або повного опору кола замикання ZA;

Система заземлення ТТВ трифазних мережах змінного струму

Мал. 1.4. Система заземлення ТТВ трифазних мережах змінного струму

б) якщо значення ZA або RA в місці пошкодження недостатньо малі, то на відкритих провідних частинах може з'явитися небезпечна напруга дотику. При невеликому значенні струму пошкодження час відключення велике. Протягом цього часу на відкритої провідної частини присутня небезпечна напруга дотику, а захисний провідник здійснює винесення потенціалу на інші відкриті провідні частини;

в) в мережах системи TN-C на відкритих провідних частинах з'являється фазна напруга в випадках:

- заміни провідника PEN на фазний;

- обриву провідника PEN;

г) при заміні апарату захисту на апарат з великим номінальним струмом, виконаної не мають відповідної кваліфікації персоналом, час відключення пошкодженої ділянки може перевищувати допустимий, або відключення може взагалі не відбутися;

д) захист від безпосереднього дотику до струмоведучих частин не забезпечується.

Крім того, виконання вимог, що забезпечують електробезпеку в мережі системи ТТ за допомогою запобіжників або автоматичних вимикачів, практично не піддається реалізації. Тому в

таких мережах повинні використовуватися УЗО. У свою чергу, в мережах систем TN та IT з введенням в дію стандарту МЕК 60 364-4-41 посилюються вимоги до часу відключення захисними апаратами пошкодженої ділянки мережі. Для випадків, коли реалізація збільшення перерізів провідників утруднена, стандарт чітко визначає альтернативне рішення - використання УЗО.

Пристрій захисного відключення є превентивним електро- трозащітним заходом і в поєднанні з сучасними системами заземлення (TN-S, TN-CS, ТТ) забезпечує високий рівень електробезпеки при експлуатації електроустановок.

Принцип роботи ПЗВ полягає в тому, що воно постійно контролює вхідний сигнал і порівнює його з наперед заданою величиною (уставкой). Якщо вхідний сигнал перевищує уставку, то пристрій спрацьовує і відключає захищену електроустановку від мережі. В якості вхідних сигналів пристроїв захисного відключення використовують різні параметри електричних мереж, які несуть в собі інформацію про умови ураження людини електричним струмом.

Все УЗО по виду вхідного сигналу класифікують на кілька типів (рис. 1.5).

Класифікація ПЗВ з вигляду вхідного сигналу

Мал. 1.5. Класифікація ПЗВ з вигляду вхідного сигналу

Крім того, УЗО можуть класифікуватися за іншими критеріями, наприклад, за конструктивним виконанням.

Основними елементами будь-якого пристрою захисного відключення є датчик, перетворювач і виконавчий орган.

Принцип дії УЗО диференціального типу заснований на застосуванні електромагнітного векторного суматора струмів - диференціального трансформатора струму. Порівняння поточних значень двох і більше (в чотирьохполюсних УЗО - чотирьох) струмів по амплітуді і фазі найбільш ефективно, т. Е. З мінімальною похибкою, здійснюється електромагнітним шляхом - за допомогою диференціального трансформатора струму (рис. 1.6).

Конструктивно диференціальні ПЗВ поділяються на два типи:

- електромеханічні УЗО, функціонально не залежать від напруги живлення. Джерелом енергії, необхідної для функціонування таких УЗО - виконання захисних функцій, включаючи операцію відключення, є сам вхідний сигнал - диференційний струм, на який воно реагує;

- електронні УЗО, функціонально залежні від напруги живлення. Їх механізм для виконання операції відключення потребує енергії, одержуваної або від контрольованої мережі, або від зовнішнього джерела.

Застосування пристроїв, функціонально залежних від напруги живлення, більш обмежена в силу їх меншою надійності і схильності впливу зовнішніх факторів. Однак основною причиною меншого поширення таких пристроїв є їх непрацездатність при часто зустрічається і найбільш небезпечною за умовами ймовірності електропоразки несправності електроустановки, а саме - при обриві нульового провідника в ланцюзі до УЗО у напрямку до джерела живлення. В цьому випадку електронне УЗО, не маючи харчування, не функціонує, а на електроустановку по фазному провіднику виноситься небезпечний для життя людини потенціал.

До магнітопровода трансформатора струму електромеханічного ПЗВ пред'являються надзвичайно високі вимоги щодо якості: висока чутливість, лінійність характеристики намагнічування, температурна і тимчасова стабільність і т. Д. З цієї причини для виготовлення магнітопроводів трансформаторів струму, які застосовуються при виробництві УЗО, використовується спеціальне високоякісне аморфне (некристалічні) залізо.

Найважливішим функціональним блоком УЗО (рис. 1.6) є диференційний трансформатор струму 1. У абсолютній більшості УЗО, вироблених і експлуатованих в даний час в усьому світі, в якості датчика диференціального струму використовується саме трансформатор струму. У літературі з питань конструювання і застосування УЗО цей трансформатор іноді називають трансформатором струму нульової послідовності (ТТНП), хоча поняття «нульова послідовність» може бути застосовано тільки до трифазних ланцюгах і використовується при розрахунках несиметричних режимів багатофазних ланцюгів.

Пусковий орган (пороговий елемент) 2 виконується, як правило, на чутливих магнітоелектричних реле прямої дії або електронних компонентах. Виконавчий механізм 3 включає в себе силову контактну групу з пружинним механізмом приводу.

У нормальному режимі, при відсутності диференціального струму - струму витоку, в силовому ланцюзі по провідниках, що проходить крізь вікно муздрамтеатру і створює зустрічно включені первинні обмотки диференціального трансформатора струму 1, протікає робочий струм навантаження I1 = I2. Струм I1 протікає у напрямку до навантаження, I2 - від навантаження.

Рівні струми в зустрічно включених обмотках наводять в магнітному осерді трансформатора струму, рівні за значенням, але протилежно направлені магнітні потоки Ф1 і Ф2. Результуючий магнітний потік виявляється рівним нулю, отже, струм у вторинній обмотці диференціального трансформатора також буде відсутній. При цьому пусковий орган 2 знаходиться в стані спокою.

При дотику людини до відкритих струмопровідних частин або до корпусу електроприймача, який в результаті пробою ізоляції опинився під напругою, по фазного провідника через УЗО, крім струму навантаження I1, потече додатковий струм ΔI (струм витоку), який є для трансформатора струму диференціальним (різницевим). Нерівність струмів в первинних обмотках - I1 + ΔI в фазному провіднику і I2 = I1 в нульовому робочому провіднику - викликає небаланс магнітних потоків і, як наслідок, виникнення у вторинній обмотці трансформованого диференціального струму. Якщо цей струм перевищує задане значення струму порогового елемента пускового органу 2, останній спрацьовує і впливає на виконавчий механізм 3. Виконавчий механізм, який зазвичай складається з пружинного приводу, спускового механізму і групи силових контактів, розмикає електричний ланцюг. В результаті захищається УЗО електроустановка знеструмлюється. 


Структурна схема і принцип дії УЗО

Мал. 1.6. Структурна схема і принцип дії УЗО

Немає коментарів:

Дописати коментар