Защитные меры в электроустановках: применение малых напряжений, эл. разделение сетей, защитное отключение

§ Электрическое разделение сетей

Разветвленная сеть большой протяженности имеет значитель­ную емкость и небольшое активное сопрот. изоляции от­носительно земли. Ток замыкания на зем­лю в такой сети может достигать значит. величины. Поэто­му однофазное прикосновение всети даже с изолированной нейт­ралью явл-ся опасным.

Если единую, сильно разветвленную сеть с большой емко­стью и малым сопротивлением изоляции разделить на ряд не­больших сетей такого же напряжения, которые будут обладать незначительной емкостью и высоким сопротивлением изоляции, то опасность поражения резко снизится. Обычно электрическое разделение сетей осуществляется пу­тем подключения отдельных электроприемников через раздели­тельный трансформатор, питающийся от основной разветвленной сети. А также разделение разветвленной сети на несколько приблизительно одинаковых несвязанных сетей.

Для разделения сетей могут применяться не толькотрансфор­маторы, но и преобразователи частоты и выпрямительные уста­новки, которые должны связываться с питающей их сетью толь­ко через трансформатор. В сетях напряжением выше 1000 В принимаются другие защит­ные меры, например компенсация емкостной составляющей этого тока. Об­ласть применения защитного разделения сетей — электроустанов­ки напряжением до 1кВ, эксплуатация которых связана с по­вышенной степенью опасности, в частности передвижные элект­роустановки, ручной электрофицированный инструмент и т. п.

§ Применение малых напряжений

Малое напряж. — номинальное U не более 42 В, применяемое в целяхуменьшения опасности поражения электри­ческим током.

Наибольшая степень безопасности достигается при напряже­ниях до 10 В, так как при таком напряжении ток, проходящий через человека, не превысит 1—1,5 мА. U примен-ся в помещениях с повы­шенной опасностью и особо опасных, где сопротивление электрической цепи человека может быть значительно снижено. Однако даже если принять сопротивление тела че­ловека R_h=1кОм, то при напряжении 10 В ток не превышает 10 мА.

На практике применение очень малых безопасных напряже­ний ограничено шахтерскими лампами (2,5 В) и некоторыми бы­товыми приборами. В производственных переносных электроустановках для повышения безопасности применяются малые напряжения 12 и 36 В. В помещениях с повышенной опасностью для переносных электроприемников рекомендуется номинальное напряжение 36В, Rтела человека при этом U принимаем 2 кОм и ток, проходящий через че­ловека (2 фазы), мо­жет быть I_h=36/2=18 мА. Такой ток длябольшинства людей является неотпускающим, т.е. 2-фазное прикос­новение при напряжении 36 В опасно. Безопасность обеспечива­ется только при однофазном прикосновении. В особо опасныхпо­мещениях, где ручной электроинструмент питается отисточника напряжением 36 В, а ручные лампы—12 В, ток, проходящий че­рез человека, может быть еще выше.

УЗОВ европейских и других странах в сетях напряжением до 1 кВ уже много лет широко применяются устройства защитного отключения (УЗО) различных систем.

Функционально УЗО можно определить как быстродействующий защитный выключатель, реагирующий на дифференциальный ток (разницы между прямым и обратным током, возникающим при утечке на землю) в проводниках, подводящих электроэнергию к защищаемой электроустановке.

Геометрическая сумма токов, протекающих по первичной обмотке трансформатора в нормальном режиме работы, равна нулю: I₁ + I₂ + I₃ + I_N = 0. При утечке тока равновесие их в первичной обмотке нарушается: I₁ + I₂ + I₃ + I_N = I_Δn (отключающий дифференциальный ток). Тогда в магнитопроводе трансформатора создается магнитный поток, индуцирующий ток во вторичной обмотке, который приводит в действие механизм отключения УЗО.

Для осуществления периодического контроля исправности (работоспособности) УЗО предусмотрена цепь тестирования 4. При нажатии кнопки «ТЕСТ» искусственно создается отключающий дифференциальный ток. Срабатывание УЗО означает, что оно в целом исправно.

Рис. – Схема включения четырехполюсного УЗО в сеть TN-S:

1 – исполнительный механизм; 2 – блок управления (усилитель); 3 – датчик дифференциального тока (дифференциальный трансформатор); 4 – кнопка тест-контроль; 5 – трехфазный электроприемник