Забезпечення недосяжності неізольованих струмоведучих частин.

Розташування струмоведучих частин на недосяжній висотіабо в недоступному місці забезпечує безпеку без огороджень та блокувань.

Висота підвішування проводів повітряних ліній електричної передачі залежить від напруги та місця проходження лінії.

При напрузі U_ф < 1000 В висота підвішування проводів повітряних ліній електропередач повинна бути не менше 6 м.

Огородження струмопровідних частин. Огородження струмопровідних частин бувають суцільні та сітчасті:

- постійні або стаціонарні, які передбачають конструктивні особливості електричного обладнання;

- тимчасові, переносні.

Для напруг U < 1000 В – огороджують тільки оголені струмопровідні частини.

Для напруг U > 1000 В – огороджують оголені і ізольовані струмоведучі частини.

Основними заходами забезпечення недоступності струмовідних частин є застосування захисних огороджень, закритих комутаційних апаратів (пакетних вимикачів, комплектних пускових пристроїв, дистанційних електромагнітних приладів управління споживачами електроенергії тощо), розміщення неізольованих струмовідних частин на недосяжній для ненавмисного доторкання до них інструментом висоті, різного роду пристосуваннями тощо, обмеження доступу сторонніх осіб в електротехнічні приміщення.

Сітчасті огорожі мають двері, які закриваються на замок.

Огородження обладнують кришками або дверима, що закриваються на замок або блокуються.

Блокування – це комплекс автоматичних пристроїв, за допомогою яких запобігають неправильним або небезпечним діям людини. Призначення блоківок безпеки: унеможливити доступ до неізольованих струмовідних частин без попереднього зняття з них напруги, попередити помилкові оперативні та керуючі дії персоналу при експлуатації електроустановок, не допустити порушення рівня електробезпеки та вибухозахисту електрообладнання без попереднього відключення його від джерела живлення

Основними видами блоківок безпеки є механічні, електричні і електромагнітні.

Механічні блоківки безпеки виконуються, переважно, у вигляді механічних конструкцій (стопори, замки, пружинно-стержневі і гвинтові конструкції тощо), які не дозволяють знімати захисні огородження електроустановок, відкривати комутаційні апарати без попереднього зняття з них напруги.

Електричні блоківки забезпечують розрив мережі живлення спеціальними контактами, змонтованими на дверях огородження, розподільчих щитів і шаф, кришках і дверцятах кожухів електрообладнання. При дистанційному управлінні електроустановкою ці контакти доцільно включати в мережу управління пускового апарата послідовно з органами пуску. В такому разі подача напруги на установку органами пуску буде неможливою до замикання контактів електричних блоківок.

До одного з варіантів електричних блоківок можна віднести поблокове виконання електричних апаратів, щитів і пультів управління з застосуванням закритих штепсельних рознімів. При видаленні такого блоку з загального корпуса пульта (стійки) штепсельні розніми розмикаються, і напруга з блоку знімається автоматично.

Електромагнітні блоківки безпеки вимикачів, роз'єднувачів, заземлюючих ножів використовуються на відкритих і закритих розподільних пристроях з метою забезпечення необхідної послідовності вмикання і вимикання обладнання. Вони виконуються, переважно, у вигляді стержневих електромагнітів. Стержень електромагніта при знеструмленні його обмотки під дією пружини заходить у гніздо корпуса органа управління електроустановки, що не дозволяє маніпулювати цим органом. При подачі напруги на обмотку електромагніта осердя останнього втягується в котушку електромагніта, що забезпечує розблокування органа управління електроустановкою і можливість необхідних маніпулювань цим органом..

Вирівнювання потенціалів. Застосовується з метою зниження можливих напруг дотику (U_дот, В) і кроку (U_{K p}, В) при експлуатації електроустановок або потраплянні людини під ці напруги за інших обставин. Вирівнювання потенціалів досягається за рахунок навмисного підвищення потенціалу опорної поверхні, на якій може стояти людина, до рівня потенціалу струмовідних частин, яких вона може торкатись (зменшення U_дот), або за рахунок зменшення перепаду потенціалів на поверхні землі чи підлозі приміщень в зоні можливого розтікання струму (зменшення U_{K p}).

Прикладом вирівнювання потенціалів з метою зниження U_дот може бути тимчасове електричне з'єднання ізольованої від землі колиски телескопічної пересувної автовежі з фазним проводом ПЛ електропередач при пофазному виконанні профілактичних робіт без зняття напруги.

Засоби орієнтації в електроустановках дають можливість персоналу чітко орієнтуватись при монтажі, виконанні ремонтних робіт і запобігають помилковим діям. До засобів орієнтації в електроустановках належать: маркування частин електрообладнання, проводів і струмопроводів (шин), бирки на проводах, кольорові рішення неізольованих струмовідних частин, ізоляції, внутрішніх поверхонь електричних шаф і щитів керування, попереджувальні сигнали, написи, таблички, комутаційні схеми, знаки високої електричної напруги, знакита плакати: заборонні, попереджувальні, нагадувальні тощо.

Сигналізація: світлова, звукова.

Попереджувальні сигнали використовують з метою забезпечення надійної інформації про перебування електрообладнання під напругою, про стан ізоляції та пристроїв захисту, про небезпечні відхилення режимів роботи від номінальних тощо. Світловою сигналізацією обладнуються в електроустановках напругою понад 1000 В комірки роз'єднувачів, масляних вимикачів, трансформаторів. У ввідних шафах комплектних трансформаторних підстанцій, незалежно від величини напруги, передбачається попереджувальна сигналізація станів "Увімкнено" і "Вимкнено"

1. Технічні засоби безпеки електроустановок за аварійних режимів роботи (захисне заземлення, занулення. Принцип захисту)

Поява напруги на неструмовідних частинах електроустановок пов'язана з пошкодженням ізоляції і замиканням на корпус. Основними технічними заходами щодо попередження електротравм при замиканнях на корпус є захисне заземлення, занулення, захисне відключення.

Захисне заземлення відповідно до ГОСТ 12.1.009-76– це заплановане з’єднання з землею або її еквівалентом металевих неструмопровідних частин електричних установок, які можуть опинитись під напругою U внаслідок пошкодження ізоляції за допомогою заземлюювального пристрою.

Мета заземлення – знизити струм дотику або напругу дотику до безпечної величини та усунення небезпеки ураження людей електричним струмом. За наявності заземлення паралельно людині буде мати місце додатковий струмопровід, і струм замикання на землю буде розподілятися між цим струмопроводом і людиною обернено пропорційно їх опорам, що забезпечує захист людини від ураження електричним струмом. Крім того, при наявності захисного заземлення має місце розтікання струму в землі, в результаті чого на поверхні землі виникає поле підвищених потенціалів відносно нульового потенціалу землі. В результаті цього напруга, під яку потрапляє людина () буде визначатись різницею потенціалів корпуса установки і поверхні землі в місці розташування людини. Зі зменшенням відстані між заземлювачем і людиною напруга дотику буде зменшуватись, що сприяє поліпшенню безпеки

Сфера застосування захисного заземлення – трифазні трипровідні мережі для U<1000 В з ізольованою нейтраллю і для U>1000 В з будь-яким режимом нейтралі. Заземляють всі установки постійного U = 440 В і змінного струму U=380 В і вище. В приміщеннях з підвищеною небезпекою, особливо в небезпечних і зовнішніх установках, а також при будь-якій напрузі змінного струму у вибухонебезпечних установках заземляють установки U=42 В (змінного струму) і установки U = 110 В (постійного струму)

Відповідно до зазначеного заземлюються:

- неструмовідні частини електричних машин, апаратів, трансформаторів;

- каркаси розподільчих щитів, шаф, щитів управління, а також їх знімні частини і частини, що відкриваються, якщо на них встановлено електрообладнання напругою більше 42 В змінного і більше 110 В постійного струму.

- металеві конструкції розподільчих пристроїв, металеві кабельні коробки й інші кабельні конструкції, металеві кабельні муфти, металеві гнучкі рукави і труби електропроводки, електричні світильники;

- металоконструкції виробничого обладнання, на якому є споживачі електроенергії;

- опори повітряних ліній електропередач тощо.

Не заземлюються неструмовідні частини електроустановок, розміщених на заземлених металоконструкціях, за умови надійного контакту між ними, за винятком електроустановок, що експлуатуються у вибухонебезпечних зонах.

Заземлювач – це сукупність з’єднувальних провідників, які перебувають у контакті з землею або з її еквівалентом. Розрізняють заземлювачі штучні, призначені виключно для заземлення (металеві, вертикально закладені в ґрунт електроди - стержні, труби, кутова сталь тощо, з'єднані між собою за допомогою зварювання з'єднувальною смугою, смугова і листова сталь і т. ін.), природні – металеві предмети, які знаходяться в землі (водогінні труби, металеві конструкції та арматура, залізобетонні елементи, свинцеві оболонки кабелів прокладені в землі тощо).

Для заземлюючих провідників використовують неізольовані мідні провідники поперечним перерізом не менше 4 мм2 або сталеві струмопроводи діаметром 5... 10 мм. Заземлюючі провідники між собою і з заземлювачами з'єднуються зварюванням, а з обладнанням, що заземлюється — зварюванням або за допомогою гвинтового з'єднання з застосуванням антикорозійних заходів. У виробничих приміщеннях заземлюючі провідники прокладаються відкрито, а обладнання приєднується до внутрішньої магістралі заземлення індивідуально шляхом паралельних приєднань.

Закладені в ґрунт вертикальні електроди, з'єднані металевою смугою в загальну мережу, використовуються, переважно, для цехових заземлюючих пристроїв при значній кількості електроустановок, що заземлюються, заземлюючих пристроїв відкритих трансформаторних підстанцій тощо. У цьому випадку заземлюючий пристрій виконується у вигляді контурного або виносного

Щоб струм максимально протікав через заземлюваний пристрій (ЗП) (це - сукупність конструктивно об’єднаних заземлюваних провідників та заземлювача), він повинен мати певну величину опору розтікання струму.

Відповідно до чинних нормативів в будь-яку пору року величина опору заземлюючого пристрою в установках напругою до 1000 В не повинна перевищувати:

- 10 Ом за сумарної потужності генераторів (трансформаторів) 100 кВА іменше;

- 4 Ом за сумарної потужності генераторів (трансформаторів) більше 100 кВА.

Опір заземлюючого пристрою електроустановок, що живляться від мережі напругою більше 1000 В, повинен бути:

- не більше 0,5 Ом в мережах з ефективно заземленою нейтраллю;

- в мережах, ізольованих від землі, не більше визначеного з виразу R_зн 125 / I₃ і приймається розрахунковим, але не більше 10 Ом.

Якщо ЗП використовується для установок U > 1000 В, то опір ЗП визначається з виразу R_зн 250 / I₃. Якщо струм замикання на землю I₃ 500 А, нормований опір має бути R_зн 0,5 Ом.

 

Занулення в ідповідно до ГОСТ 12.1.009-76– це заплановане з’єднання неструмопровідних частин електрообладнання з нульовим провідником, які можуть опинитись під напругою в результаті пошкодження ізоляції

Схема занулення.

Мета занулення – перетворити струм пробою, який виникає у випадку пошкодження ізоляції у струм короткого замикання (КЗ), і відімкнути електрообладнання від мережі живлення. Використовують занулення у трифазних чотирьохпровідних мережах з глухозаземленною нейтраллю для напруг до 1000 В. Для того, щоб відбулось швидке та надійне вимкнення, необхідно, щоб струм короткого замикання I _КЗ не перевищував струм захисного апарата.

,

де I_кз – струм короткого замикання, А;

I_ном - 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).

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

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.

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 U_кор=I_3·R₃. Якщо значення U_кор буде вищим за гранично допустиму напругу U_{кор.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.

1. 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