Шпаргалки для студентов

готовимся к сессии

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта

Шпаргалки по охране труда в электроэнергетике - Защитные заземление, принцип действия в сетях до и свыше 1 кВ

Индекс материала
Шпаргалки по охране труда в электроэнергетике
Законодательные и нормативные документы по охране труда
Расследование и учет несчастных случаев на производстве
Микроклимат производственных помещений
Производственная вентиляция
Меры защиты от вредных газов, паров и пыли
Производственное освещение
Защита от производственного шума и вибрации
Электробезопасность
Факторы влияющие на исход поражения эл.током.
Характеристика воздействие на организм человека токов различных значений
Классификация электроустановок и помещений
Защитные заземление, принцип действия в сетях до и свыше 1 кВ
Организация безопасной эксплуатации эл. установок.
Оперативное обслуживание, оперативные переключения электроустановок
Анализ опасности поражения эл. током в различных эл. сетях.
Пожарная безопасность
Все страницы


 
 Защитные заземление, принцип действия в сетях до и свыше 1 кВ


Защитное заземление
– преднамеренное электрическое соединение с землёй или её эквивалентом металлических токоведущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус. Эквивалент земли: вода, каменный уголь. Назначение – устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу электроустановки, оказавшейся под напряжением. Применяется в 3х фазных сетях с изолированной нейтралью до 1кВ и с любым режимом нейтрали > 1кВ. Обязательно в помещении с повышенной опасностью при U>42 В переменного тока и U = 110 В постоянного тока. В особо опасных помещениях обязательно независимо от величины напряжения. В помещениях без повышенной опасности, защитное заземление обязательно при U>380 В постоянного тока и U>=440 В переменного тока. Ih=Uпр/Rh; Uпр=Iкз*Rз. Если суммарная мощность источников питания Р<100кВ*А, то сопротивление заземляющего устройства Rз<=10 Ом. Если Р>100кВ*А, то Rз<=4 Ом. Расчёт защитного заземления имеет целью определяется основные параметры заземления  -  число, размеры и порядок размещения одиночных заземлителей и заземляющих проводников при которых напряжения прикосновения и шага в период замыкания фазы на заземлённый корпус не превышает допустимых значений.

Сейчас разработаны способы расчёта: Расчёт в однородной земле; Расчёт в многослойной земле; Расчёт как в однородной так и в многослойной земле.

Различают две системы защитного заземления:1) контурное заземление, которое уменьшает как напряжение шага, так и напряжение прикосновения; 2) выносное - уменьшает напряжение шага.

Виды заземлителей:1) естественные заземлители (металлоконструкции здания, металлические трубопроводы, не имеющие изоляции и по которым не транспортируются горючие жидкости и газ, свинцовые оболочки кабелей).

2) искусственные заземлители (некондиционные металлические трубы, стержни, полосовая сталь, длина от двух до пяти метров, сечение до 48 мм2).

Расчёт заземлительного устройства методом коэффициента использования (для однослойных грунтов). Обязательное условие - сопротивления расчетного заземляющего устройства не должно превышать нормированное R: Rобщ=Rгр·Rе/(Rгр+Rе)<=Rнзн, где Rгр - сопротивление контура, которое состоит из вертикальных и горизонтальных заземлителей; Rе- естественное сопротивление; Rнзн определяется по ПУЭ, нормированное сопротивление заземления. В сетях до 1 кВ – 4 Ом, в сетях свыше 1 кВ не более 0,5 Ом.

Rгр=(Rв·Rг)/(Rв·hг+Rг·hв·n), где Rв и Rг-сопротивления вертикальных и горизонтальных эаземлителей; hг и hв - коэффициенты использования горизонтальных и вертикальных заземлителей; n - количество вертикальных заземлителей (задаётся из условия равномерности) Rв=р/2пl(ln(2l/d)+0.5ln((4t+l)/(4t-l); р-удельное сопротивление грунта [Ом/м]; 1 - длина электрода (вертикального) [м]; d-диаметр вертикального электрода [ м ]. Если это полоса то: d=0,95В, В-ширина стороны уголка; t - коэффициент который даст расположение вертикального электрода t=tо+l/2; Rг=р/2пl·ln(2l2/bt); l - длина горизонтального заземлителя, l=1,05·а·n; а- расстояние между электродами; n - количество электродов; hг и hв -из справочных таблиц с учётом геометрических характеристик заземлителей. Контроль защитного заземления - производится 1 раз в год путем выборочного вскрытия грунта и замера общего сопротивления вертикальных и горизонтальных заземлителей.

 

clip_image026

Зануление, принцип действия, расчет

Зануление – преднамеренное электрическое соединение металлических токоведущих частей электроустановки, могущих оказаться под напряжением, с глухоизоляцией нейтральной точной обмотки источника тока в трёхфазных цепях.

Нулевой защитный провод – проводник, обеспечивающий указанные соединения зануляемых частей с глухозаземленной нейтральной точкой.

Назначение зануления – устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу электроустановки, оказавшейся под напряжением.

Применяется в Зхфазных, 4хпроводных сетях с глухозаземлённой нейтралью до 1кВ. Принцип действия: превращение замыкания фазы в однофазное короткое замыкание, в результате которого сработает аппарат защиты и отключит повреждённый участок. Условие срабатывания защиты: Iкз>=kIном , k-кратность тока, зависит от вида аппарата защиты. Если в качестве аппарата защиты используется:

1) предохранитель, то k=З-6

2) автоматический выключатель, k=1,25 -1,4.

Iном - номинальный ток срабатывания аппаратов защиты, определяется с учетом пусковых токов

 КПД электроустановок; tном аз =Iпуск/2,5=(5до7)Iраб/2,5

Iраб=P/Ö3 Uном·h·cosф, А, h - КПД электроустановок; h·cosф=0,7-0,8 Iкз=Uф/(Zтр/3)+Zп

где Zтр- полное сопротивление трансформатора, выбирается из справочных данных, с учётом мощности трансформатора и схемы соединения обмоток; Zп - модуль полного сопротивления петли фаза-ноль Zп=((Rф+Rп)2 +(Xф+Xп+Xн)2)1/2, где Rф, Rн - активные сопротивления фазного и нулевого проводников. Если в качестве проводников фазы и нуля применены цветные металлы, то R=pe/s, если нулевой защитный проводник из чёрных металлов или в виде трубы, то Rн рассчитывается по формулам через плотность тока. Хф, Хн -• внутреннее индуктивное сопротивление фазного и нулевого проводников. Если фаза и ноль выполнены в виде цветных металлов, то эти значения малы и ими пренебрегают Хф=0; Хп - внешнее индуктивное сопротивление петли фаза - ноль; Хпп'lп1- коэф-нт, принимаемый в зависимости от расстояния между фазным и нулевым защитным проводником; l-длина нулевого защитного проводника. Если 1кз <<1ном А.3к., то защита не сработает, следовательно, необходимо пересчитать (уменьшить Zh). Нулевой рабочий проводник - применяется в однофазных сетях и служит не только для создания токов заземления, но и контура рабочих токов, т.е. в них разрешено использовать установку аппаратов защиты. Необходимость повторного заземления нулевого провода: 1) страхующая роль при обрыве нулевого проводника до места соединения корпуса с землёй; 2) уменьшение напряжения на корпусе за счёт создания дополнительного контура токов.

При отсутствии повторного заземлителя: Uк=(Uф·2Rф)/3Rф=Uф·Rн1/(Rф+Rн1)=160 В

При подключённом повторном заземлителе: Uк=Uф·R1/(Rп+R0)=Uф/2=110 В

 

 

Повторное заземление, назначение, нормирование


Нулевой рабочий проводник - применяется в однофазных сетях и служит не только для создания токов заземления, но и контура рабочих токов, т.е. в них разрешено использовать установку аппаратов защиты. Необходимость повторного заземления нулевого провода: 1) страхующая роль при обрыве нулевого проводника до места соединения корпуса с землёй; 2) уменьшение напряжения на корпусе за счёт создания дополнительного контура токов. При отсутствии повторного заземлителя: Uк=(Uф*2Rф)/3Rф=UфRн1/(Rф+Rн1)=160 В. При подключённом повторном заземлителе: Uк=UфR1/(Rп+R0)=Uф/2=110 В

 

Меры защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям


Чтобы исключить возможность прикосновения или опасного приближения к открытым токоведущим частям, должна быть обеспечена недоступность с помощью ограждения, блокировок или расположения токоведущих частей на недоступной высоте или в недоступном месте. Ограждения применяют как сплошные, так и сетчатые (сетка 25 х 25 мм). Сплошные ограждения в виде кожухов и крышек применяют в электроустановках напряжением до 1000 В. Сетчатые ограждения применяются в установках напряжением до 1000 В и выше. Блокировки применяются в электроустановках, напряжением выше 250 В, в которых часто производятся работы на ограждаемых токоведущих частях. Блокировка обеспечивает снятие напряжения с токоведущих частей электроустановок при проникновении к ним без снятия напряжения. По принципу действия блокировки целят на механические, электрические и электромагнитные. Электрические блокировки осуществляют разрыв цепи контактами которые устанавливаются на дверях ограждений, крышках и, дверцах кожухов. Механические блокировки применяются в электрических аппаратах (рубильниках, пускателях, автоматах). В аппаратуре автоматики, вычислительных машинах и радиоустановках применяются блочные схемы: когда блок выдвигается или удаляется со своего места, штепсельный разъем размыкается. Таким образом, блок отключается автоматически при открывании его токоведущих частей. Блокировки применяются также для предупреждения ошибочных действий персонала при переключениях в распределительных устройствах и на подстанциях.

Для защиты от прикосновения к частям, находящимся под напряжением, применяется также двойная изоляция – электрическая изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной изоляции. Рабочая изоляция – изоляция токоведущих частей электроустановки. Дополнительная изоляция наиболее просто осуществляется изготовлением корпуса из изолирующего материала (электробытовые приборы).

 

 

 Малые напряжения


Малые напряжения (от 6 до 42 В). Использование малых напряжений обеспечивают значение токов через человека ниже предела ощущения недостаток метода - большие потери электроэнергии при передаче на большие расстояния. Наибольшая степень безопасности достигается при 6-10 В, т.к. при этом напряжении ток через человека не превысит 1-1,5 мА. Напряжения эл/приемников 12, 36, 42В. при сопротивлении тела человека 2кОм, и ток через человека в случае прикосновения к 2-м выводам/фазам Ih=36/2=18мА–опасно, безопасность обеспечивается при однофазном прикосновении. При сопротивлении тела человека 1кОм, и ток через человека при 36В(от эл/установок) Ih=36/1=36мА, при 12В(от ручной лампы) Ih=12/1=12мА, т.е. ток через человека еще больше. Т.о. одним применением малых напряжений не достигается достаточная степень безопасности, дополнительно принимаются др.меры защиты – двойная изоляция, защита от случайных прикосновений, электрозащитные средства. Источники малого напряжения: батарея гальванических элементов, выпрямительная установка, преобразователь частоты и трансформатор. Применение малых напряжений – эффективная защитная мера, если источник мах приближен к потребителю. Т.к. потребители рассредоточены на значит. территориях, надо устанавливать ист.питания на небольшую группу потребителей, что экономически нецелесообразно. поэтому область применения малых напряжений 12,36,42В ограничена ручным электрифицированным инструментом, ручными переносными лампами местного освещения.

 

 Двойная изоляция


Для предупреждения электропоражений применяется рабочая изоляция токоведущих частей, кроме того применяется двойная изоляция - это изоляция металлических частей электрооборудования нормально не находящихся под напряжением. Этот метод защиты имеет недостаток - при пробое на корпусе из-за повреждения рабочей изоляции возможна работа с таким оборудованием, а при повреждении второго слоя изоляции открывается доступ к металлическим частям (корпусу), находящимся под напряжением.

 Таким образом надежность работы электроустановок в большой степени зависит от состояния изоляции токоведущих частей.

 Повреждение изоляции является основной причиной многих несчастных случаев. Надежность изоляции достигается:

 1) правильным выбором ее материала и геометрии (толщина, форма).

 2) правильными условиями эксплуатации.

 3) надежной профилактикой в процессе работы. Изоляция исключает возможность прохождения тока через тело человека при прикосновении к токоведущим частям или ограничивает этот ток до безопасных значений для человека (до 100 млА).

 


Контроль и профилактика изоляции


Профилактики изоляции направлена на обеспечение ее надежной работы. Прежде всего необходимо исключить механические повреждения, увлажнение, химическое воздействие, запыление, перегревы. Но даже в нормальных условиях изоляция постепенно теряет свои первоначальные свойства, «стареет». С течением времени развиваются местные дефёкты. Сопротивление изоляции начинает резко уменьшаться, а ток утечки – непропорционально расти. В месте дефекта появляются частичные разряды тока, изоляция выгорает. Происходит так называемый пробой изоляции, в результате чего возникает короткое замыкание, которое, в свою очередь, может привести к пожару или поражению людей током.

Чтобы поддерживать диэлектрические свойства изоляции, необходимо систематически выполнять профилактические испытания, осмотры, удалять непригодную изоляцию и заменять ее.

Периодически в помещениях без повышенной опасности и в опасных помещениях соответственно не реже одного раза в два года и в полгода проверяют соответствие сопротивления изоляции норме. При обнаружении дефектов изоляции, а также после монтажа сети или ее ремонта на отдельных участках отключенной сети между каждым проводом и землей или между проводами разных фаз проводят измерения. При этом в силовых цепях отключают электроприемники, аппараты, приборы, в осветительных – вывинчивают лампы, а штепсельные розетки, выключатели и групповые щитки оставляют присоединенными. Перед началом измерений необходима убедиться в том, что на исследуемом участке сети (между двумя предохранителями или за последним предохранителем) или оборудовании никто не работает и оно отключено со всех сторон. Кабели, шины, электрические машины, воздушные линии, конденсаторы «разряжают, на землю», то есть касаются заземленным проводом отключенных токопроводящих частей каждой фазы, снимая остаточный емкостный заряд. Значение измеренного сопротивления изоляции должно быть не менее нормы, указанной в ПУЭ (не менее 0,5 МОм/фазу участка сети напряжением до 1000 B).

Для измерения используют прибор-мегаомметр на напряжения 500, 1000, 2500 В с пределами измерений 0-100, 0-1000, 0-10000 МОм. Чтобы получить представление о сопротивлении изоляции всей сети, измерение надо производить под рабочим напряжением с подключенными потребителями. Такой контроль возможет только в сетях с изолированной нейтралью (в сети с заземленной нейтралью постоянный ток прибора контроля изоляция замыкается через заземление нейтрали и магаомметр покажет нуль).

 

УЗО, реагирующее на потенциал корпуса и ток замыкания


1. Устройства, реагирующие на потенциал корпуса. Назначение этих устройств защитного отключений – устранение опасности поражения людей током при возникновении на заземленном или зануленном корпусе повышенного потенциала. Обычно эти устройства являются дополнительной мерой защиты к заземлению или занулению.

clip_image028

Рис.31. Принципиальные схемы устройств защитного отключения:

а – реагирующие на потенциал корпуса; б – на ток замыкания на землю

 

Принцип действия – быстрое отключение от сети поврежденного оборудования, если возникший на его корпусе потенциал jк, В, окажется выше потенциала jк.доп, В, при котором напряжение прикосновения к корпусу имеет наибольшее допустимое значение Uпр.доп, В.

На рис.31 показана принципиальная схема такого устройства, в которой датчиком служит реле максимального напряжения, включенное между защищаемым корпусом и вспомогательным заземлителем 2. (непосредственно или через трансформатор напряжения). Электроды вспомогательного заземлителя должны быть размещены вне зоны растекания токов, стекающих с заземлителя корпуса или заземлителей нулевого проводника сети. При пробое фазы на заземленный или зануленный корпус вначале проявляется защитное свойство заземления (или зануления), снижающее потенциал корпуса до некоторого предела (jк = IЗrк, где IЗ – ток, стекающий в землю, А; rк – сопротивление заземления корпуса, а при занулении – сопротивление повторных заземлений нулевого проводника, Ом). Если jк превысит jк.доп, сработает устройство защитного отключения, то есть произойдет отключение поврежденной установки от сети.

2. Устройство, реагирующее на ток замыкания на землю. Назначение – устранение опасности поражения током людей при прикосновении к заземленному корпусу в период замыкания на него фазы. Принцип действия – быстрое отключение поврежденного оборудования от сети в случае, если ток, проходящий через проводник, заземляющий корпус этого оборудования, превысит некоторый предел Iз.доп, А, при котором напряжение прикосновения имеет наибольшее длительно допустимое значение Uпр.доп, В (рис.31, б). Здесь датчиком служит токовое реле, обладающее малым сопротивлением и включенное непосредственно в рассечку заземляющего провода или во вторичную обмотку трансформатора тока, который применяется при большом токе замыкания на землю. При замыкании фазы на корпус ток, стекающий в землю, если он превышает уставку, вызывает срабатывание реле, то есть отключение установки от сети.

 

Электрическое разделение сетей


Разветвленная электрическая сеть большой протяженности имеет значительную емкость и небольшое сопротивление фаз относительно земли. В этом случае даже прикосновение к 1 фазе является очень опасным. Если единую сеть разделить на ряд небольших сетей такого же напряжения, то опасность поражения резко снижается. Электрическое разделение сетей осуществляется через специальный разделительный трансформатор, который отделяет сеть с изолированной или глухозаземленной нейтралью от участка сети, питающего электроприемник. При этом связь между питающей сетью и сетью приемника осуществляется через магнитные поля, участок сети приемника и сам приемник не связываются с землей. Разделительный трансформатор представляет собой специальный трансформатор с коэффициентом трансформации, равном единице, напряжением не более 380 В, с повышенной надежностью конструкции и изоляции. От трансформатора разрешается питание не более одного приемника с током не более 15 А. В качестве разделительных трансформаторов могут быть использованы трансформаторы понижающие со вторичным напряжением не более 42 В, если они удовлетворяют требованиям к разделительному трансформатору.

 

 Компенсация емкостной составляющей тока


В сетях с изолированной нейтралью при их емкости более 0,3мкФ и сопротивлением изоляции 50 кОм на фазу, дальнейшее увеличение сопротивления изоляции не снижает ни тока замыкания на землю, ни тока через человека, т.к. в указанном случае величина тока замыкания на землю определяется емкостью между фазами и землей.

 Известно, что снижение тока замыкания на землю приводит к снижению напряжений прикосновения и шага. Уменьшить ток замыкания в таких сетях можно за счет снижения емкостной составляющей тока замыкания на землю, что достигается включением индуктивности ( компенсирующей или дугогасящей катушки ) между нейтралью и землей. При точной настройке в резонанс компенсирующей катушки индуктивная составляющая компенсирует емкостную и ток замыкания на землю соответствует активному сопротивлению изоляции фаз увеличенному на сопротивление обмотки компенсирующей катушки.

Компенсация емкостной составляющей применяется обычно в сетях напряжением выше 1000 В при токах замыкания на землю от 5 А и выше регламентируется ПУЭ в зависимости от напряжения - 10 А - 35 кВ, 30 А - 6кВ.

В сетях напряжением до 1000 В компенсация емкостной составляющей тока замыкания на землю осуществляется в подземных сетях рудников и шахт.

 

Защита от перехода напряжения с высокой стороны на низкую


Повреждение изоляции в трансформаторе может привести к замыканию между обмотками разных напряжений. В этом случае на сеть низкого напряжения накладывается более высокое напряжение на которое эта сеть не рассчитана. При переходе напряжения 6 или 10 кВ на сторону до 1000 В, на низкое напряжение накладывается фазное напряжение более 3000 В ( при 6 кВ - 3460 В).

 При заземлении нейтрали и применении нулевого провода происходит замыкание на землю и напряжения замыкания относительно земли не превысит линейного напряжения низкой стороны. При невозможности заземления нейтрали применяются - пробивной предохранитель два электрода разделенные слюдяной прокладкой с отверстиями, который включается между нейтралью (а при соединении в треугольник между фазой) и землей.

Этот предохранитель срабатывает ( воздушные промежутки пробиваются и электроды замыкаются) при напряжении выше 3000 В при высшем напряжении ниже 1000 В применяются как мера защиты заземления вторичных обмоток понизительных ламп (лучше средней точки обмотки) или применяются заземляемые экраны или экранные обмотки, размещенные между первичной и вторичной обмотками трансформатора.

 

 эл. технические защитные средства и приспособления


Согласно стандарту, электрозащитными средствами называются переносимые и перевозимые изделия, служащие для защиты людей, работающих с электроустановками, от поражения электрическим током, воздействия электрической дуги и электромагнитного поля. Защитные средства могут быть условно разделены на три группы: изолирующие, ограждающие и предохранительные. Изолирующие защитные средства изолируют человека от токоведущих или заземленных частей, а также от земли. Они делятся на основные и дополнительные. Основные изолирующие защитные средства обладают изоляцией, способной длительно выдерживать рабочее напряжение электроустановки, и поэтому ими разрешается касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением. К ним относятся: в электроустановках напряжением свыше 1000 В – изолирующие штанги, изолирующие и измерительные клещи, указатели напряжения, а также средства для ремонтных работ под напряжением свыше 1000 В; в электроустановках напряжением до 1000 В – изолирующие штанги, изолирующие и измерительные клещи, диэлектрические перчатки, монтерский инструмент с изолирующими рукоятками, указатели напряжения. Дополнительные изолирующие защитные средства обладают изоляцией, не способной выдержать рабочее напряжение электроустановки, и поэтому они не могут самостоятельно защитить человека от поражения электрическим током. Их назначение – усилить защитное действие основных изолирующих защитных средств. К дополнительным изолирующим защитным средствам относятся: в электроустановках напряжением свыше 1000 В – диэлектрические перчатки, боты, ковры, изолирующие подставки; в электроустановках напряжением до 1000 В – диэлектрические галоши, ковры, изолирующие подставки. Ограждающие защитные средства предназначены для временного ограждения токоведущих частей, к которым возможно случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние, а также для предупреждений ошибочных операций с коммутационными аппаратами. К ним относятся: временные переносные заземления (закоротки), временные переносные ограждения (щиты и ограждения – клетки), изолирующие накладки, предупредительные плакаты. Переносные заземления изготовляют из гибкого медного провода сечением не менее 25 мм2 для электроустановок напряжением свыше 1000 В и 16 мм2 – до 1000 В. Предупредительные плакаты делятся на предостерегающие, запрещающие, разрешающие и напоминающие. Предостерегающие (постоянные) плакаты («Осторожно! Электрическое напряжение!») укрепляют на дверях камер, ограждений. Запрещающий (переносной) плакат («Не включать, работают люди!») вывешивается на ключах и рукоятках управления. Разрешающий (переносной) плакат («Работать здесь», «Влезать здесь») устанавливается на месте работ. Напоминающий (переносной) плакат («Заземлено») устанавливается на ключах и рукоятках управления. Предохранительные защитные средства предназначены для индивидуальной защиты работающего от световых, тепловых и механических воздействий, от продуктов горения, от воздействия электрического поля, а также от падения с высоты. К ним относятся: защитные очки, защитные каски, предохранительные монтерские пояса, страховочные канаты, монтерские когти, противогазы, специальные рукавицы, а также индивидуальные экранирующие комплекты и переносные экранирующие устройства для защиты персонала от воздействия электрического поля в электроустановках сверхвысокого напряжения промышленной частоты.