Двойная изоляция

Двойная изоляция заключается в одном электроприемнике двух не зависящих одна от другой ступеней изоляции. (Например, покрытия электрооборудования слоем изоляционного материала – краской, пленкой, лаком, эмалью и т. п.)

Применение двойной изоляции наиболее рационально, когда в дополнение к рабочей электрической изоляции токоведущих частей корпус электроприемника изготавливается из изолирующего материала (пластмасс, стекловолокна).

Защитное заземление

Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус (рис. 11.6).

Принцип действия защитного заземления – снижение до безопасных значений напряжения прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус. Это достигается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования (уменьшением сопротивления заземлителя), а также путем выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземленного оборудования (подъемом потенциала основания, на котором стоит человек, до значения, близкого к значению потенциала заземленного оборудования).

Защитное заземление применяют в сетях с изолированной нейтралью при любом напряжении (рис. 11.5, а), а также в сетях с заземленной нейтралью напряжением выше 1000 В (рис. 11.5, б).

Рис. 11.6. Принципиальные схемы защитного заземления в сетях трехфазного тока: а – в сети с изолированной нейтралью; б – в сети с заземленной нейтралью напряжением свыше 1000 В

В зависимости от места размещения заземлителя относительно заземляемого оборудования различают выносные и контурные заземляющие устройства.

Выносные заземлители располагают на некотором расстоянии от оборудования. При этом заземленные корпуса электроустановок находятся на земле с нулевым потенциалом, а человек, касаясь корпуса, оказывается под полным напряжением заземлителя.

Контурные заземлители располагают по контуру вокруг оборудования в непосредственной близости, поэтому оборудование находится в зоне растекания тока. В этом случае при замыкании на корпус потенциал грунта на территории электроустановки (например подстанции) приобретает значения, близкие к потенциалу заземлителя и заземленного оборудования электрооборудования, и напряжение прикосновения снижается.

Зануление

Для предотвращения электротравматизма при эксплуатации электрооборудования, конструктивные нетоковедущие металлические части которого оказались под напряжением вследствие замыкания тока на корпус, а также при других аварийных режимах сети, применяют зануление (рис. 11.7).

Рис. 11.7. Принципиальная схема зануления: 1 – корпус; 2 – аппараты защиты от токов короткого замыкания (предохранители, автоматические выключатели и т. п.); г_п – сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника; I_к.з – ток короткого замыкания; I_н – часть тока короткого замыкания, протекающего через нулевой проводник; – часть тока короткого замыкания, протекающая через землю

Физическая сущность зануления заключается в возникновении тока короткого замыкания между нулевым проводом и поврежденной фазой. Ток короткого замыкания может достигать сотен ампер – в результате расплавляется плавкая вставка или отключается тепловое реле и система отключается.

Нулевым защитным проводником называют проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой источника тока.

Основное требование безопасности к занулению заключается в уменьшении длительности отключения замыкания – оно должно быть не более долей секунды.

Так как время срабатывания плавких вставок предохранителей и тепловых расцепителей автоматов обратно пропорционально силе тока, то малое время срабатывания возможно при большой силе тока. Каждый отключающий аппарат имеет свою заводскую токовременную характеристику. Так, предохранитель срабатывает за 0,1 с, если ток короткого замыкания превысит его уставку (значение входной величины тока) в 10 раз, и за 0,2 с – если в 3 раза. Время отключения предохранителя резко возрастает до 9–10 с при небольшой силе тока короткого замыкания (в 1,3 раза). По условиям безопасности такая система зануления недопустима.

Для надежного и быстрого отключения электроустановки, находящейся в аварийном состоянии, необходимо, чтобы ток короткого замыкания превосходил ток уставки отключающего аппарата.

Схема зануления требует наличия в сети нулевого защитного проводника РЕ, глухого заземления нейтрали источника тока и повторного заземления нулевого защитного проводника.

Нулевой защитный проводник в схеме обеспечивает необходимое для отключения электроустановки значение тока однофазного короткого замыкания путем создания для него цепи с малым сопротивлением.

Заземление нейтрали в сети до 1000 В снижает напряжение зануленных корпусов электрооборудования и нулевого защитного проводника относительно земли до малого значения при замыкании фазы на землю.

Повторное заземление нулевого защитного проводника практически не влияет на отключающую способность схемы зануления.

Однако при отсутствии повторного заземления нулевого защитного проводника возникает опасность для людей, прикасающихся к зануленному оборудованию в период замыкания фазы на корпус. Кроме того, в случае обрыва нулевого защитного проводника эта опасность повышается, поскольку напряжение относительно земли других подключенных в этот участок сети зану ленных корпусов электродвигателей может достигать фазного напряжения. Повторное заземление нулевого защитного проводника значительно уменьшает опасность поражения током, но не может устранить ее полностью.

Защитное отключение

Защитное отключение – это быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения электрическим током (рис. 11.8).

Рис. 11.8. Схема защитного отключения, срабатывающая при появлении напряжения на корпусе электрооборудования

Опасность поражения человека током возможна в следующих случаях:

• при замыкании фазы на корпус электрооборудования;

• при сопротивлении изоляции фаз относительно земли ниже определенного предела, что обусловлено повреждением изоляции, замыканием фазы на землю и проч.;

• при более высоком напряжении в сети (в результате замыкания в трансформаторе между обмотками высшего и низшего напряжений, замыкания между проводами линий разных напряжений и проч.);

• при прикосновении человека к токоведущей части, находящейся под напряжением и т. п.

Защитное отключение должно обеспечить автоматическое отключение электроустановок при однофазном (однополюсном) прикосновении к частям, находящимся под напряжением, не допустимым для человека, и (или) при возникновении в электроустановке тока утечки (замыкания), превышающего заданные значения.

Защитное отключение рекомендуется в качестве основной или дополнительной меры защиты, если безопасность нельзя обеспечить при заземлении или занулении, либо если заземление или зануление трудновыполнимо, либо нецелесообразно по экономическим соображениям. Устройства (аппараты) для защитного отключения в отношении надежности действия должны удовлетворять специальным техническим требованиям.

Устройство защитного отключения (УЗО) имеет основные функциональные элементы: датчик тока утечки, исполнительный орган и коммутационное устройство.

Тип устройства защитного отключения определяется параметром электрической сети, на который оно реагирует: напряжение корпуса относительно земли, ток замыкания на землю, напряжение фазы относительно земли, напряжение нулевой последовательности, ток нулевой последовательности и оперативный ток.

В приведенной ниже табл. 11.3 классифицированы средства защиты от поражения электрическим током.

Таблица 11.3

Классификация средств защиты от поражения электрическим током

Средства, предупреждающие прикосновение к токоведущим частям	Средства, защищающие при прикосновении
	к токоведущим частям	к нетоковедущим частям	к токоведущим и нетоковедущим частям
Коллективные
Изоляционные покрытия, оболочки, ограждения	Устройства заземления токоведущих частей, устройства выравнивания потенциала	Устройства защитного заземления, зануления	Устройства защитного отключения, разделяющие трансформаторы, источники малого напряжения
Индивидуальные
Накладки, колпаки, каски, пояса монтерские, канаты страховочные, штанги, клещи, указатели напряжения	Ковры, подставки, боты, галоши, кабины, площадки, лестницы, подъемники телескопические, инструмент слесарно-монтажный		Перчатки