заземление 0,4кВ. заземлення ТТ, ІТ. 3 Особливості використання пристроїв захисного вимкнення залежно від системи заземлення. Основні норми та правила використання пристроїв захисного вимкнення
Скачать 2.85 Mb.
|
3.6. Особливості використання пристроїв захисного вимкнення залежно від системи заземлення. Основні норми та правила використання пристроїв захисного вимкнення МЕК (міжнародна електротехнічна компанія) розробила єдиний стандарт за яким класифікуються системи заземлення. В умовному літерному позначенні типу системи заземлення використовують такі літери: – перша літера, що визначає стан нейтралі джерела живлення відносно землі: Т (terre - земля) – заземлена нейтраль; І (isole) – ізольована нейтраль; – друга літера, що визначає стан відкритих провідникових частин відносно землі: Т – відкриті частини заземлені, незалежно від відношення до землі нейтралі джерела живлення або якоїсь іншої точки мережі живлення; N (neuter — нейтраль) – відкриті провідникові частини приєднані до глухо заземленої нейтралі джерела живлення; – наступні літери, що визначають суміщення в одному провіднику або розділення функцій нульового робочого і нульового захисного провідників: S – нульовий робочий (N) і нульовий захисний (РЕ) провідники розділені; С – функції нульового робочого і нульового захисного провідників суміщені в одному провідникові (РЕN – провідник). Можна виділити с три системи, а також ще три підсистеми заземлень: Система TN: підсистеми TN-C, TN-S, TN-C-S. Система ТТ. Система IT. Международная классификация систем заземлений обозначается заглавными буквами. Первая буква указывает на характер ЗАЗЕМЛЕНИЯ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ , вторая – на характер ЗАЗЕМЛЕНИЯ ОТКРЫТЫХ ЧАСТЕЙ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ. Система ІТ У мережах системи ІТ нульова точка джерела живлення є повністю ізольованою від землі або зв’язана з нею за допомогою підключення з досить великим опором (наприклад, через заземлюючий дугогасний реактор). Ці мережі відносно землі мають певний активний і ємнісний опори, які й зумовлюють струми витоку або струму замикання на землю. Система IT – это схема заземления лабораторий и медицинских учреждений, в которой проводятся опыты и работы с чувствительной аппаратурой. А все токи и электромагнитные поля сведены к минимуму. Схема системи IT У системі ІТ значення струму замикання на землю визначається станом ізоляції мережі щодо землі. При гарному стані ізоляції (високому опорі щодо землі) струми витоку і замикання на землю дуже малі. У випадку прямого дотику людини до струмопровідних частин електроустановки струм через тіло людини також визначається опором ізоляції, і при опорі ізоляції вище певного значення таке дотикання не становить небезпеки для життя. Таким чином, рівень опору ізоляції в мережах системи ІТ є фактором, що визначає як надійність, так і електробезпеку їх експлуатації. Оскільки в цих мережах дуже важливо підтримувати опір ізоляції на високому рівні, введення автоматичного постійного контролю ізоляції є обов’язковим електрозахисним заходом (рис. 3.9). Рис. 3.9 – Електрична схема підключення ПЗВ в системі ІТ ПЗВ є другим видом електрозахисту в цій системі мереж. Обидва ці пристрої працюють злагоджено, але не впливають на роботу одне одного: прилади контролю ізоляції подають сигнал на відключення при першому замиканні на землю, і якщо до усунення першого замикання відбувається повторне замикання на землю, то спрацьовує ПЗВ. Основна вимога при використанні ПЗВ в мережах IT – встановлювати його якнайближче до електроприймача. СИСТЕМА TTДо недавнего времени система заземления ТТ была запрещена в нашей стране. Сегодня, эта система остается достаточно востребованной и используется для мобильных зданий, таких как вагончики, ларьки, павильоны,дома и др. Допускается только в тех случаях, когда условия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспечены. Такая система требует высококачественного повторного заземления, с высокими требованиями к сопротивлению. Самым эффективным заземлением в этом случае, является модульно-штыревое заземление. У системі ТТ нейтраль джерела живлення заземлена, і всі відкриті провідникові частини електроустановки приєднані до заземлення, електрично-незалежного від заземлення нейтралі джерела живлення. У реальних умовах здійснити автоматичне відключення живлення електроустановки системи ТТ за допомогою автоматичних вимикачів з ряду причин (необхідності забезпечення великої кратності струму короткого замикання, низького опору пристрою заземлення тощо) досить проблематично. Ефективне вирішення проблеми автоматичного відключення живлення дає застосування чутливих ПЗВ. Така схема забезпечує необхідні умови електробезпеки в системі ТТ. При цьому номінальний струм уставки ПЗВ (номінальний диференціальний струм, що відключає) має бути меншим ніж значення струму замикання на заземлені відкриті провідні частини при напрузі на них 50 В відносно зони нульового потенціалу. Це означає, що в електроустановках великої частини житлових будинків (індивідуальних житлових будинків, котеджів, дачних будинків тощо), де не завжди є можливість встановити заземлювач із необхідними нормативними параметрами, слід застосовувати систему ТТ із обов’язковою установкою ПЗВ. У цьому випадку вимоги до значення опору заземлювача залежно від номінального диференційного струму, що відключає значно знижуються. Cхема системи ТТ Система ТN має три різновиди: ТN-C, ТN-S і ТN-C-S, і електричні мережі цієї системи є найбільш поширеними для електричних мереж житлових будинків, споруд і будинків суспільного призначення. Спільним для всіх трьох різновидів системи ТN є те, що в цих мережах усі відкриті провідні частини електроустановок мають бути приєднані до глухо заземленої нейтральної точки джерела живлення за допомогою захисних провідників. Основна умова електробезпеки в мережі цієї системи полягає в тому, щоб значення струму при короткому замиканні між фазним провідником і відкритою провідною частиною перевищувало величину струму спрацювання захисного пристрою за нормований час. У разі використання ПЗВ значення струму короткого замикання, слід замінити на значення номінального диференціального струму , що відключає. При цьому завдання забезпечення низького значення опору «фаза – нуль», яке слід вирішувати при використанні захисту від надструму, замінюється на перевірку працездатності ПЗВ захисного провідника. Контроль опору ланцюга «фаза – нуль» варто робити тільки на вхідних затискачах ПЗВ. Із трьох різновидів мереж системи ТN мережа системи ТN-C є такою, що найбільш широко використовується. Як захисний провідник в ній використовується провідник PEN, що одночасно виконує функції робочого й нульового захисного провідника. Іноді, наприклад, у чотирипровідних трифазних мережах, це може бути перепоною для використання ПЗВ, і тому для забезпечення надійного захисту окремих електроприймачів відкриті провідникові частини електроприймачів приєднують до РЕN – провідника з боку джерела живлення. СИСТЕМА TN: ПОДСИСТЕМА TN-CTN—C — нулевой рабочий и нулевой защитный проводники объединены в одном проводнике по всей системе (C — combined — объединённый). Достоинства подсистемы TN-C. Наиболее распространенная подсистема, экономичная и простая. Недостатки подсистемы TN-C У такой системы нет отдельного проводника РЕ (защитное заземление). Это означает, что в жилом доме в розетках отсутствует заземление. Нередко при такой системе делается зануление. Зануление — это крайняя мера, рассчитанная на эффект короткого замыкания. Если проводник фазы окажется на корпусе прибора, произойдет короткое замыкание (КЗ), в итоге, сработает автоматический выключатель на отключение. При такой системе TN-C недопустимо уравнивание потенциалов в ванной комнате. Cистема заземления TN-C используется в старом жилом фонде и не может быть рекомендована для новых построек. Cхема системи TN-C Другий різновид – система мереж TN-S – є більш сучасною і в більшості випадків більш електробезпечною. В цій системі мереж використовується самостійний нульовий захисний провідник РЕ й нульовий робочий провідник N, які прокладаються роздільно, починаючи від джерела живлення. На рисунку 3.8 наведена схема застосування ПЗВ в електроустановці системи ТN-S. СИСТЕМА TN: ПОДСИСТЕМА TN-STN—S — нулевой рабочий и нулевой защитный проводники работают раздельно по всей системе (S — separated — раздельный). Достоинства подсистемы TN-S. Наиболее современная и безопасная система заземления. Рекомендуется при строительстве новых зданий. Способствует хорошей защите человека, оборудования, а так же защиты зданий. Недостатки подсистемы TN-S. Менее распространена. Требует прокладки от трансформаторной подстанции пятижильного провода в трехфазной сети или трехжильного кабеля в однофазной сети, что ведет к удорожанию проекта. CХЕМА СИСТЕМЫ TN-SСхема системы TN-S Третій різновид системи ТN – це система мереж ТN-C-S. У цій системі провідник РЕN ділиться на окремі провідники РЕ і N, наприклад, у груповому щитку. При цій системі, як і в мережі системи ТN-S, провідники РЕ і N повинні прокладатися роздільно, а їх з’єднання після точки розподілу неприпустиме. Рис. 3.8 – Електрична схема підключення ПЗВ у системі ТN-S СИСТЕМА TN: ПОДСИСТЕМА TN-C-STN-C-S — нулевой рабочий и нулевой защитный проводники объединены в одном проводнике в какой- то ее части, начиная от источника питания до ввода в здание, такую систему возможно расщепить на проводник N и проводник РЕ. После расщепления такая система требует повторного заземления Достоинства подсистемы TN-С-S. Подсистема TN-C-S рекомендована для широкого применения . Технически достаточно легко выполнима. При переходе с подсистемы TN-C требует несложной модернизации. Недостатки подсистемы TN-С-S. Нуждается в модернизации стояков в подъездах. При обрыве PEN проводника электроприборы могут оказаться под опасным потенциалом. Схема системы TN-C-S До основних положень документів, що стосуються використання ПЗВ в електроустановках житлових будинків, споруд і будинків суспільного призначення належать: – у житлових будинках ПЗВ рекомендується встановлювати на квартирних щитках, допускається їх установка на поверхових щитках; – у житлових будинках не допускається використання ПЗВ, що автоматично відключають споживача від мережі у випадку зникнення або неприпустимого спадання напруги мережі. У цих випадках ПЗВ повинне зберегти працездатність на строк не менше ніж 5 с при зниженні напруги до 50% від номінальної; – на групових лініях, що живлять штепсельні розетки для переносних електричних приладів, рекомендується передбачити ПЗВ з номінальним диференційним струмом спрацювання не більше ніж 30 мА; – установка ПЗВ обов’язкова, якщо пристрій захисту від надструмів (автоматичний вимикач, запобіжник) не забезпечує заданого часу автоматичного відключення, що дорівнює 0,4 с при номінальній напрузі 220 В, і установка не охоплена системою зрівнювання потенціалів або розетки перебувають зовні приміщень, у приміщеннях, особливо небезпечних або з підвищеною небезпекою (наприклад, ванні і душові приміщення квартир або номерів готелів); – для сантехнічних кабін, ванних і душових потрібно встановлювати ПЗВ зі струмом спрацювання 10 мА, якщо на них виділена окрема лінія, і струмом спрацювання 30 мА в інших випадках (наприклад, при використанні однієї лінії для сантехнічної кабіни й кухні); – у житлових будинках можуть використовуватися ПЗВ типу «А», які реагують як на змінні, так і па пульсуючі струми ушкоджень, або «АС», які реагують тільки на змінний струм витоку. Джерелом пульсуючого струму є, наприклад, пральні машини з регуляторами швидкості, регульовані джерела світла, телевізори, відеомагнітофони, персональні комп’ютери тощо; – необхідно використовувати переважно ПЗВ, що є єдиним апаратом з автоматичним вимикачем, який забезпечує захист від надструмів. Використання ПЗВ у групових лініях, що не мають захисту від надструмів, без додаткового апарата, що забезпечує цей захист, не допускається; – у всіх випадках ПЗВ повинне забезпечувати надійну комутацію ланцюгів навантаження з урахуванням можливих перевантажень; – при використанні ПЗВ, що не має захисту від надструмів, повинна бути проведена розрахункова перевірка ПЗВ у режимі надструмів з урахуванням захисних характеристик апарата захисту від надструмів; – при послідовній установці ПЗВ повинні виконуватися вимоги селективності. При дво- і багатоступеневих схемах ПЗВ, що розміщені ближче до джерела живлення, повинні мати уставку і час спрацювання в три рази більше, ніж ПЗВ, розміщені ближче до споживача; – у зоні дії ПЗВ нульовий робочий провідник не повинен мати з’єднання із заземленими елементами й нульовим захисним провідником; – допускається приєднання до одного ПЗВ кілька групових ліній через окремі автоматичні вимикачі (запобіжники); – встановлення ПЗВ у лініях, що живлять стаціонарно встановлене устаткування й світильники, а також у загальних мережах освітлення, не обов’язкове; – сумарна величина струму витоку мережі з урахуванням підключених стаціонарних і переносних електроприймачів у нормальному режимі роботи не повинна перевищувати 1/3 номінального струму ПЗВ. При відсутності даних про струм витоку електроприймачів їх потрібно приймати з розрахунку 0,3 мА на 1 А струму навантаження, а струм витоку мережі – з розрахунку 10 мкА на 1 м довжини фазного провідника; – для підвищення рівня захисту від загорання при замиканнях на заземлені частини, коли величина струму недостатня для спрацювання максимального струмового захисту, на вводі у квартиру, індивідуальний будинок тощо рекомендується установка ПЗВ зі струмом спрацювання до 300 мА; – якщо ПЗВ передбачено для захисту від ураження електричним струмом і для захисту від загорання або тільки для захисту від загорання, то він повинен вимикати як фазний, так і нульовий робочий провідники. У цих випадках захист від надструмів у нульовому робочому провіднику не потрібний. 3.7. Забезпечення селективності роботи електричних апаратів захисту Селективність роботи кількох електричних апаратів захисту (запобіжників, автоматичних вимикачів, ПЗВ тощо) при послідовному їх підключенні в схемах електропостачання полягає в тому, що при виникненні надструму на відгалуженні до певного електроприймача має спрацювати найближчий до цього електроприймача електричний апарат захисту, а всі інші не повинні при цьому спрацьовувати. Відповідно до електричної схеми (рис. 3.10), в якій функції електричних апаратів захисту виконують автоматичні вимикачі, селективність буде забезпечена, якщо при появі надструмів, наприклад у мережі живлення електроплити, відбудеться вимкнення лише автоматичного вимикача QF5. Рис. 3.10 – До пояснення селективності роботи автоматичних вимикачів Вимикання послідовно підключених з QF5 автоматичних вимикачів QF2 і QF1 при цьому не відбувається, а це означає, що не порушується й електропостачання групових мереж електроосвітлення та штепсельних розеток, що працюють у нормальному режимі. Аналогічно при протіканні надструмів на ділянці з автоматичним вимикачем QF2 має відбутися вимикання лише цього електричного апарату, що призводить до припинення електропостачання електроплити та електроприймачів групової мережі штепсельних розеток. При цьому автоматичний вимикач QF1 за умовами селективності повинен залишитися у ввімкненому стані. За цієї умови електропостачання електроприймачів, що підключені до групової мережі електроосвітлення, не порушиться. Селективність захисту автоматичними вимикачами забезпечується певним вибором їх розчіплювачів. Вибір розчіплювачів автоматичних вимикачів за умови селективності виконується з використанням часо-струмових характеристик , які наводяться в паспорті на електричний апарат. При виборі автоматичних вимикачів з метою забезпечення селективності їх роботи дотримуються такої послідовності: 1. Для кожної ділянки вибирають за довідниками автоматичні вимикачі за умов: , (3.13) де – номінальний струм теплового розчіплювача, А; – розрахункове значення номінального струму ділянки, А; – номінальний струм електромагнітного розчіплювача, А; – номінальна гранична найбільша вимикаюча спроможність автоматичного вимикача, А; – розрахункове значення струму короткого замикання, А. 2. За часо-струмовими характеристиками вибраних автоматичних вимикачів визначається значення затримки в часі спрацювання для кожного електричного апарату. 3. Виконується перевірка селективності роботи послідовно підключених автоматичних вимикачів. Час спрацювання автоматичних вимикачів повинен збільшуватись в напрямку від електроприймачів до джерела живлення. При виборі автоматичних вимикачів, до яких безпосередньо підключені електроприймачі (на рис. 3.10 – QF3…QF5), враховують: а) для захисту від перевантажень асинхронних двигунів, що працюють у тривалому режимі роботи з невеликою частотою пусків і тривалістю пусків до 2,5 с, доцільно вибирати автоматичні вимикачі з тепловим розчіплювачем. Номінальний струм розчіплювача визначається за формулами: – для нерегульованого розчіплювача: , (3.14) – для регульованого розчіплювача: , (3.15) де – номінальний струм електродвигуна, А; б) для захисту від перевантажень асинхронних двигунів, що працюють у повторно-короткочасному режимі роботи з важкими умовами пуску, доцільно також вибирати автоматичні вимикачі з тепловим розчіплювачем, а номінальний струм розчіплювача визначати за формулами: – для нерегульованого розчіплювача: , (3.16) – для регульованого розчіплювача: . (3.17) В автоматичних вимикачах з тепловими розчіплювачами необхідно враховувати можливість короткочасних перевантажень по струму, пов’язаних з особливостями роботи певних електроприймачів. Так, наприклад, при пусках асинхронних двигунів пускові струми на час пуску можуть у 5 – 7 разів перевищувати номінальні значення струму, а тому час спрацювання автоматичного вимикача повинен бути більшим, за час пуску двигуна і не допускати помилкових відключень у процесі пуску. Конструкція більшості автоматичних вимикачів з тепловим розчіплювачем дозволяє регулювати значення струму спрацювання розчіплювача; в) автоматичні вимикачі з електромагнітним розчіплювачем використовують для захисту від струмів короткого замикання. Номінальний струм електромагнітного розчіплювача визначається за формулами: – для асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором: , (3.18) де – пусковий струм двигуна, А. – для асинхронних двигунів з фазним ротором: , (3.19) – в освітлювальних і силових мережах у разі відсутності суттєвих пускових струмів: , (3.20) де – максимально можливе значення струму в нормальному режимі роботи. – в освітлювальних і силових мережах при наявності значних пускових струмів: . (3.21) Автоматичні вимикачі з електромагнітним розчіплювачем не реагують на струми перевантаження, якщо їх значення менше від номінального струму розчіплювача. Ці автоматичні вимикачі спрацьовують при виникненні струму короткого замикання. Згідно з вимогами ПУЕ, струм короткого замикання повинен не менше ніж у три рази перевищувати значення номінального струму електромагнітного розчіплювача автоматичного вимикача; г) автоматичні вимикачі з напівпровідниковим розчіплювачем допускають регулювання номінального робочого струму, уставки по струму спрацювання в зоні струмів КЗ і уставки часу спрацювання в зоні струмів перевантаження. Дуже важливим є те, щоб верхня межа значень струмів короткого замикання для автоматичного вимикача, незалежно від виду розчіплювача, була не меншою від реальних значень струмів короткого замикання. Лише за цієї умови можливі надійне спрацювання і подальша робота автоматичного вимикача. Умови забезпечення селективності роботи послідовно підключених запобіжників є такими самими, як і для автоматичних вимикачів. Селективність роботи цих електричних апаратів досягається певним підбором плавких вставок, при якому у разі виникнення надструмів у певному електроприймачеві, відбувається перегорання плавкої вставки лише запобіжника (запобіжників), до якого безпосередньо підключений цей електроприймач. Інші запобіжники залишаються працездатними. Вибір плавких вставок за умови селективності виконується з використанням часо-струмових характеристик , які наводяться в паспорті на запобіжник з обов’язковим урахуванням розкидання реальних значень часу спрацювання, які гарантує підприємство-виробник даного запобіжника. При виборі запобіжників з метою забезпечення селективності їх роботи дотримуються такої послідовності: 1. Для кожної ділянки за номінальним струмом плавкої вставки вибирають із довідників запобіжники за умов: – для запобіжників з великою тепловою інерцією (тих, що здатні витримувати значні короткочасні перевантаження): , (3.22) де – розрахункове значення номінального струму ділянки, А; – для запобіжників неінерційних (з малою тепловою інерцією) має виконуватись умова (3.22), а також: , (3.23) де – максимальне значення короткострокового струму перевантаження (наприклад, пускового струму асинхронного двигуна), – поправковий коефіцієнт. Його величина залежить від режиму перевантаження і дорівнює: 2,5 – для освітлювальних і силових мереж при незначних пускових струмах; 2,0...1,5 – для освітлювальних і силових мереж при значних пускових струмах. 2. За часо-струмовими характеристиками вибраних запобіжників знаходяться значення затримки в часі спрацювання для кожного електричного апарату. 3. Виконується перевірка селективності роботи послідовно підключених запобіжників. Час спрацювання запобіжників має збільшуватися в напрямку від електроприймачів до джерела живлення. В одній і тій самій мережі як апарати захисту можуть бути використані однотипні і не однотипні запобіжники. Як показує практика, при встановленні однотипних запобіжників напругою до 1 кВ селективність їх роботи буде забезпеченою, якщо плавкі вставки послідовно підключених сусідніх запобіжників відрізняються не менше ніж на два ступеня за шкалою їх номінальних струмів. Для забезпечення селективності роботи послідовно підключених ПЗВ слід враховувати такі основні фактори: – висока швидкодія, що вимірюється десятими та сотими частками секунди. Цей фактор зумовлює те, що практично дуже важко або просто неможливо забезпечити (за певних умов) селективність спрацювання послідовно підключених однотипних ПЗВ, якщо номінальні диференційні струми, що вимикають, відрізняються на один ступінь по шкалі їх номінальних значень, наприклад, 10 та 30 мА, 30 та 100 мА тощо; – можливість швидкої зміни струму витоку. На практиці можливе не лише поступове плавне збільшення значення струму витоку, що обумовлене старінням ізоляції, появою незначних дефектів тощо, а й миттєве його збільшення, спричинене електричним пробоєм ізоляції, її механічним пошкодженням тощо. Ці два фактори можуть призвести при виникненні аварійного режиму роботи до одночасного спрацювання кількох послідовно підключених ПЗВ і тим самим не забезпечити селективності їх роботи. Одним із дієвих способів забезпечення селективності роботи ПЗВ може бути застосування модифікацій ПЗВ із затримкою спрацювання – ПЗВ з індексами S та G.Ці модифікації ПЗВ мають значно більші значення часу спрацювання (ПЗВ S мають більші значення, ніж ПЗВ G) порівняно з ПЗВ загального призначення. Можливість забезпечення селективності роботи ПЗВ загального призначення і ПЗВ з затримкою спрацювання наочно зображена на рисунку 3.11. Рис. 3.11 – Часо-струмові характеристики ПЗВ: 1 – типу S; 2 – загального використання Номінальний диференційний струм, що вимикає ( ) – значення диференційного струму, що викликає вимкнення при заданих умовах експлуатації ( А). Різниця в часі спрацювання, що вимірюється кількома десятками мілісекунд, ПЗВ загального призначення (крива 1) із ПЗВ з затримкою в часі (крива 2) на практиці забезпечує надійний селективний захист в електричних схемах із двома і трьома рівнями селективності. Приклади таких схем наведені на рисунку 3.12. Рис. 3.12 – Електричні схеми з ПЗВ: а – дворівнева; б – трирівнева У дворівневій схемі (рис. 3.12,а) функції QF1 виконує ПЗВ S, а функції QF2 і QF3 – ПЗВ загального призначення. У трирівневій схемі (рис. 3.12,б) функції QF1 виконує ПЗВ S, функції QF2 – ПЗВ G, а QF3 – ПЗВ загального призначення. |