Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

а) обмотки (1) генератора (трансформатора), соединенные в “звезду” с нулевой точкой (2); нулевая точка связана с заземляющим устройством (4) и нулевым проводником (3);

б) четырехпроводная сеть с нулевым проводником;

в) пятипроводная сеть с нулевым рабочим проводником (4) и нулевым защитным проводником (5).

Кроме четырехпроводных сетей с глухозаземленной нейтралью (рис 1, б) в последнее время ведется внедрение пятипроводных сетей (рис1, в). В четырехпроводных сетях при питании однофазных потребителей (рис. 2,а) нулевой проводник часто выполняет функции одновременно и рабочего и защитного проводника. При использовании пятипроводной системы от нулевой точки источника питания отходят два нулевых проводника ( рис. 2, б) - рабочий и защитный. Рабочий проводник в совокупности с фазным служит для электропитания однофазных потребителей, а защитный - обеспечивает автоматическое отключение питания при коротких замыканиях на корпус электроустановки, а также снижает напряжение на корпусе до момента отключения электроустановки от сети.

Рис.2 Трехфазные сети с глухозаземленной нейтралью:

а) четырехпроводная сеть с однофазным (I) и трехфазным (II) потребителями; нулевой проводник (3) выполняет функции нулевого рабочего (4) и нулевого защитного (5) проводников;

б) пятипроводная сеть с однофазным (I) и трехфазным (II) потребителями; нулевой рабочий проводник (4) служит для электропитания однофазных потребителей, нулевой защитный проводник (5) обеспечивает срабатывание максимальной токовой защиты и выполняет функции заземляющего проводника.

При пятипроводной системе электроснабжения однофазные сети выполняются трехпроводными, например, к электророзетке подводятся нулевой рабочий и фазный проводники (для электропитания бытовых приборов, компьютеров и т.п.), а также нулевой защитный проводник, обеспечивающий автоматическое отключение питания и снижение напряжения на металлических нетоковедущих частях, например, корпусе электроприемника.

Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) введены буквенные обозначения электрических сетей и систем заземления, соответствующие стандартам Международной электротехнической комиссии. Для сетей с глухозаземленной нейтралью в которых открытые проводящие части (корпуса) электроустановок присоединены к нулевому защитному проводнику вводится обозначение TN. Если нулевой проводник выполняет функцию нулевого рабочего и нулевого защитного проводников, то такая четырехпроводная система электроснабжения обозначается TN-C (рис.2, а), если нулевой рабочий и нулевой защитный проводники разделены на всем протяжении сети, то такая пятипроводная система обозначается TN-S (рис.2, б).

Проводники сети обозначаются:

фазные – L_1, L_2, L₃;

нулевой рабочий – N;

нулевой защитный – PE;

нулевой, совмещающий функции нулевого рабочего и нулевого – PEN.

Подробная классификация электрических сетей и используемых мер электробезопасности в соответствии с ПУЭ дана в Приложении №1.

Защитное зануление.

Основной мерой защиты от поражения электрическим током в сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В является защитное зануление.

Защитным занулением называется преднамеренное соединение открытых проводящих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания фазы, например, на металлический корпус электроустановки с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора. Это соединение осуществляется с помощью нулевого защитного проводника.

Нулевой защитный проводник следует отличать от нулевого рабочего проводника, который также соединен с глухозаземленной нейтральной точкой, но предназначен для питания током электроприемников и по нему проходит рабочий ток.

Нулевой рабочий проводник должен иметь изоляцию, равноценную изоляции фазных проводников, сечение его должно быть рассчитано на длительное прохождение рабочего тока.

В четырехпроводных сетях (TN-C) нулевой рабочий проводник используется одновременно и как нулевой защитный, т.е. для защитного зануления приемников энергии (за исключением однофазных электроприемников). В этом случае нулевой рабочий проводник должен удовлетворять требованиям, предъявляемым к нулевым рабочим и защитным проводникам.

В пятипроводных сетях (TN-S) для защитного зануления используется нулевой защитный проводник.

Принцип действия защитного зануления – превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание ( т.е. замыкание между фазным и нулевым защитным проводниками) с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную электроустановку от питающей сети. Такой защитой являются: плавкие предохранители или автоматические выключатели.

Кроме того, поскольку зануленные корпуса (или другие открытые проводящие части) заземлены через нулевой защитный проводник, то в аварийный период, т.е. с момента возникновения замыкания на корпус и до автоматического отключения поврежденной электроустановки от сети, проявляется защитное свойство этого заземления. Иначе говоря, защитное заземление корпусов через нулевой проводник снижает в аварийный период их напряжение относительно земли.

Таким образом, защитное зануление осуществляет два защитных действия - быстрое автоматическое отключение поврежденной установки от питающей сети и снижение напряжения зануленных металлических нетоковедущих частей, оказавшихся под напряжением, относительно земли.

Анализ схемы зануления.

Принцип действия зануления ясен из рис.3,а. При замыкании фазы 3 на корпус электроустановки ток короткого замыкания (I_к) проходит по обмотке трансформатора, далее через плавкий предохранитель, место замыкания и нулевой защитный проводник.

Р ис. 3 Короткое замыкание фазы 1 на зануленный корпус электроустановки:

а) принципиальная схема электрической сети с занулением

б) эквивалентная схема

Там он разветвляется на токи I_н и I_з , которые через нулевую точку попадают в обмотку трансформатора

, при этом образуются два контура. Первый из них (показан пунктиром на рис. 3, а) включает фазный и нулевой проводники (так называемая “петля фаза-нуль”). Протекание тока короткого замыкания по этому контуру приводит к срабатыванию автоматического выключателя или перегоранию плавкой вставки предохранителя и отключению поврежденной электроустановки. До момента срабатывания автоматической защиты корпуса электроустановок будут находиться под напряжением. Поскольку человек при меньшей продолжительности воздействия может выдержать больший ток, то ГОСТом 12.1.038-82 (с изменениями от 01.07.88) определены допустимые напряжения прикосновения и токи протекающие через человека в зависимости от времени действия. (Табл.1)

Табл.1

Род тока	Нормируемая величина	Предельно допустимые значения при длительности воздействия ниже t, с
		0.01 0.08	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1.0	Св. 1.0
Переменный 50 Гц	U, В	550	340	160	135	120	105	95	85	75	65	60	20
	I, мА	550	400	190	150	140	125	105	90	75	65	50	6

Как видно из рис.4 допустимый ток (I_{h доп}) снижается с увеличением времени действия на человека, то есть при при снижении быстродействия автоматической

защиты.

.

Рис. 4 Зависимость предельно допустимых значений от продолжительности воздействия.

Для приближенных расчетов зависимость I_{h доп} от времени срабатывания защиты (t _защ ) можно аппроксимировать функцией

I_{h доп} = . (1)

Поскольку время срабатывания аппаратов максимальной токовой защиты уменьшается с увеличением тока короткого замыкания (рис. 5), то для достижения заданного условиями безопасности допустимого времени действия тока на человека, ток короткого замыкания (I_к) должен превышать номинальный ток (I_ном) устройства защиты. Под номинальным током понимают ток, который может длительно протекать, например, через предохранитель не вызывая перегорания плавкой вставки. Для плавких вставок предохранителей и тепловых расцепителей автоматических выключателей.

I_к  Кз I_ном. (2)

Соотношение между током I_к и током I_ном определяется по время-токовым характеристикам с учетом наибольшего допустимого времени автоматического отключения. Для сетей с U_ф = 220В время автоматического отключения согласно ПУЭ не должно превышать 0,4 с.

Рис.5 Время-токовые характеристики полного отключения плавких вставок предохранителей серии ПП31.

Второй контур (рис.3. а) образован заземлителем нейтрали (r₀) и повторным заземлителем (r_п). Благодаря наличию повторного заземлителя снижается напряжение относительно земли нулевого проводника, а, следовательно, и подключенных к нему корпусов.

На рис. 3,б представлена эквивалентная схема электрической сети для случая замыкания фазы на корпус электроустановки. В контур 1 входят следующие схемные элементы.

z_T - полное сопротивление обмотки трансформатора;

r_ф, r_н - активные сопротивления фазного и нулевого защитного проводников;

х_ф х_{н -} внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого защитных проводников;

х_п - внешнее индуктивное сопротивление “петли фаза-нуль”.

Для дальнейшего анализа воспользуемся упрощенной эквивалентной схемой без индуктивных элементов (рис. 6) Определим напряжение на корпусе электроустановки до момента срабатывания автоматической защиты.

Рис. 6 Упрощенная эквивалентная схема.

Как видно из рис. 6 напряжение на корпусе равно напряжению относительно земли т. Б, в которой корпус подключен к нулевому проводнику:

U_корп = U_Б = I_з r _п. (3)

Используя ряд формул

(4)

U_АБ = I_к r _н, (5)

(6)

полученных из рассмотрения контуров 1 и 2 эквивалентной схемы (рис. 6), при условии I_з<< I_k и I_н  I_к найдем:

U_корп = U_ф . (7)

В качестве сомножителей в выражение (7) входят относительные характеристики сопротивлений первого и второго – контуров (рис. 6). При отсутствии повторного заземления (рис. 7,а), то есть при r _п =  , выражение (7) имеет вид:

U_корп = U_ф . (8)

Считая сопротивление нулевого проводника распределенным, то есть зависящим от длины проводника, r_н = f (l), можно получить зависимость напряжения нулевого проводника относительно земли (рис. 7, б) Напряжения на корпусах будут иметь значения, соответствующие напряжению на нулевом проводнике в точке подключения к нему корпуса электроустановки ( рис. 7, а, б.).

Рис. 7 Короткое замыкание фазы 3 на зануленный корпус 3 при отсутствии повторного заземлителя:

а) принципиальная схема;

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)