Аппараты защиты электрооборудования и электрических сетей

Все существующие эксплуатируемые или вновь сооружаемые электрические сети должны быть обеспечены необходимыми и достаточными средствами защиты, прежде всего, от поражения электрическим током людей, работающих с этими сетями, участков цепей и электрооборудования от токов перегрузки, токов короткого замыкания, пиковых токов. Эти токи могут привести к повреждению как самих сетей, так и электроприборов, работающих в этих сетях.

Каждая трансформаторная подстанция, каждая воздушная линия, каждая кабельная линия и распределительные внутридомовые сети, каждый электроприёмник имеют аппараты защиты, обеспечивающие их бесперебойную и надежную работу.

Таких аппаратов на данный момент в мире имеется огромный выбор. Их можно подобрать по типу, по способу подключения, по параметрам защиты. Аппараты защиты электрооборудования и электрических сетей очень обширная группа и включает в себя такие аппараты как: плавкие вставки (предохранители), автоматические выключатели, разнообразные реле (токовые, тепловые, напряжения и т. п.).

Плавкие предохранители защищают участок цепи от токовых перегрузок и коротких замыканий. Разделяются на одноразовые предохранители и предохранители со сменными вставками. Используются и в промышленности и в быту. Существуют предохранители работающие на напряжении до 1кВ и так же высоковольтные предохранители установленные, работающие на напряжении выше 1000В (например, плавкие предохранители на трансформаторах собственных нужд подстанций 6/0,4 кВ). Удобство в эксплуатации, простота конструкции и легкость при замене обеспечили предохранителям очень большую распространенность.

Подробнее про плавкие предохранители и их использование для защиты электроустановок смотрите здесь:

Автоматические выключатели играют ту же роль, что и предохранители. Только по сравнению с ними имеют более сложную конструкцию. Но при этом пользоваться автоматическими выключателями гораздо удобнее. В случае возникновении, например, короткого замыкания в сети в следствии старения изоляции, автоматический выключатель отключит от питания повреждённый участок. При этом сам легко восстанавливается, не требует замены на новый и после проведения ремонтных работ будет снова защищать свой участок сети. Так же пользоваться выключателями удобно при проведении каких либо регламентных ремонтных работ.

Производятся автоматические выключатели с широким спектром номинальных токов. Что позволяет подобрать нужный практически под любую задачу. Работают выключатели на напряжении до 1 кВ и на напряжении свыше 1кВ (высоковольтные выключатели).

Высоковольтные выключатели, для обеспечения чёткого расцепления контактов и предотвращения появления дуги производятся вакуумными, наполненными инертным газом или маслонаполненными.

В отличии от плавких предохранителей автоматические выключатели производятся как для однофазных так и для трехфазных сетей. То есть существуют одно-, двух-, трех-, четырехполюсные выключатели контролирующие три фазы трехфазной сети.

Например, при появлении короткого замыкания на землю одной из жил питающего кабеля электродвигателя автоматический выключатель отключит питание на всех трех, а не на одной поврежденной. Так как после исчезновения одной фазы электродвигатель продолжил бы работу на двух. Что не допустимо, так как является аварийным режимом работы и может привести к преждевременному выходу его из строя. Автоматические выключатели производятся для работы с постоянным и переменным напряжением.

Подробнее про автоматические выключатели смотрите здесь:

Про выключатели на напряжение выше 1000В:

Так же для защиты электрооборудования и электрических сетей разработано множество разнообразных реле. Под каждую задачу можно подобрать необходимое реле.

Тепловое реле — самый распространённый тип защиты электродвигателей, нагревателей, любых силовых приборов от токов перегрузки. Принцип его действия основан на возможности электрического тока нагревать проводник, по которому он протекает. Основная часть теплового реле – биметаллическая пластина. Которая при нагревании изгибается и тем самым разрывает контакт. Нагрев пластины происходит при превышении током его допустимого значения.

Токовые реле , контролирующие величину тока в сети, реле напряжения , реагирующие на изменения напряжения питания, реле дифференциального тока , срабатывающие при возникновения тока утечки.

Как правило такие токи утечки весьма малы, и автоматические выключатели совместно с предохранителями на них не реагируют, но могут вызвать смертельное поражение человека при контакте его с корпусом неисправного прибора. При большом количестве электроприёмников требующих подключения через дифференциальное реле, для уменьшения габаритов силового щита, питающего эти электроприёмники, используют комбинированные автоматы.

Сочетающие в себе устройства автоматического выключателя и дифференциального реле (автоматы дифференциальной защиты или дифавтоматы). Часто использование таких комбинированных защитных устройств бывает весьма актуально. При этом снижаются габариты силового шкафа, облегчается монтаж и следовательно уменьшаются затраты на установку.

На основе реле на производстве собирают шкафы релейных защит. Сборные шкафы релейных защит обеспечивают стабильную работу потребителей разных категорий. Примером подобной защиты является собранный на базе реле и цифровых блоков защит автоматический ввод резерва (АВР). Надежный способ обеспечения потребителей резервным электроснабжением, при потере основного.

Для работы АВР необходимо наличие хотя бы двух источников питания. Для потребителей первой категории наличие устройства АВР является обязательным условием. Так как перебои в электроснабжении для этой категории потребителей может привести к опасности для жизни людей, нарушению технологических процессов, материальному ущербу.

Устройства защиты должны выбираться согласно параметрам потребителя, характеристике проводников, токов короткого замыкания, типа нагрузки.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Защитные меры при аварийных ситуациях в электроустановках

Средствами защиты человека от поражения электрическим током при аварийном режиме электроустановки являются:

Цель защитного заземления заключается в устранении опасности поражения током в случае прикосновения к конструктивным токоведущим металлическим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением, путем преднамеренного электрического соединения их с землей или ее эквивалентом (рис. 3.6.).Принцип действия защитного заземления заключается в снижении напряжения прикосновения до малого значения.

Принципиальная схема защитного заземления

Из схемы цепи однофазного замыкания на корпус электродвигателя следует, что сопротивление тела человека и заземлителя параллельны. По первому закону Кирхгофа в разветвленной электрической цепи сила тока, протекающего к месту соединения нескольких сопротивлений, равна сумме токов, уходящих из него. Для уменьшения тока, проходящего через тело человека, сопротивление заземлителя R_з должно иметь минимальное значение – его величина не должна превышать 4 Ом. Поэтому ток замыкания I_з в основном пойдет по цепи системы заземления R_з. Сила тока I_h, проходящего через тело человека, в этом случае определяется по формуле:

где I_з – ток замыкания на землю, А;

R_з – сопротивление системы заземления, Ом;

R_h – сопротивление электрическому току человека, Ом.

Однофазная схема замещения защитного заземления

Физическая сущность зануления заключается в возникновении тока короткого замыкания между нулевым проводом и поврежденной фазой. Ток короткого замыкания может достигать сотен ампер, в результате плавкая вставка расплавляется 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.

Принципиальная схема зануления:

1 – корпус электроприемника;

2 – аппараты защиты;

R₀ – сопротивление заземления нейтрали источника тока;

R_П – сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника;

I_Н — часть тока короткого замыкания, протекающая через нулевой проводник;

I_К — ток короткого замыкания;

I_З – часть тока короткого замыкания, протекающая через землю.

Так как время срабатывания плавких вставок предохранителей и тепловых расцепителей автоматов обратно пропорционально току, то малое время срабатывания возможно при большом токе. Каждый отключающий аппарат имеет свою заводскую токовременную характеристику. Так, предохранитель срабатывает за 0,1с, если ток короткого замыкания превысит его уставку (значение входной величины тока) в 10 раз и за 0,2с – в 3 раза. Время отключения предохранителя резко возрастает до 9-10с при небольшом токе 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 (I_к.з.) превосходит ток установки отключающего аппарата по условию:

где I_ном – номинальный ток плавкой вставки или автомата, А;

к – коэффициент, означающий кратность тока короткого замыкания относительно тока плавкой вставки.

Коэффициент кратности тока короткого замыкания в помещениях с нормальными условиями окружающей среды при защите предохранителями или автоматами с тепловым расцепителем должен быть к ³ 3; для автоматов с электромагнитным расцепителем — к ³ 1,4; для прочих автоматов — к ³ 1,25.

Во взрывоопасных помещениях в расчете системы зануления принимают значение к ³ 4 при защите предохранителями и к ³ 6 при защите автоматами.

Защитное отключение – вид защиты от поражения током в

электроустановках, обеспечивающей автоматическое отключение всех фаз аварийного участка сети. Длительность отключения поврежденного участка сети должна быть не более 0,2с.

Область применения защитного отключения: дополнение к защитному заземлению или занулению в электрифицированном инструменте; дополнение к занулению для отключения электрооборудования, удаленного от источника питания; мера защиты в передвижных электроустановках напряжением до 1000 В.

Устройством защитного отключения должны оснащаться не только указанные сооружения, но и все помещения с повышенной или особой опасностью поражения электрическим током, в том числе сауны, души, теплицы с электроподогревом.

На рис. приведена принципиальная схема защитного отключения с помощью реле максимального тока 1. Катушка этого реле с нормально замкнутыми контактами подключается через трансформатор тока 2 или непосредственно в рассечку проводника 3, идущего к отдельному вспомогательному или общему заземлителю 4.

Схема устройства защитного отключения

1 – реле максимального тока, 2 – трансформатор тока, 3 – заземляющий провод, 4 – заземлитель, 5 – электродвигатель, 6 – контакты пускателя, 7 – блок-контакт, 8 — сердечник пускателя, 9 – рабочая катушка, 10 – кнопка опробования, 11 – вспомогательное сопротивление,

12 и 13 – кнопки останова и включения, 14 – пускатель

Для снижения напряжения прикосновения и напряжения шага при стекании тока с электродов в землю меньше максимально возможной величины используют метод выравнивания потенциалов при контурном расположении электродов относительно заземляемых корпусов электрооборудования. Для этой цели стальные стержни диаметром 50…60 мм и длиной 2,5…3,0 м, из которых выполнены электроды, забивают в грунт вертикально на расстоянии друг от друга 5,0…6,0 м.

Характеристики освещения

К количественным показателям производственного освещения относятся:

Лучистый поток (Ф) — общая мощность электромагнитного излучения оптическом диапазоне длин волн. Единицей измерения служит /Вт/.

Испытываемое человеком зрительное ощущение при попадании лучистого потока на сетчатку глаза зависит не только от мощности излучения, но также и от длины волны. Излучение разных длин волн вызывают различное цветовое ощущение по цвету и интенсивности.

Световой поток (F) — мощность лучистой энергии, оцениваемая по световому ощущению, которое она производит на человеческий глаз. Единица измерения (ЛМ).

Сила света (I)— пространственная плотность светового потока

где — телесный угол в стерадианах.

Единицей измерения является кандела (КД), которая является основной световой величиной, на которую существует государственный световой стандарт. Кандела — сила света с площади платиновой пластины равной 1/600000 м 2 при температуре затвердевания платины (2042 К) и давлении 101325 Па.

Освещенность (Е)- плотность светового потока на освещенной поверхности

где S — площадь поверхности. За единицу измерения принят люкс (ЛК).

Яркость поверхности (L)- отношение силы света dF излучаемого элемента поверхности dS под углом к проекции этого элемента на плоскость, перпендикулярную лучу зрения.

Блесткость — чрезмерная яркость — причина утомления и снижения работоспособности.

Характер зрительной работы определяется совокупностью таких параметров, как размер объекта различения, фон, контраст объекта с фоном.

Объект различения — наименьший размер рассматриваемого предмета, отдельная его часть, который необходимо различить в процессе работы (например, при работе с приборами — толщина линии градуировки шкалы; при чертежных работах — толщина самой тонкой линии на чертеже).

Фон — поверхность, непосредственно прилегающая к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон характеризуется коэффициентом отражения , под которым понимается способность поверхности отражать падающий на нее световой поток.

В зависимости от величины коэффициента отражения фон может быть:

Источник