Маркировка

ГОСТ Р 50462 «Идентификация проводников по цветам или цифровым обозначениям».

Проводники защитного заземления, а также нулевые защитные проводники, должны иметь буквенное обозначение РЕ и цветовое обозначение чередующимися продольными или поперечными полосами желтого и зеленого цветов.

Нулевые рабочие (нейтральные) проводники обозначаются буквой N и голубым цветом. Совмещенные нулевые защитные и нулевые рабочие проводники должны иметь буквенное обозначение PEN и цветовое обозначение: голубой цвет по всей длине и желто-зеленые полосы на концах.

Шины должны быть обозначены:

1) при переменном трехфазном токе: шины фазы А - желтым,

фазы В — зеленым,

фазы С - красным цветами;

2) при переменном однофазном токе шина В, присоединенная к концу обмотки источника питания, - красным цветом, шина А, присоединенная к началу обмотки источника питания, - желтым цветом.

3) при постоянном токе:

положительная шина (+) - красным цветом,

отрицательная (-) – синим,

нулевая рабочая М - голубым цветом.

Прикосновение к токоведущим частям всегда опасно, а при напряжении выше 1000 В опасно приближение к токоведущим частям.

Изоляция проводов достаточно защищает при напряжениях до 1000 В, при больших напряжениях опасно прикосновение и к изолированному проводу также опасно, т. к. повреждение изоляции бывает незаметно, если он подвешен на изоляторах.

Чтобы исключить прикосновение или приближение к токоведущим частям, обеспечивается их недоступность посредством ограждения, блокировок, расположения токоведущих частей на недоступном месте или на недоступной высоте.

Ограждения применяются сплошные или сетчатые. Первые применяются при напряжениях до 1000 В в виде кожухов и крышек, укрепленных на шарнирах, запирающихся на замок или запор, открывающийся специальным ключом. Сетчатые ограждения (с размером ячеек 25х25 мм) имеют двери, закрывающиеся на замок.

Блокировки применяются в электроустановках с ограждаемыми токоведущими частями, а также в различных электроаппаратах, пускателях и т.п., работающих в условиях с повышенными требованиями безопасности (шахты, суда).

Электрические блокировки осуществляют разрыв цепи управления (магнитного пускателя и т.п.) специальными контактами, установленными на дверях ограждений, крышках и дверцах кожухов таким образом, чтобы при незначительном открывании дверей (крышек) контакты срабатывали (рис. 74).

Рис.74. Схема электрической блокировки дверей

Механическая блокировка применяется в электрических аппаратах, пускателях, рубильниках.

Расположение токоведущих частей на недоступной высоте или недоступном месте должно обеспечить безопасность работ без ограждений, при этом должна учитываться возможность случайного прикосновения к токоведущим частям посредством длинных предметов, которые человек может держать в руках.

6. Нарисовать график зависимости напряжения прикосновения от сопротивления изоляции относительно земли в трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью.

Не зависит.

7. Защита от поражения электрическим током применением малых напряжений. Принцип защиты. Нормируемые значения допустимых рабочих напряжений.

Принцип: использование установок, номинальное напряжение которых не превышает длительного напряжения прикосновения. Наибольшая степень безопасности- 6-10 вольт. Тогда даже двухфазный контакт будет безопасен. Используются так же установки с напряжениями 12, 36, 42 В. В этом случае двухфазный контакт становится опасен. Наиболее часто как источники малого напряжения применяются понизительные трансформаторы.

В зависимости от категории помещения нормируется максимально допустимое рабочее напряжение приемников электроэнергии, эксплуатируемых без средств защиты

Защита от прямого прикосновения (недоступность токоведущих частей) не требуется, если электрооборудование находится в зоне системы уравнивания потенциалов, а наибольшее рабочее напряжение не превышает:

~ =

в помещениях без повышенной опасности 25 В 60 В

в помещениях с повышенной опасностью,

особо опасных и в наружных установках 6 В 15 В

Защита при косвенном прикосновении требуется при рабочих напряжениях более:

8. Защитное заземление. Назначение. Принцип действия. Область применения.

защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Допустим, произошло замыкание токоведущих частей на корпус. Если корпус прибора не заземлен, прикосновение к нему опасно так же, как к фазе. Если же он заземлен, то окажется под напряжением Uз=IзRз.

Область применения: используется только в сетях с изолированной нейтралью и в сетях с напряжением свыше 1000 вольт.

Защитное заземление - намеренное соединение с землей металлических нетоковедущих частей, могущих оказаться под напряжением.

При наличии защитного заземления в случае повреждения электрической изоляции (замыкание фазы на корпус электроприемника) рабочее напряжение с приемника электроэнергии не снимается, но напряжение прикосновения уменьшается до безопасного значения.

Защитное заземление не защищает от других вариантов поражения током, кроме случая прикосновения к корпусу устройства с поврежденной изоляцией.

Z1’ < < Z2 Uпр=U1’®0

9. Нарисовать векторные диаграммы напряжений относительно земли при прикосновении человека к корпусу электроустановки с поврежденной изоляцией (замыкание фазы на корпус) в сети с изолированной нейтралью, обладающей существенной емкостью фаз относительно земли при отсутствии и наличии защитного заземления корпуса.

10. Нарисовать график зависимости напряжения прикосновения от сопротивления защитного заземления при прикосновении человека к корпусу электроустановки с поврежденной изоляцией (замыкание фазы на корпус) в сети с изолированной нейтралью.

, R_з – сопротивление защитного заземления

Когда напряжение достигнет 220, оно становиться постоянным.

11. Компенсация емкостной составляющей тока замыкания на землю. Назначение. Принцип действия. Область применения.

В сети с изолированной нейтралью ток через человека зависит не только от сопротивления изоляции, но и от емкости сети относительно земли. Емкость фаз относительно земли определяется геометрическими параметрами сети (высота подвеса проводов, толщина кабеля и тд). Таким образом их невозможно уменьшить. Снижение тока замыкания на землю достигается путем компенсации его емкостной составляющей индуктивностью. В трехфазной сети катушка включается между нейтралью и землей. Область применения: сети с изолированной нейтралью.

В сетях переменного тока с изолированной нейтралью при значительной емкости фаз относительно земли.

Условие полной компенсации

В сетях с изолированной нейтралью при их емкости более 0, 3 мкФ 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 (рис. 86).

Рис. 86. Компенсация емкостной составляющей тока замыкания на землю:
а – принципиальная схема; б –в сети без компенсации; в - векторная диаграмма тока замыкания на землю в компенсированной сети при полной компенсации

При точной настройке компенсирующей катушки в резонанс индуктивная составляющая компенсирует емкостную.

В этом случае 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 - 10А - 35 кВ, 30А - 6кВ. В сетях напряжением до 1000 В компенсация емкостной составляющей тока замыкания на землю осуществляется в подземных сетях рудников и шахт.

12. Нарисовать графики зависимости напряжения прикосновения от емкости относительно земли в трехфазной сети с изолированной нейтралью.

Прикосновение к фазе a

13. Нарисовать график зависимости напряжения прикосновения от емкости относительно земли в трехфазной сети с компенсированной нейтралью (индуктивность постоянна).

14. Устройства защитного отключения. Назначение. Принцип действия. Область применения.

Защитное отключение – система защиты, обеспечивающая отключение электроустановки при возникновении опасности поражения током (замыкание на землю, снижение сопротивления изоляции, неисправности заземления, зануления).

Устройства защитного отключения (УЗО) выявляют факт однофазного (однополюсного) прикосновения человека либо факт однофазного снижения сопротивления изоляции и снимают питание с защищаемого участка сети.

Особенности:

- Разнообразие защищаемых ситуаций

- прямое и косвенное однофазное прикосновение,

- пожарная опасность однофазных замыканий.

- Высокая чувствительность (способность выявить опасность на ранней стадии возникновения).

- Высокое быстродействие (tоткл < th доп)

Зависимость значения тока через катушку реле от времени при замыкании на землю.

15. Нарисовать график зависимости требуемого быстродействия средств защиты от возможного напряжения прикосновения в электрической сети.

Синяя – в производстве

Красная – в быту.

16. Защитное разделение сетей. Назначение. Принцип действия. Область применения.

Разделительным называется трансформатор, предназначенный для отделения сети, питающей электроприемник, от первичной электрической сети, а также от сети заземления или зануления (ПУЭ, п.1.7.31).

17. Показать на схеме замещения, как формируется опасный потенциал в цепях малого напряжения, подключенных к вторичной обмотке понижающего трансформатора, при повреждении изоляции между обмотками.

18. Зануление. Назначение. Принцип действия. Область применения.

Зануление - намеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей с многократно заземленным нулевым проводом питающей сети.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЗАНУЛЕНИЯ

· в электроустановках переменного тока с глухозаземленной нейтралью (полюсом) при напряжении 380 В и выше и постоянного тока с заземленным полюсом (средней точкой) при напряжении 440 В и выше - всегда;
· в электроустановках с заземленной нейтралью (полюсом), если рабочее напряжение выше 50 (25, 12) В переменного и 120 (60, 30) В постоянного тока (в зависимости от категории опасности помещения) - как вариант защиты
· во взрывоопасных зонах в электроустановках с заземленной нейтралью (полюсом) - независимо от значения рабочего напряжения электрооборудования - всегда.

Принцип действия зануления – превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание 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 автоматы максимального тока, устанавливаемые для защиты от токов короткого замыкания.

19. В чем опасность обрыва магистрали зануления и методы защиты от этого.

При замыкании фазы на корпус по цепи, образовавшейся через землю, будет проходить ток:

, где U_ф – фазовое напряжение сети, r₀, r_к – сопротивления заземления нейтрали и корпуса.

Сопротивления обмоток источника тока и проводов малы по сравнения с r₀ и r_к, поэтому их в расчет не принимаем.

В результате протекания тока через сопротивление r_к в землю на корпусе возникает напряжение относительно земли U_к, равное падению напряжения на сопротивлении r_к:

.

Ток I_з может оказаться недостаточным, чтобы вызвать срабатывание максимальной токовой защиты, т.е. установка может не отключиться. Н-р: I_З=27, 5 А (U_ф=220В, r₀ = r_к =4Ом)

Если ток срабатывания больше I_З (в примере 27, 5), то отключения не произойдет и корпус будет находиться под напряжением U=110В до тех пор, пока не отключат вручную. Безусловно, такое положение не допустимо, поскольку при этом возникает угроза поражения током людей, прикоснувшихся к корпусу поврежденного оборудования или к металлическим предметам, имеющим соединение с корпусом. Чтобы устранить эту опасность, надо обеспечить быстрое автоматическое отключение установки, т.е. увеличить ток, проходящий через защиту, что достигается уменьшением сопротивления цепи этого тока путем введения в схему нулевого защитного проводника соответствующей проводимости.

Следовательно, назначение нулевого защитного проводника в схеле зануления – обеспечить необходмое для отключения установки значения тока однофазного короткого замыкания путем создания для этого тока цепи с малым сопротивлением.

В случае обрыва нулевого защитного проводника и замыкания фазы на корпус за местом обрыва опасность для людей, прикасающихся к зануленному оборудования в период пока существует замыкание фазы на корпус, резко повышается, поскольку напряжение относительно земли оборванного участка нулевого провода и присоединенных к нему корпусов может достигать фазного напряжения сети. Это напряжение будет существовать длительно, поскольку поврежденная установка автоматически не отключиться и ее будет трудно обнаружить среди неисправных установок, чтобы отключить вручную.

Если же в нулевой защитный проводник будет иметь повторное заземление, то при обрыве его сохранится цепь тока Iз через землю, благодаря чему напряжение зануленных корпусов, находящихся за местом обрыва, снизится до

При этом корпуса установок, присоединенных к нулевому защитному проводникц до места обрыва, приобретут напряжение относительно земли:

, где r₀ – сопротивление заземления нейтрали источника тока.

В частном, наиболее благоприятном случае, когда r_n=r₀, все установки, присоединенные к нулевому защитному проводику как до места обрыва, так и после него, будут находится под одиниковым напряжение: U_n=U₀=0.5 U_ф.

Во всех случаях U_n+U₀=U_ф и следовательно, напряжение м/у обоими участками нулевого защитного проводника или м/у корпусами, присоединенными к этим участкам, т.е. напряжения до места обрыва и после него в сумме будут равны фазному напряжению.

20. В чем опасность обрыва заземления нейтрали источника? Методы защиты.

При замыкании фазы на землю, что может быть результатом обрыва и падения на землю провода, замыкания фазы на неизолированной от земли корпус и т.п., земля приобретает потенциал фазы и между зануленным оборудованием, имеющим нулевой потенциал, и землей возникает напряжение, близкое по значению к фазному напряжению сети. Оно будет существовать до отключения всей сети вручную или до ликвидации замыкания на землю, т.к. максимальная токовая защита при этом повреждении не работает. Безусловно, описанное положение весьма опасно. В сети с заземленной нейтралью при таком повреждении будет совершенно иное, практически безопасно положение. В этом случае фазовое напряжение разделится пропорционально сопротивлениям замыкания фазы на землю и заземления нейтрали, благодаря чему напряжение на корпусе уменьшится и будет равно напряжению на сопротивлении заземления нейтрали: , где - ток замыкания на землю фазы А.

Как правило сопротивление , которое оказывает грунт току при случайном замыкании фазы на землю, во много раз больше сопротивления специально выполненного заземления нейтрали . Поэтому U_К оказывается незначительным.

Таким образом, назначение заземления нейстрали обмоток источника тока, питающего сеть до 1000В, - снижение напряжения зануленых корпусов (а следовательно, нулевого защитного проводника) относительно земли до безопасного значения при замыкании фазы на землю.

Из сказанного следует еще один вывод: электрическая сеть до 1000В с нулевым защитным проводником, изолированная от земли, т.е. с изолированной нейтралью обмоток источника тока и без повторных заземлений нулевого защитного проводника, таит опасность поражения током и поэтому применяться не должна.

21. Почему в сети с изолированной нейтралью не рекомендуется использовать в качестве защитной меры зануление корпусов электроустановок?

В этой сети зануление обеспечит отключение поврежденной установки так же надежно, как и в сети с заземленной нейтралью. С этой точки зрения режим нейтрали как бы не имеет значения. Однако при замыкании фазы на землю, что может быть результатом обрыва и падения на землю провода, замыкание фазы на неизолированный от земли корпус и т.п., земля приобретает потенциал фазы и между зануленным оборудованием, имеющим нулевой потенциал, и землей возникает напряжение, близкое по значению к фазовому напряжению сети. Оно будет существовать до отключения всей сети вручную или до ликвидации замыкания на землю, т.к. максимальная токовая защита при этом повреждении не сработает. Поэтому в сети с изолированной нейтралью не рекомендуется в качестве защитной меры зануление корпусов электроустановок.

22. Почему в сети с глухозаземленной нейтралью заземление корпусов - неэффективная мера защиты от поражения человека электрическим током?

Rз» Ro Uпр»U/2.

23. Почему в сети с глухозаземленной нейтралью нельзя делать заземление корпусов без их зануления?

Пусть мы имеем схему без нулевого защитного проводника, роль которого выполняет земля. Будет ли работать такая схема?
При замыкании фазы на корпус по цепи, образовавшейся через землю, будет проходить ток:

, где U_ф – фазовое напряжение сети, r₀, r_к – сопротивления заземления нейтрали и корпуса.

Сопротивления обмоток источника тока и проводов малы по сравнения с r₀ и r_к, поэтому их в расчет не принимаем.

В результате протекания тока через сопротивление r_к в землю на корпусе возникает напряжение относительно земли U_к, равное падению напряжения на сопротивлении r_к:

.

Ток I_з может оказаться недостаточным, чтобы вызвать срабатывание максимальной токовой защиты, т.е. установка может не отключиться. Н-р: I_З=27, 5 А (U_ф=220В, r₀ = r_к =4Ом)

Если ток срабатывания больше I_З (в примере 27, 5), то отключения не произойдет и корпус будет находиться под напряжением U=110В до тех пор, пока не отключат вручную. Безусловно, такое положение не допустимо, поскольку при этом возникает угроза поражения током людей, прикоснувшихся к корпусу поврежденного оборудования или к металлическим предметам, имеющим соединение с корпусом. Чтобы устранить эту опасность, надо обеспечить быстрое автоматическое отключение установки, т.е. увеличить ток, проходящий через защиту, что достигается уменьшением сопротивления цепи этого тока путем введения в схему нулевого защитного проводника соответствующей проводимости.

24. Нарисовать векторную диаграмму напряжений относительно земли при замыкании одной фазы на землю в сети с глухозаземленной нейтралью и показать возможные напряжения прикосновении человека к зануленному корпусу электроустановки.

25. Показать на схеме, как формируется опасный потенциал на зануленных корпусах приборов, когда для зануления используется рабочий нулевой провод.

При занулении корпуса через нулевой рабочий провод, то при пробое изоляции в приборе при условии, что у нас познакомленная нейтраль картина будет следующая:

Видно, что через человека, когда он прикоснется к

корпусу, ток по нему практически не пойдет, потому как есть путь с гораздо меньшим сопротивлением фаза – корпус -через зануление на нейтраль.

Применять же зануление через рабочий нулевой провод при изолированной нейтрали вообще нельзя, так как через человека при любом прикосновении к корпусу прибора будет нести опасность, так как на корпусе будет находится потенциал равный Uоо1, который определяется смещением нейтрали относительно земли. Если же человек прикоснется к корпусу будет образовываться цепь нейтраль-корпус-земля.

26. Показать на схеме, как формируется опасный потенциал на зануленных корпусах в случае обрыва нулевого провода.

Таким образом получается, что при прикосновении к корпусу прибора, на человека действует напряжение нулевого провода. В нормальном состоянии оно равно 0, но при обрыве как видно выше оно становится равно напряжению фазы, что ведет к критическим последствиям.

27. Порядок расчета системы зануления.

Цель расчета зануления - определить сечение нулевого провода, удовлетворяющее условию срабатывания максимальной токовой защиты.

Установка защиты определяется мощностью подключенной электроустановки.