Защитное автоматическое отключение. Обложка записи

Защитное автоматическое отключение питания

Содержание:

  1. Введение
  2. Устройство и принцип работы
  3. Требования к автоматическому отключению питания в системах TN
  4. Требования к автоматическому отключению питания в системах TT
  5. Требования к автоматическому отключению питания в системах IT
  1. Введение

В статье: «Меры защиты от поражения электрическим током» мы говорили, в том числе, про защитное автоматическое отключение питания, которое, на сегодняшний день, является самой широко применяемой мерой защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении. В данной статье мы подробнее поговорим о данной мере защиты, рассмотрим требования правил к её устройству, а также условия обеспечения безопасности при различных типах заземления систем.

Примечание: с определением используемых в статье терминов, при необходимости, можно ознакомиться в разделе «Термины и определения«.

  1. Устройство и принцип работы

Согласно определению защитное автоматическое отключение питания — это автоматическое размыкание цепи одного или нескольких фазных проводников (и, если требуется, нулевого рабочего проводника), выполняемое в целях электробезопасности (Правила устройства электроустановок 7-е изд. (далее – ПУЭ), п.1.7.38).

Чтобы понять, как этот работает на практике, обратимся к рисунку ниже.

Принцип работы защитного автоматического отключения питания
Рис.1. Общий принцип работы защитного автоматического отключения питания.

На рисунке 1 представлено подключение к однофазной трехпроводной электрической цепи электроприемника, имеющего металлический корпус (открытую проводящую часть). Вследствие повреждения изоляции токоведущей части произошло ее замыкание на открытую проводящую часть электроприемника, в результате чего на нем возникает опасный электрический потенциал.

При этом корпус электроприемника присоединен к защитному проводнику, что приводит к протеканию по цепи: «фаза – защитный проводник» электрического тока, на который реагирует аппарат защиты и отключает электрическую цепь, предотвращая тем самым опасность поражения электрическим.

Требования ПУЭ к устройству данной меры в различных системах (IT, TT, TN) имеют некоторые отличия, однако в общем их можно свети к трем основным пунктам (п. 1.7.78, ПУЭ):

  • Все открытые проводящие части должны быть присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания (т.е. занулены), если применена система TN, и заземлены, если применены системы IT или ТТ;
  • Для обеспечения автоматического отключения поврежденной цепи должны быть установлены аппараты защиты, характеристики которых согласованы с параметрами электроустановки, в том числе ее защитных проводников, чтобы обеспечивалось нормированное время отключения;
  • Должна быть выполнена система уравнивания потенциалов – основная, а при необходимости также и дополнительная (п. 1.7.60, ПУЭ).

ВАЖНО! При применении защитного автоматического отключения питания невыполнение любого из трех приведенных выше требований ведет к невозможности обеспечения электробезопасности в электроустановке.

Теперь разберем особенности выполнения автоматического отключения питания в различных типах заземления систем.

3. Требования к автоматическому отключению питания в системах TN

В соответствии с пунктом 1.7.57 ПУЭ электроустановки напряжением до 1 кВ жилых, общественных и промышленных зданий и наружных установок должны, как правило, получать питание от источника с глухозаземленной нейтралью с применением системы TN.

При этом, согласно этому же пункту, для защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении в таких электроустановках должно быть выполнено автоматическое отключение питания.

Разберем, как работает автоматическое отключение питания в системах TN на примере подсистемы TN-C-S (как наиболее распространенной).

Защитное автоматическое отключение питания в системах TN
Рис.2. Устройство и принцип работы защитного автоматического отключения питания в системах TN

Как видно из рисунка 2 выше при повреждении в системах ТN возникает однофазное короткое замыкание. Величина тока, данного короткого замыкания, должна быть достаточной для надежного срабатывания устройства защиты за нормируемое время.

В качестве устройства защиты в системах TN могут быть: устройства защиты от сверхтока (автоматический выключатель, предохранитель), а также устройства защиты, реагирующие на дифференциальный ток (УЗО).

Как было отмечено выше, в момент замыкания токоведущей части на открытую проводящую часть, на ней, а также на присоединенном к ней защитном проводнике, вследствие протекания тока однофазного короткого замыкания, возникает электрический потенциал, который может представлять угрозу для жизни и здоровья. Именно поэтому правилами строго регламентируется время, за которое аппарат защиты должен отключить аварийный участок цепи, а также некоторые другие дополнительные условия.

В частности, в условия обеспечения безопасности автоматическим отключением питания в системах TN приведены в пункте 1.7.79 ПУЭ:

  • В системе TN время автоматического отключения питания не должно превышать значений, указанных в табл. 1.7.1.

Таблица 1.7.1 ПУЭ

Приведенные значения времени отключения считаются достаточными для обеспечения электробезопасности, в том числе в групповых цепях, питающих передвижные и переносные электроприемники и ручной электроинструмент класса 1.

2)      В цепях, питающих только стационарные электроприемники допускаются значения времени отключения более приведенных в вышеуказанной таблице, но не более 5 с при выполнении одного из следующих условий:

2.1)   полное сопротивление защитного проводника между главной заземляющей шиной и распределительным щитом или щитком не превышает значения: ZРЩ-PE < 50 ⋅ Zц/U0 (для цепей 220/380: 0,22⋅Zц)*;

*где: Zц − полное сопротивление цепи фаза-нуль, Ом;

U0 − номинальное фазное напряжение цепи, В;

50 − падение напряжения на участке защитного проводника между  главной  заземляющей  шиной  и  распределительным  щитом или щитком, В

2.2)   к шине РЕ распределительного щита или щитка присоединена дополнительная  система  уравнивания  потенциалов,  охватывающая те же сторонние проводящие части, что и основная система уравнивания потенциалов;

3)      В  цепях,  питающих  распределительные,  групповые,  этажные и другие щиты и щитки, время отключения не должно превышать 5 с;

4)      Если при использовании устройств защиты от сверхтока условия приведенные в пунктах 1-3 не выполняются, следует применять дополнительную систему уравнивания потенциалов, соединяющую между собой все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования и сторонние проводящие части, а также защитные проводники всего электрооборудования (в т. ч. штепсельных розеток).

Примечание: Дополнительное защитное уравнивание потенциалов  может охватывать всю электроустановку, часть электроустановки, любое электрооборудование.

5) В качестве альтернативы уравниванию потенциалов для защиты может использоваться устройство защитного отключения, реагирующее на дифференциальный ток и обеспечивающее нормируемое время отключения.

Для наглядности приведем вышеуказанные требования ПУЭ на схеме (см. Рис.3).

Требования ПУЭ к автоматическому отключению питания в системах TN.
Рис.3. Требования ПУЭ к автоматическому отключению питания в системах TN.

Подробный разбор и анализ требований технических нормативных документов к выполнению защитного автоматического отключения питания в системах TN читайте в статье: «Проблемы обеспечения защиты при косвенном прикосновении в системах TN«.

  1. Требования к автоматическому отключению питания в системах TT

Согласно пункту 1.7.59 ПУЭ применение системы TT допускается только в тех случаях, когда условия электробезопасности в системе TN  не могут быть обеспечены. При этом для защиты при косвенном прикосновении в таких электроустановках должно быть выполнено автоматическое отключение питания с обязательным применением УЗО (см. Рис.4).

Защитное автоматическое отключение питания в системах TT
Рис.4. Устройство и принцип работы защитного автоматического отключения питания в системах TT

Как видно из рисунка 4 в системах ТТ, при повреждении, возникает замыкание на землю (на заземляющее устройство), величина тока замыкания напрямую зависит от сопротивления заземляющего устройства и должна обеспечивать надежное срабатывание устройства защиты, при этом важным условием является непревышение на заземляющем устройстве напряжения сверх установленного (безопасного) значения. Таким образом, сопротивление этого заземляющего устройства (заземлителя и заземляющего проводника) определяется исходя из характеристик применяемых аппаратов защиты. Для чего, согласно пункту 1.7.59 ПУЭ должно быть соблюдено следующее условие:

RАIа < 50 В,

где  Iа − ток срабатывания защитного устройства (уставка УЗО по дифференциальному току);

Ra  −  суммарное  сопротивление  заземлителя  и  заземляющего проводника, при применении УЗО для защиты нескольких электроприемников – заземляющего проводника наиболее удаленного электроприемника.

Если указанные выше условия не могут быть выполнены, также как и в случае с системой TN должно быть применено дополнительное уравнивание потенциалов.

5. Требования к автоматическому отключению питания в системах IT

Системы IT, как правило, применяются в электроустановках выше 1 кВ. При этом защита от поражения электрическим током в таких электроустановках обеспечивается выполнением защитного заземления открытых проводящих частей (п.1.7.64, ПУЭ).

Согласно пункту 1.7.58 ПУЭ в электроустановках до 1 кВ систему  IT  следует выполнять, как правило, при недопустимости перерыва питания при первом замыкании на землю или на открытые проводящие части, связанные с системой уравнивания потенциалов. В таких электроустановках для защиты при косвенном прикосновении при первом замыкании на землю должно быть выполнено защитное заземление в сочетании с контролем изоляции сети или применены УЗО с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА. (см. Рис.5)

Первое (единичное) замыкание за землю в системах IT до 1 кВ
Рис.5. Первое (единичное) замыкание за землю в электроустановке до 1 кВ при системе IT

Как видно из рисунка выше при замыкании одной из фаз на открытую проводящую часть (корпус щита) ее напряжение (ΔU) относительно земли равняется 0 Вольт так как нейтраль источника питания не имеет электрической связи с землей или заземлена через большое сопротивление.  Таким образом первое замыкание в электроустановках до 1 кВ, как правило, не представляет угрозы и, соответственно, не требует немедленного отключения питания. Поэтому такая система может применяться для питания ответственных электроприемников, аварийное отключение которых может привести к возникновению опасности для жизни и здоровья, например, электроприемников хирургических отделений больниц.

Также на Рис.5 следует обратить внимание, что при замыкании фазы L1 ее напряжение относительно земли составляет 0 Вольт, в то время как напряжение фаз L2 и L3 относительно земли повышается до значения междуфазного (линейного — Uл) напряжения. Именно основываясь на этом принципе, в таких системах выполняют устройства контроля изоляции сети, которые, по сути, представляют собой совокупность вольтметров, измеряющих напряжение относительно земли.

В свою очередь, в соответствии с пунктом 1.7.58 ПУЭ автоматическое отключение питания в системах IT должно выполняться при двойном замыкании (см. Рис.6)

Защитное автоматическое отключение питания в системах IT
Рис.6. Устройство и принцип работы защитного автоматического отключения питания в системах IT

На рисунке выше видно, что в следствие второго замыкания между открытыми проводящими частями (корпусами электрического щита и электроприемника) возникает напряжение, однако, так как данные части соединены между собой посредством защитных (PE) проводников в цепи возникает двухфазное короткое замыкание (между L1 и L3), которое приводит к срабатыванию автоматического выключателя.

При этом, в соответствии с пунктом 1.7.81 ПУЭ время автоматического отключения питания при двойном замыкании на открытые проводящие части должно соответствовать табл. 1.7.2.

Таблица 1.7.2 ПУЭ

Таким образом ключевым отличием защитного автоматического отключения питания в системах IT, является то, что автоматическое отключение цепи выполняется при двухфазных (многофазных) замыканиях.

Над статьёй работали:

Автор статьи: Дмитрий Комлев

Показать всех авторов сайта

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросыПишите в комментариях!

Не нашли на сайте ответа на интересующий Вас вопросЗадайте его на форуме! Наши специалисты обязательно Вам ответят.

↑ Наверх

5
https://elektroshkola.ru/zazemlenie/zashhitnoe-avtomaticheskoe-otklyuchenie-pitaniya/

Оставьте комментарий:

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *