Требования по применению мер защиты от поражения электрическим током

При устройстве электрической кабельной системы обогрева должны быть применены следующие общие меры защиты для обеспечения безопасности:

• защита от прямого прикосновения
• защита от косвенного прикосновения
• защита от сверхтока

Защита от прямого прикосновения должна обеспечиваться полным покрытием токоведущих частей изоляцией, которая может быть устранена только разрушением.

Наиболее распространенной в мировой практике мерой защиты от косвенного прикосновения в электрических кабельных системах обогрева является автоматическое отключение питания. Эта защитная мера в большинстве случаев осуществляется с помощью соединения экранной оболочки нагревательного кабеля с нулевым защитным проводником (сеть с системой заземления типа TN-S или TN-C-S), либо с заземляющим проводником (сеть с системой заземления типа ТТ). Ниже на рисунке приведены схемы подключения ЭКСО к питающей сети с использованием для защиты металлического экрана, а в качестве аппарата, осуществляющего отключение питания, устройства защитного отключения (УЗО), управляемого дифференциальным током со встроенной защитой от сверхтока.

Примеры схем подключения к питающей сети ЭКСО (датчики и регуляторы

температуры в схемах условно не показаны)

а- схема c раздельной работой нулевых рабочего и защитного проводников на всем протяжении сети (система заземления типа TN-S); б — схема с объединением функций нулевых рабочего и защитного проводников в части сети (система заземления типа TN-C-S); в — схема без защитного проводника с заземлением металлической оболочки (система заземления типа ТТ);

Oбозначения:

1.— металлический экран нагревательного кабеля; 2.— токоведущий проводник нагревательного кабеля; 3.— электронагревательный элемент.

Питающая сеть с системой заземления типа TN-S (рис. а) по сравнению с сетью с системой заземления типа ТN-С-S(рис. б) является более дорогостоящей. Однако с точки зрения обеспечения электробезопасности она более эффективна. В сети с системой заземления TN-C-S в нормальном режиме роботы из-за неравномерности распределения нагрузок по фазам трехфазной сети на открытых проводящих частях, в данном случае наметаллическом экране, практически всегда имеется некоторое напряжение по отношению к земле (хотя обычно и незначительное). Положение осложняется при обрыве PEN-проводника, так как открытые проводящие части всех электроприемников, находящихся за местом обрыва, в этом случае приобретают значительный потенциал относительно земли, вплоть до равного фазному напряжению сети. Особенно опасна такая ситуация при использовании электронагревательных элементов без надежной изоляции, наложенной на металлическую оболочку. Схема питания с применением системы заземления типа TN-S свободна от этих недостатков.

Присоединять к металлическому экрану нулевой рабочий проводник N или PEN, то есть использовать для питания электронагревательных элементов ЭКСО систему заземления типа TN-C не следует, так как при этом усугубляются указанные выше недостатки системы TN-C-S, а, кроме того (и это главное), теряется возможность применения вкачестве защиты от косвенного прикосновения УЗО, управляемых дифференциальным током.

В качестве защитных аппаратов в ЭКСО кроме УЗО, могут быть использованы автоматические выключатели или предохранители. Однако, в отличие от УЗО, эти устройства не способны удовлетворить требования ГОСТ 30331.3-95 (МЭК 364-4-41-92) в части обеспечения отключения источника питания в установленное время в случае повреждения изоляции, произошедшего не вблизи начала электронагревательного элемента (точки подключения к нему фазного питающего проводника). Более того, если нарушение изоляции произойдет вблизи конца электронагрева­тельного элемента (точки подключения к нему нулевого рабочего проводника) отключение вообще не произойдет. Потому применение защиты от сверхтока с целью обеспечения электробезопасности может быть осуществлено только в сочетании с дополнительным уравниванием потенциа­лов, выполненным в соответствии с ГОСТ 30331.3-95 (МЭК 364-4-41-92). При этом защита от сверхтока должна обеспечить время отключения источника питания в случае нарушения изоляции в начале электронагревательного элемента, не превышающее указанного в ГОСТ 30331.3-95 (МЭК 364-4-41 -92) максимального значения.

В случае использования ЭКСО с нагревательным элементом без металлической оболочки, с металлической оболочкой, не имеющей наружно­го изоляционного покрытия или с оболочкой, выполненной из изоляционного материала, в качестве защитных устройств должны применяться только УЗО. Это требование относится также к ЭКСО, подключаемых непосредственно в штепсельную сеть.

Учитывая условия эксплуатации ЭКСО в помещениях ванных, душевых и плавательных бассейнов, при отсутствии у электронагревательных элементов, замоноличенных в пол, металлической оболочки эти элементы должны быть покрыты металлической сеткой с размером отверстий (ячеек) не более 50х50мм, соединенной с дополнительной системой уравнивания потенциалов.

Питание ЭКСО может быть также осуществлено от сети с изолированной нейтралью (сеть с системой заземления типа IT). Учитывая, что устройства защиты от сверхтока и, как правило, УЗО, управляемые дифференциальным током, не способны реагировать на первое замыкание (нарушение изоляции), в таких сетях с ЭКСО в качестве защиты от косвенного прикосновения должны использоваться устройства контроля изоляции.

Как нетрудно убедиться, анализируя вышеизложенное, а также отечественный и зарубежный опыт применения ЭКСО, наиболее простой, а поэтому наиболее распространенной мерой защиты от прямого прикосновения в настоящее время является изоляция токоведущих частей электронагревательных элементов, а защиты от косвенного прикосновения — использование в качестве защитных аппаратов УЗО, управляемых дифференциальным током. Кроме того, использование УЗО является эффективной дополнительной мерой защиты от прямого прикосновения и обеспечивает достаточно высокую степень защиты от возникновения пожаров, обусловленных старением изоляции. Поэтому ниже подробно рассмотрены требования, которые необходимо выполнять при использовании в ЭКСО в качестве защитных аппаратов УЗО.

Прежде всего отметим, что характеристики и параметры применяемых УЗО должны соответствовать требованиям международного стандарта МЭК 755-83«Устройства защитные, управляемые дифференциальным (остаточным) током». Кроме того, УЗО должны иметь, как правило, встроенную защиту от сверхтока. Если УЗО не имеет такой встроенной защиты, то перед ним со стороны источника питания следует установить устройство защиты от сверхтока, характеристики которого должны соответствовать требованиям изготовителя УЗО.

В случае последовательной установки УЗО в сети должна быть обеспечена селективность их работы. Это требование удовлетворяется расположением ближе к источнику питания УЗО с органом выдержки времени (тип S), номинальный отключающий дифференциальный ток которого должен не менее, чем в 3 раза превышать значение этого параметра УЗО, установленного ближе к электронагревательным элементам.

К одному УЗО могут быть подключены несколько нагревательных элементов. При этом в цепи каждого из них за УЗО должен быть установлен автоматический выключатель.

Учитывая, что ЭКСО не являются источником пульсирующей и сглаженной постоянной составляющих в дифференциальном токе, в цепях электронагревательных элементов могут быть установлены УЗО с любыми характеристиками в части их классификации по наличию постоянной составляющей дифференциального тока, в том числе и типа А.

Параметры УЗО (номинальное напряжение U_n, номинальный ток I_n, номинальный отключающий дифференциальный ток I_Dn и т.д.) выбираются по характеристикам электронагревательных элементов ЭКСО, в цепи которых устанавливаются УЗО. Наиболее сложным является выбор номинального отключающего дифференциального тока.

При выборе номинального отключающего дифференциального тока должны быть учтены условия эксплуатации и функционирования отапливаемого объекта, влияющие на электробезопасность ЭКСО. Представляется целесообразным ограничение I_Dn УЗО до ЗОмА в следующих случаях:

· конструкции, в которых уложены электронагревательные элементы ЭКСО, расположены в сырых помещениях или в помещениях, в которых в нормальном режиме эксплуатации помещений с ЭКСО в них может оказаться влага (ванные, душевые, плавательные бассейны, животноводческие фермы, теплицы и т. п.);

· ЭКСО используются для обогрева открытых пространств, где во время роботы ЭКСО могут находиться люди, не относящиеся к обслуживающему персоналу (участки улиц и дорог, спортивные площадки, лестницы и т. п.);

· электронагревательные элементы ЭКСО доступны непосредственному прикосновению;

· ЭКСО используют в производственных помещениях с повышенной пожароопасностью;

· электронагревательные элементы ЭКСО не имеют металлических оболочек;

· ЭКСО включается в штепсельную сеть посредством вилок.

Применение УЗО с І_Dn, не превышающим 300 мА, представляется обоснованным в случаях:

· ЭКСО расположены в сухих помещениях, но конструкции, в которых уложены

электронагревательные элементы, являются электропроводящими;

· электронагревательные элементы ЭКСО уложены в электропроводящем материале (земля,бетон) и служат для обогрева объекта, расположенного на открытом пространстве, при условии, что электронагревательные элементы включаются эпизодически и во время их работы на обогреваемой территории не могут находиться люди, не относящиеся к обслуживающему персоналу (например, обогрев футбольного поля в случае выполнения ограждения и вывешивания предупредительных плакатов);

· металлические оболочки электронагревательных элементов не имеют наружного изоляционного покрытия.