Электрических сетей

Глава 7. Средства защиты человека

При работе

С электрооборудованием

Характеристика электрических установок и

электрических сетей

В различных электроустановках имеется различная опасность поражения людей электрическим током, так как параметры электроэнергии, условия эксплуатации электрооборудования и характер среды помещений, в которых оно установлено, весьма разнообразны.

ГОСТ Р 50571.1-93 «Электроустановки зданий. Основные положения» определяет электроустановку как любое сочетание взаимосвязанного электрооборудования в пределах данного пространства илипомещения.

Электрооборудование - любое оборудование, предназначенное для производства, преобразования, передачи, распределения или потребления электрической энергии, например: машины, трансформаторы, аппараты, измерительные приборы, устройства защиты, кабельная продукция, электроприемники.

Опасность поражения, а также возможная его тяжесть зависят от величины номинального напряжения. Согласно правил устройства электроустановок (ПУЭ) электроустановки по условиям электробезопасности разделяются на электроустановки напряжением до 1 кВ и электроустановки напряжением выше 1 кВ.

В отношении мер электробезопасности они разделяются на:

- электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с глухозаземленной или эффективно заземленной нейтралью;

- электроустановки напряжением выше 1кВ в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор или резистор нейтралью;

- электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью;

- электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью.

Сети переменного тока бывают одно­фазными и многофазными. В промышлен­ности применяют преимущественно трехфаз­ные и значительно реже однофазные сети. Некоторые из них будут рассмотрены в настоящей главе.

Однофазные сети могут быть двухпроводными изолированными от землидвух- или трёхпроводными с заземленным проводом и однопроводными, когда роль второго провода играет земля, рельс и т.п. (рис.7.1)

Рис. 7.1. Схемы однофазных сетей: а – двухпроводная изолированная от земли; б– двухпроводная с заземленным проводом; в– однопроводная

Двухпроводные и трёхпроводные сети используют для питания малым напряжением - 12, 24, 36 и 42 В — ручных переносных ламп, электрифи­цированных инструментов и подобных им потребителей, а при более высоких напряжениях — 127, 220, 380 В и выше — для питания сварочных трансформаторов, испытательных установок и. других однофазных потребителей.

Однопроводные сети применяют на электрифицированном транс­порте, в испытательных устройствах и т. п.

Трехфазные сети в зависимости от режима нейтрали источ­ника тока и наличия нейтрального или нулевого проводника могут быть выполнены по четырем схемам: 1) трехпроводной с изолирован­ной нейтралью; 2) трехпроводной с заземленной нейтралью; 3) четырехпроводной с изолированной нейтралью; 4) четырехпроводной или пятипроводной с за­земленной нейтралью (рис. 7.2).

Нейтраль, а правильнее - нейтральная точка обмотки источника или потребителя энергии, есть точка, напряжения которой относительно всех внешних выводов обмотки одинаковы по абсолют­ному значению. Нейтралью обладают многофазные источники и по­требители энергии, обмотка которых соединена звездой. Обмотки не­скольких однофазных источников или потребителей, соединенные последовательно или звездой, также могут иметь нейтральную точку, но лишь одну, общую для всех обмоток (рис. 7.3).

Рис. 7.2. Схемы трехфазных сетей:

трехпроводная с изолированной (а) и за­земленной (б) нейтралью, четырехпроводная с изолированной (в) и за­земленной (г)нейтралью

Рис. 7.3. Нейтральные и нулевые точки и проводники обмоток источников (потребителей) энергии — трехфазных (а)и однофазных, соединенных после­довательно (б);1— нейтральная точка; 2— нейтральный проводник; 3 — нулевая точка; 4- нулевойпроводник

Заземленная нейтральная точка носит название нулевой точки. Нейтраль, заземленная путем непосредственного присоединения к заземлителю или через малое сопротивление (трансформатор тока и т. п.), называется также глухозаземленной нейтралью.

Проводник, присоединенный к нейтральной точке, называется нейтральным проводником, а к нулевой точке – нулевым проводником.

При напряжении до 1000 В в нашей стране применяют в основном две из указанных схем сетей трехфазного тока — первую и четвертую, т. е. трехпроводную с изолированной нейтралью напря­жением 36, 42, 127, 220, 380 и 660 В и четырех или пятипроводную с заземлённой нейтралью напряжением 220/127, 380/220 и 660/380 В. При этом в четырехпроводной (пятипроводной) сети заземление нейтрали источника тока (генера­тора, трансформатора) осуществляют соединением ее с заземлителем непосредственно либо через малое сопротивление (например, через трансформатор тока), и поэтому такую сеть принято называть сетью с глухозаземленной нейтралью. Наиболее распространенными в России являются сети 380/220 В.

Другие две из указанных схем сетей – вторую и третью (т. е. трех­проводную с заземленной нейтралью и четырехпроводную с изолированной нейтралью) при напряжении до 1000 В, как правило, не приме­няют, потому что в трехпроводной сети с заземленной нейтралью в случае замыкания фазы на корпус, а в четырехпроводной с изолиро­ванной нейтралью при замыкании фазы на землю невозможно обеспе­чить безопасность персоналу обычными способами (защитным зазе­млением, защитным занулением). Вторую и третью схемы выполняют иногда лишь в специальных установках (передвижных, лабораторных и т. п.).

При напряжении выше 1000 В в России применяют также две схемы трехфазных сетей: трехпроводную с изолированной ней­тралью (т. е. не присоединенной к заземлителю или присоединенной через большое сопротивление) при напряжении до 35 кВ включительно и трехпроводную с нейтралью, заземленной через малое сопротивле­ние, при напряжении 110 кВ и выше. Такую электрическую сеть называют сетью с эффективно заземлённой нейтралью.

Электрическая сеть с эф­фективно заземленной нейтра­лью — трехфазная электрическая сеть напря­жением выше 1 кВ, в которой коэффициент за­мыкания на землю не превышает 1,4.

Коэффициент замыкания на землю в трехфазной электрической сети — отношение разности потенциалов между не­поврежденной фазой и землей в точке замы­кания на землю другой или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания.

Изолированная нейтраль — нейтраль трансформатора или генератора, неприсоединенная к заземляющему устрой­ству или присоединенная к нему через боль­шое сопротивление приборов сигнализации, измерения, защиты и других аналогичных им устройств.

Третью и четвертую схемы (четырехпроводные) при напряжении выше 1000 В не используют, по­скольку при таких напряжениях нет необходимости в четвертом проводе.

Рис. 7.4. Характеристика электрических сетей

В зависимости от конфигурации токоведущих проводников, включая нулевой рабочий (нейтральный) проводник и типов систем заземления ГОСТ Р 50571.2- 94 и ПУЭ 7-го издания подразделяют распределительные сети напряжением до 1кВ и принимают следующие обозначения:

- система TN – система, в которой ней­траль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустанов­ки присоединены к глухозаземленной нейтра­ли источника посредством нулевых защитных проводников;

- система TN-С – система TN, в кото­рой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении (рис. 7.5);

- система TN-S – система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий провод­ники разделены на всем ее протяжении (рис. 7.6);

- система TN-C-S – система TN, в кото­рой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания (рис. 7.7);

- система IT – система, в которой нейт­раль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устрой­ства, имеющие большое сопротивление, а от­крытые проводящие части электроустановки заземлены (рис. 7.8);

- система ТТ – система, в которой ней­траль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроуста­новки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника (рис. 7.9)

Рис. 7.5. Система TN-C переменного тока

1 – заземлитель нейтрали (средней точки) источника питания;

2 – открытые проводящие части.

Нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике.

Рис. 7.6. Система TN-S переменного тока

1 – заземлитель нейтрали источника переменного тока;

2 – открытые проводящие части.

Нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены.

Рис. 7.7. Система TN-С-S переменного тока

1 – заземлитель нейтрали источника переменного тока;

2 – открытые проводящие части.

Нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике в части системы.

Рис. 7.8. Система IT переменного тока

1 – сопротивление заземления нейтрали источника питания (если имеется); 2 – заземлитель; 3 – открытые проводящие части; 4 – заземляющее устройство.

Открытые проводящие части электроустановки заземлены. Нейтраль источника изолирована от земли или заземлена через большое сопротивление.

Рис. 7.9. Система ТT переменного тока.

1 – заземлитель нейтрали источника переменного тока; 2 – открытые проводящие части; 3 – заземлитель открытых проводящих частей.

Открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземления, электрически независимого от заземлителя нейтрали.

При­менительно к сетям переменного тока напряжением до 1 кВ условные обозна­чения имеют следующий смысл.

Первая буква – состояние нейтрали источ­ника питания относительно земли:

Т – заземленная нейтраль;

I – изолированная нейтраль.

Вторая буква – состояние открытых про­водящих частей относительно земли:

Т – открытые проводящие части заземле­ны, независимо от отношения к земле нейт­рали источника питания или какой-либо точ­ки питающей сети;

N – открытые проводящие части присое­динены к глухозаземленной нейтрали источ­ника питания.

Последующие (после N) буквы – совмеще­ние в одном проводнике или разделение фун­кций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:

S – нулевой рабочий (N) и нулевой защит­ный (РЕ) проводники разделены;

С – функции нулевого защитного и нуле­вого рабочего проводников совмещены в од­ном проводнике (PEN -проводник);

L - фазный (линейный) проводник;

N – нулевой рабочий (нейтральный) проводник;

РЕ – защитный проводник (заземля­ющий проводник, нулевой защитный провод­ник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов);

PEN – совмещенный нулевой защит­ный и нулевой рабочий проводник.

Производство, передача и распределение электрической энер­гии между потребителями осуществляются трехфазной системой переменного тока из-за ряда ее положительных свойств, из кото­рых основным является то, что трехфазные электрические маши­ны (двигатели, генераторы) имеют полезную мощность в 1,5 ра­за большую, чем однофазные при одинаковых массах, габаритах и потерях энергии.

Электрическая энергия в Российской Федерации передается и распределяется при напряжении до 1 кВ с помощью трехпроводной сети с изо­лированной нейтралью и четырех- (пяти-) проводной сети с глухо зазем­ленной нейтралью. При напряжении выше 1 кВ применяются трехпроводные сети с изолированной и с заземленной нейтра­лями.