Охрана труда в электроэнергетике


Электрическое разделение цепей

Электрическое разделение цепей

Ранее существовал термин «электрическое разделение сети». Электрическое разделение сети (ГОСТ 12.1.009) это разделение электрической сети на отдельные электрически не связанные между собой участки с помощью разделяющего трансформатора. Разделяющий трансформатор (ГОСТ 12.1.009) это специальный трансформатор, предназначенный для отделения приемника энергии от первичной электрической сети и сети заземления.

В настоящее время применяется понятие «электрическое разделение цепей». В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ 7, ТКП 339-2011), защитное электрическое разделение цепей – отделение одной электрической цепи от других цепей в электроустановках напряжением до 1 кВ с помощью: двойной изоляции; основной изоляции и защитного экрана; усиленной изоляции. Питание отделяемой цепи должно быть выполнено от разделительного трансформатора, соответствующего ГОСТ 30030 «Трансформаторы разделительные и безопасные разделительные трансформаторы», или от другого источника, обеспечивающего равноценную степень безопасности.

В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ 7, ТКП 339-2011), защитное электрическое разделение цепей следует применять, как правило, для одной цепи. Наибольшее рабочее напряжение отделяемой цепи не должно превышать 500 В.


В каком случае применяется данная защитная мера!?

Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ 7, ТКП 339-2011), электрическое разделение цепей может быть использовано в качестве одной из возможных мер защиты при косвенном прикосновении, если время автоматического отключения питания не удовлетворяет условиям для системы TN (таблица 1) и для системы IT (таблица 2).

Талица 1 – Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы TN
Номинальное фазное напряжение U0, В Время отключения, с
127 0,8
220 0,4
380 0,2
Более 380 0,1

Талица 2 – Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы IT
Номинальное фазное напряжение U0, В Время отключения, с
220 0,8
380 0,4
660 0,2
Более 660 0,1

Какой принцип действия данной защитной меры?!

Рассмотрим случай прикосновения человека к фазному проводу в трехфазной четырехпроводной сети.

Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети

Рисунок 1 - Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети

В общем случае, ток проходящий через тело человека будет определяться по формуле

Формула для расчета тока протекающего через человека при прикосновении к фазному проводу четырехпроводной трехфазной электрической сети

где UФ – фазное напряжение сети; YА, YB, YC, YN – проводимость фазных и нулевого проводов относительно земли; YН – проводимость нейтрали источника питания относительно земли; Yh – проводимость тела человека.

ФормулаФормулаФормулаФормулаФормула

RА, RB, RC, RN – активные сопротивления фазных и нулевого проводов относительно земли; RН – активное сопротивление нейтрали источника питания относительно земли; CА, CB, СC, CN – емкость фазных и нулевого проводов относительно земли; LН – индуктивность нейтрали источника питания относительно земли; а – фазный оператор трехфазной системы, учитывающий сдвиг фаз,

Формула

Как видно из приведенных выше выражений, значение тока через тело человека определяется активным сопротивлением изоляции и емкостью сети.

Факторы, влияющие на сопротивление изоляции следующие:

  • Влажность – чем выше, тем сопротивление изоляции меньше.
  • Длина линии питания – чем больше, тем сопротивление изоляции меньше.
  • Материал изоляции провода (например, у резиновой изоляции – сопротивление больше, чем у виниловой при прочих равных условиях).
  • Время эксплуатации – чем дольше эксплуатируется линия, тем меньше сопротивление изоляции.
  • Толщина изоляции – чем больше, тем сопротивление изоляции больше.

Минимальное нормированное значение сопротивления изоляции зависит от типа элемента электрической сети (кабель, двигатель, трансформатор и т.п.). Например, сопротивление изоляции силового кабеля до 1000 В должно быть не меньше 0,5 МОм.

Емкость фаз относительно земли не зависит от каких-либо дефектов, она определяется конструктивными особенностями электрической сети: общей протяженностью сети, высотой подвеса проводов воздушной сети, толщиной фазной изоляции жил кабеля и т.п. Поэтому емкость сети не может быть снижена. В процессе эксплуатации емкость сети изменяется лишь за счет отключения и включения отдельных линий, что определяется требованиями электроснабжения. Величина удельной емкости сети относительно земли, для кабельных линий составляет 0,1-0,4 мкФ/км, а для воздушных 0,005·мкФ/км. Емкость фаз возрастает с увеличением протяженности и разветвлённости сети.

Проведем анализ влияния сопротивления изоляции трехфазной четырехпроводной электрической сети 380/220 В с изолированной нейтралью на значение тока протекающего через тело человека при прикосновении к фазному проводу для разных значений протяженности сети. Удельную емкость электрической сети примем 0,3 мкФ/км. При расчетах токов сопротивление тела человека будем моделировать резистором со значением сопротивления 1000 Ом.

Результаты расчетов в программе MathCAD приведены ниже.

Зависимость значения тока протекающего через тело человека от удельного сопротивления изоляции (при протяженности электрической сети 10 км)

Рисунок 2 - Зависимость значения тока протекающего через тело человека от удельного сопротивления изоляции (при протяженности электрической сети 10 км)

Зависимость значения тока протекающего через тело человека от удельного сопротивления изоляции (при протяженности электрической сети 1 км)

Рисунок 3 - Зависимость значения тока протекающего через тело человека от удельного сопротивления изоляции (при протяженности электрической сети 1 км)

Зависимость значения тока протекающего через тело человека от удельного сопротивления изоляции (при протяженности электрической сети 0,1 км)

Рисунок 4 - Зависимость значения тока протекающего через тело человека от удельного сопротивления изоляции (при протяженности электрической сети 0,1 км)

Зависимость значения тока протекающего через тело человека от удельного сопротивления изоляции (при протяженности электрической сети 0,01 км)

Рисунок 5 - Зависимость значения тока протекающего через тело человека от удельного сопротивления изоляции (при протяженности электрической сети 0,01 км)

Вывод:

1. В протяженных электрических сетях с изолированной нейтралью опасность поражения выше, так как больше значение тока протекающего через человека при его прикосновении к фазному проводнику.

2. В протяженных трехфазных четырехпроходных электрических сетях с изолированной нейтралью защитная роль изоляции электрической сети снижается. Увеличение сопротивления изоляции не приводит к уменьшению тока протекающего через тело человека при его прикосновении к фазному проводнику.

3. Уменьшение протяженности электрической сети, за счет разделения на отдельные не связанные между собой электрически участки малой протяженности, ведет к снижению опасности поражения электрическим током.


Как выполняется электрическое разделение сети?

Для выполнения электрического разделения сети электроприемник подключается через разделяющий (разделительный) трансформатор.

Разделительный трансформатор (в соответствии с ГОСТ 30030-93) – трансформатор, первичная обмотка которого электрически не связана со вторичными обмотками с целью исключения опасности, обусловленной возможностью случайного одновременного прикасания к земле и токоведущим частям или нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции.

Безопасный разделительный трансформатор – разделительный трансформатор, предназначенный для питания цепей сверхнизким безопасным напряжением.

Вторичную обмотку трансформатора и корпус электроприемника не заземляют. Корпус разделяющего трансформатора может заземляться или зануляться, как обычно (трансформаторы класса I) или незаземляться (трансформаторы класса II и III). Вторичное напряжение разделительных трансформаторов не должно превышать 1000 В, для безопасных разделительных трансформаторов – 50 В.

Схема включения разделяющего трансформатора

Рисунок 6 - Схема включения разделяющего трансформатора

При случайном прикосновении к фазному проводнику во вторичной цепи не создается опасности поражения электрическим током, поскольку протяженность вторичной цепи мала.

[Назад]      [Далее]


Содержание темы

Раздел. Основы электробезопасности

Раздел. Правила безопасной работы в ЭУ

Раздел. Защитные меры и средства в ЭУ

YouTube
Помощь сайту