Техника безопасности при эксплуатации трехфазных цепей

При эксплуатации трехфазных цепей должны быть обеспечены соответствующие меры безопасности, исключающие возможность поражения человека электрическим током. Для этого токоведущие части электротехнических установок должны быть надежно изолированы и снабжены специальными защитными устройствами, а персонал, обслуживающий такие установки, должен быть обучен безопасным методам работы и хорошо знать правила техники безопасности.

В России в соответствии с ПУЭ (правила устройств электроустановок) в установках с напряжением до 1000 В наибольшее распространение для питания силовых и осветительных приемников (с напряжением до 380 В) получили трехфазные четырехпроводные сети с глухозаземленной нейтралью (нейтральная точка генератора или трансформатора присоединена к заземляющему устройству). Кроме того, при повышении требований к электробезопасности установок применяются трехпроводные сети с изолированной нейтралью, у которых нейтральная точка генератора или трансформатора не присоединена к заземляющему устройству (или соединена с ним через аппараты, имеющие большое сопротивление). Выбор режима работы нейтрали определяется комплексом требований экономичности, надежности электроснабжения и электробезопасности.

Защитные устройства предотвращают опасность поражения током при повреждении изоляции или прикосновении к металлическим частям электрических машин и аппаратов, которые в нормальных условиях не находятся под напряжением.

Как показывает статистика, подавляющее большинство электротравм происходит в случае прикосновения к токоведущим частям, находящимся под напряжением. В трехфазных сетях низкого напряжения (до 1000 В) значение тока, поражающего человека, зависит от того, заземлена или изолирована нейтральная точка источника электрической энергии, а также от активной и реактивной (емкостной) проводимостей, существующих между проводами и землей.

Опасность поражения током зависит от его значения, продолжительности действия и ряда других факторов. Токи промышленной частоты порядка 0,01—0,015 А опасны для жизни, а токи, превышающие 0,08 А, смертельны.

Человек может оказаться иод напряжением при одновременном прикосновении к двум фазам трехфазной цени, прикосновении к одной фазе трехфазной цепи или к заземленным токоведущим частям, оказавшимся под напряжением. Кроме того, в случае нахождения человека вблизи опор высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП) или трансформаторных подстанций, а также различных электроустановок при неисправности средств защиты между ногами человека может возникнуть разность потенциалов на поверхности с разными потенциалами (шаговое напряжение). Можно доказать, например, что если человек прикасается к одному из проводов трехпроводной цепи с изолированной нейтралью, то чем хуже качество изоляции и больше емкость между проводами и землей, тем больше ток, поражающий человека. В аварийной ситуации (например, при коротком замыкании па землю одной из фаз) человек, прикоснувшийся к неисправной фазе, попадает под линейное напряжение, что опасно для жизни.

На рис. 3.9.1 в качестве примера показана схема трехпроводной сети с изолированной нейтралью, к одному из проводов которой прикасается человек. Здесь Я_а, И_ь, Я₍ — сопротивления изоляции; С_а, С_ь> С_с — емкости относительно земли; 7?_ч — сопротивление тела человека.

Рис. 3.9.1. Схема опасности поражения человека в трехпроводной сети с изолированной нейтралью

Для снижения напряжения прикосновения к металлическим частям электрооборудования, оказавшимся под напряжением (например, при пробое изоляции на корпусе электродвигателя), применяют защитное заземление корпусов электроустановок. Человек, соприкасающийся с металлической частью установки, оказывается подключенным к электрической цепи параллельно заземлению. Это приводит к значительному снижению тока в теле человека, так как сопротивление его тела во много раз больше сопротивления заземлителя.

В четырехпроводных сетях с заземленной нейтралью напряжением до 1000 В используют защитное зануление, в результате чего металлические части электроустановок всегда соединены с заземленным нейтральным проводом. При повреждении изоляции обмоток электродвигателей или аппаратов фазный и нейтральный провода оказываются замкнутыми накоротко, что вызывает срабатывание защитного реле и отключение поврежденного электротехнического устройства.

В сетях напряжением 380/220 В рекомендуется использовать защитное отключение, обеспечивающее с помощью универсальной системы защиты быстрое автоматическое отключение электроустановки. Примером такой системы является устройство защитного отключения (У30), один из вариантов которого представлен на рис. 3.9.2.

Приемник включается к сети через УЗО. Элемент Я_у отображает в схеме неисправность цепи: нарушение изоляции в цени, короткое замыкание цепи или сопротивление тела человека. В идеальном случае сопротивление утечки К_у бесконечное и ток утечки /_у равен нулю. Тогда фазный ток.

Рис. 3.9.2. Схема включения устройства защитного отключения дифференциального типа для однофазного приемника

равен току приемника /_ф = /_п. Если цепь неисправна и /?_у уменьшилось, то возникнет ток утечки /_у (1_Ф > Если он больше допустимого (примерно 5 мА) в течение даже малого времени (около 20 мс), то У30 обнаруживает это и отключает приемник от сети.

Для выполнения описанных действий в У30 с помощью дифференциального трансформатора тока формируется ток, пропорциональный разности токов (/_ф — /_п). Этим током питается электромагнитное реле. Если разность превышает ток срабатывания реле, то входная цепь У 30 отключается от сети и остается в отключенном состоянии. Для восстановления соединения требуется нажать на кнопку возврата на У30. Для контроля работоспособности У30 имеется дополнительный резистор, который подключается кнопкой «Тест» как /?_у.

Промышленность выпускает множество типов У30 разного назначения и различных свойств.