Зануление как средство обеспечения электробезопасности

Обеспечение электробезопасности систем электропитания радио­электронной аппаратуры (разрабатываемой в дипломных проектах) с по­мощью защитного зануления проводится для следующих условий:

· электрическая сеть является четырёхпроводной сетью с глухозазем­лённой нейтралью;

· источниками фазных напряжений являются соединённые по схеме электрической звезды вторичные обмотки трансформатора распредели­тельной электрической подстанции;

· электрическая сеть выполнена с помощью четырёхжильного кабеля или трёхжильного кабеля с алюминиевой оболочкой;

· четвёртая жила четырёхжильного кабеля или алюминиевая оболочка трёхжильного кабеля одновременно исполняет роль нейтрального рабочего проводника (НРП) и нулевого защитного проводника [НЗП (в цепи НРП отсутствуют разъединители или плавкие предохрани­тели].

Для оговоренных условий схема электрической сети с занулением корпусов питаемой аппаратуры может быть представлена в виде схемы на рис. 10. Электропитание к установкам подводится через последовательно соединённые контакты ручных коммутирующих устройств (РКУ) и авто­матических отключающих устройств (АОУ). В качестве АОУ могут быть использованы плавкие предохранители.

Целью применения зануления как меры защиты является быстрое отключение повреждённой фазы электроустановки от питающей сети при одновременном снижении напряжения прикосновения на её корпусе. Реализация указанной цели достигается в результате подключения корпусов электроустановок к НЗП, т. к. в этом случае при замыкании од­ной из фаз на корпус электроустановки образуется контур короткого за­мыкания. Большой уровень тока в контуре короткого замыкания гаранти­рованно вызывает быстрое срабатывание АОУ.

Время срабатывания любых реальных АОУ конечно, поэтому в те­чение интервала времени, начиная с момента возникновения аварийной ситуации (например, пробоя изоляции) до момента завершения процесса отключения электроустановки от питающей сети с помощью АОУ, чело­век, касающийся корпуса электроустановки, может подвергаться действию электрического тока. Следовательно, для защиты человека в системах электропитания с применением зануления необходимо: уменьшение времени срабатывания АОУ и снижение уровня напряжения прикосновения на корпусах электроустановок в тече­ние интервала времени срабатывания АОУ.

Снижение уровня напряжения прикосновения на корпусах электро­установок обеспечивается в результате повторного заземления НЗП. В связи с тем, что эффективность действия заземляющих устройств в низко­вольтных электросетях с глухозаземлённой нейтралью невысока и недос­таточна [2, 4], применение повторного заземления НЗП может рассматри­ваться как желательная, но лишь дополнительная мера к основной защитной мере – быстродействующее отключение повреждённой фазы.

Условная схема на рис. 10 в упрощённом виде иллюстрирует типич­ный вариант практической реализации участка электрической сети с за­землённым нулевым проводом для случая электроснабжения многоэтаж­ного производственного здания или здания научно-исследовательского учреждения, офиса и т. п.

Схема на рис. 10 предполагает, что магистраль силового кабеля электрической сети (МСК), обеспечивающего подвод электропитания к зданию, выполнена с помощью четырёхжильного кабеля. Одна из жил МСК подключена к заземлённой нейтрали соединённых по схеме элек­трической звезды вторичных обмоток трансформатора электрической распределительной подстанции. При вводе в здание нулевой проводник МСК повторно заземлён.

На рис. 10 также обозначено: ЦРЩ, ЭРЩ и ЛРЩ – соответственно центральный, этажный и лабораторный распределительные щиты.

В многоэтажных зданиях, подводящая магистраль силового кабеля после ЦРЩ продолжается в виде шин одного или нескольких вертикальных стволов, обычно располагаемых в зонах лестничных пролётов. Электропитание производственных помещений для размещения электрооборудования (ПРЭ) каждого этажа осуществляется путём прокладки кабелей этажной разводки, связанных с шинами вертикальных стволов посредством ЭРЩ. Электропитание и зануление корпусов защищаемого оборудования внутри производственных помещений распределяется с помощью ЛРЩ. Шина нулевого провода в точке подвода МСК к ЦРЩ подключена к по­вторному заземляющему устройству, обычно выполненному в виде зазем­ляющего контура, расположенного по периметру здания [5, 6]. Шина ну­левого проводника вертикального ствола и нулевой проводник кабеля этажной разводки являются составными частями РШНЗП.

На каждом этаже в точках ответвления от шин вертикального ствола устанавливаются РКУ и АОУ (плавкие вставки или электромагнитные от­ключающие устройства, см. рис. 1), рассчитанные на требуемые значения токов срабатывания. Например, АОУ (которые могут быть плавкими вставками), установленные в точках поэтажных ответвлений (ЭРЩ), – на номинальный ток до 400 А, а АОУ, установленные в отдельных производ­ственных помещениях (ЛРЩ), – на номинальный ток 10 – 40 А.

В простейшем и широко распространённом случае системы аварий­ного отключения электро- или радиоэлектронного оборудования пред­ставляют собой встроенный в аппаратуру включенный последовательно в цепь электропитания плавкий предохранитель.

Описанное многоуровневое использование отключающих устройств в системах электропитания не только повышает надёжность защиты, но и обеспечивает селективное отключение питаемой аппаратуры или участков электросети.