Основным критерием надежной работы электрооборудования и безопасности человека является соответствие необходимым требованиям, закрепленным в соответствующих документах. Одним из таких документов является ТКП-181-2009 под названием «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей». Согласно этому техническому акту (таблица Б.27.1), сопротивление изоляции сетей силовых и осветительных, а также ручного электроинструмента должно быть не менее 0.5 МОм при испытательном напряжении 1 кВ и 0.5 кВ соответственно. Сопротивление заземляющего устройства (ЗУ) в однофазных сетях напряжением 220 В согласно таблице Б.29.1 должно быть не более 4 Ом. Сопротивление ЗУ воздушной линии (ВЛ) по той же таблице Б.29.1 в зависимости от свойств грунта варьируется от 10 до 30 Ом. Согласно ГОСТу и правилам техники безопасности, устройство защитного отключения (УЗО), управляемое дифференциальным током, для обеспечения защиты человека должно отключаться при токе утечки 30 мА за время не более 0,3 с. Часто возникает закономерный вопрос: чем обусловлены данные значения?
Начнем с последнего. Электромонтеры в компании «ТМРсила-М» измеряют характеристики этого устройства с помощью измерителя параметров устройств защитного отключения. При определенном дифференциальном токе, протекающем в УЗО при подключении к нему измерительного прибора, исправное устройство должно отключиться за 0.09 с. Интересно, что в ТКП-181 время срабатывания УЗО (как и время срабатывания автоматических выключателей) не нормируется. Поэтому здесь большую роль играют основы техники безопасности в электроустановках. Наименьший ток, воспринимаемый человеком, равен 1 мА и опасности не представляет. При токе 9 мА подавляющее большинство людей сможет освободиться от предмета под напряжением. При дальнейшем увеличении тока затрагиваются мышцы, участвующие в дыхании. При токах порядка 100 мА начинается фибрилляция сердца - его асинхронные некоординированные сокращения. Между порогом фибрилляции сердца, и временем воздействия тока есть простая зависимость:
где K - коэффициент, зависящий от массы человека, полученный из опытов на разных животных. Расчетным является значение для человека массой 70 кг, в этом случае K = 0, 0246. Нетрудно подсчитать, что при времени воздействия 0,3 с пороговый фибрилляционный ток составит порядка 300 мА, что на порядок выше тока отключения. При токе 30 мА фибрилляция начнется через 27 секунд, что достаточно для освобождения человека. Таким образом, отключение УЗО тока 30 мА в течение 0,3 с – залог безопасности защищаемой электроустановки для человека.
Для электроустановок напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью, питающихся от трансформаторов и генераторов мощностью более 100 кВ·А максимальное значение сопротивления заземляющего устройства в 4 Ом установлено исходя из допустимого напряжения прикосновения - 40 В и расчетного тока замыкания на землю, равного 10 А. Для установок мощностью до 100 кВ·А сопротивление заземляющего устройства может быть принято не более 10 Ом. При малом токе замыкания на землю (до 1 А) напряжение на заземлителе в этом случае также не превысит 40 В.
Сопротивления заземления опор линий электропередачи нормируют из-за необходимости поддерживать защитный уровень линии. Защитный уровень линии обратно пропорционален сопротивлению ее заземления и оценивается наибольшим током молнии (в килоамперах), при ударе которого в линию еще не происходит перекрытия ее изоляции. Этот уровень влияет на удельное число отключений линии вследствие грозовых перенапряжений, так что вовремя проводимые электрофизические измерения линий электропередачи обеспечат более стабильное электроснабжение потребителей.
Также можно отметить, что нет смысла стремиться достичь минимально возможного сопротивления заземляющего устройства. Это приведет к тому, что даже в бытовой сети напряжением 220 В значение тока короткого замыкания сможет превысить отключающую способность автомата защиты. Такая ситуация возможна потому, что автомат просто не успеет предотвратить аварию: из-за наличия подвижных частей, обладающих массой и, следовательно, инерцией, электромагнитный расцепитель выйдет из строя раньше, чем разомкнутся контакты; из-за большой величины тока дугогасящее устройство автоматического выключателя тоже окажется неэффективным.
Напоследок рассмотрим еще один пример: известно, что часть потерь в трансформаторах составляют неизбежные потери короткого замыкания. Казалось бы, если снизить напряжение короткого замыкания трансформатора (выражаемое в процентах) – снизятся и потери. Но не все так просто. Если вспомнить зависимость сопротивления трансформатора от напряжения короткого замыкания, то выяснится, что сопротивление прямо пропорционально напряжению короткого замыкания. Становится ясно, что от напряжения короткого замыкания трансформатора зависит и ток короткого замыкания. Чем меньше эта характеристика трансформатора – тем больший ток короткого протечет через трансформатор. Более того, иногда встречается формула, связывающая допустимое время протекания тока короткого по обмоткам трансформатора и напряжение короткого замыкания: время прямо пропорционально квадрату напряжения. Не всегда желаемое снижение сопротивления дает положительный эффект.
Сохрани, не потеряй:
знакомству