О том, как делят электроустановки по условиям электробезопасности

Электроснабжение подразумевает включение в собственную систему различных технологических процессов посредством подключения разного рода токоприемников и электрического оборудования. Прежде чем дать ответ на вопрос, как делятся электроустановки по условиям электробезопасности, необходимо разобраться с тем, что представляет собой электрооборудование как таковое.

Электроустановки бывают разными, и их градация производится по различным критериям, включая показатель безопасности

Правила устройства электроустановок (ПУЭ) формулируют описываемый термин очень четко.

Под электроустановкой подразумевается оборудование, в состав которого входят:

• машины;
• аппараты;
• воздушные линии электропередачи;
• кабельные линии электропередачи.

Иными словами, любая электроустановка включает в себя разноплановое оборудование, которое может эффективно применяться для преобразования, накопления, передачи, распределения электрической энергии или для преобразования ее в иной тип энергии (речь может идти о преобразовании тепловой энергии в кинетическую).

Типы электроустановок по условиям электробезопасности

По параметру электробезопасности все установки делятся на 4 основных типа:

1. Электрические установки с параметром напряжения выше 1 кВ в сетях с большими токами замыкания на землю (т.е. с эффективно заземленной нейтралью);

Электроустановки с напряжением выше 1 кВ находят широкое применение в самых различных областях

Устройства для заземления подобного плана установок выполняются с обязательным следованием четким требованиям к показателям сопротивления, напряжения, конструктивным особенностям, а также ограничению напряжения непосредственно на самом заземляющем механизме. При стекании с заземляющего устройства тока на землю напряжение не должно превышать показатель 10 кВ.

Напряжение, превышающее 10 кВ, допустимо исключительно на тех заземлителях, с которых стопроцентно исключен вынос потенциалов за пределы ограждения электроустановки. Если напряжение на устройствах для заземления варьируется в диапазоне от 5 до 10 кВ, конструктивно обязательно должна предусматриваться дополнительная защита изоляции отходящих кабелей, а также телемеханики.

Сопротивление внутри заземляющего устройства ни при каких обстоятельствах не должно превышать показателя 0,5 Ом.

Заземлители продольного типа нужно прокладывать на глубине 0,5-0,7 метров, в удаленности примерно в метр от оснований зданий и оборудования вдоль осей установок.

Что касается поперечных заземлителей, их нужно класть в любых подходящих местах между оборудованием. Глубина закладки может варьироваться от 0,5 до 0,7 метров.

Горизонтальные заземлители специалисты рекомендуют прокладывать по самому краю территории, которую они занимают. Причем таким образом, чтобы по окончании работ получался полностью замкнутый контур.

Нельзя никаким способом присоединять к заземляющему устройству внешнее ограждение электроустройства. Если же от оборудования отходят высоковольтные линии электропередач 100кВ и выше (грозотросы), ограждение стоит заземлять посредством заземлителей вертикального вида длиной не меньше 2 метров. Устанавливать их необходимо у стоек ограды (по периметру) с интервалом от 20 до 50 м. Монтаж подобной системы заземления не потребуется в том случае, если ограждение электрооборудования оснащено стойками из металла либо железобетона. Арматура последних в обязательном порядке должна соединяться с металлическими участками ограды.

Для того чтобы полностью исключить возникновение электросвязи внешнего ограждения с заземлителем, расстояние от одного до другого должно составлять больше 2 метров. При этом все те элементы (горизонтальные заземлители, кабели, провода, трубы и пр.), которые проложены между стойками ограждения, должны находиться достаточно глубоко – более полуметра. На тех участках, где внешняя ограда примыкает к зданиям, необходимо предусматривать специальные деревянные либо кирпичные прокладки длиной больше 1 метра.

Если заземлитель электрического оборудования имеет соединение с заземлителем электроустановки выше 1 кВ с заземленной нейтралью кабелем в металлической оболочке, чтобы выровнять потенциалы, потребуется неукоснительное соблюдение одного из приведенных ниже условий:

• Обязательная кладка на глубину не меньше одного метра и на расстоянии не менее одного метра от фундамента строения (периметра территории, которую занимает оборудование) заземляющего устройства, которое было бы соединено с металлоконструкциями и сетью заземления, а на входах и въездах – укладка проводников на глубину 1.5 м на расстоянии 2 м от заземлителя. Данные заземлители должны быть соединены проводником;
• Применение фундаментов из железобетона в качестве альтернативы заземляющих устройств. Важно учесть должное обеспечение соответствующего уровня выравнивания потенциалов.

Выполнения приведенных выше условий не потребуется в том случае, если вокруг здания или сооружения присутствуют отмостки из асфальта. Если же у какого-то из выходов или выездов они все же отсутствуют, потребуется выполнить выравнивание потенциалов путем уже описанной процедуры укладки двух проводников.

2. Электрические установки выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью (малыми токами замыкания на землю);

Ответ на вопрос электробезопасности подобных установок кроется в первую очередь в том, что сопротивление заземлителя, независимо от погодных и внешних факторов, при прохождении расчетного тока замыкания на землю не должно быть выше 10 Ом. Под расчетным током при этом понимается полный ток замыкания на землю.

Электрические подстанции наглядно демонстрируют, как в данном случае должна быть организована сеть с изолированнной нейтралью

Изолированная нейтраль дает возможность применять электрооборудование в условиях, которые обязывают к использованию повышенного требования к параметру электробезопасности, с жестким контролем за состоянием и целостностью изоляционного слоя, а также всех пpeдoxpaнительных элементов.

К сетям с напряжением выше 1 кВ с изолированной нейтралью относятся сети, напряжение в которых варьируется от 3 до 33 кВ. Если искать ответ на вопрос безопасности, в данном случае пренебрегать емкостной проводимостью не следует ни при каких обстоятельствах.

В стандартном режиме токи в каждой из фаз источника рассчитываются путем геометрической суммы нагрузок и емкостных токов фаз по отношению к земле. При этом следует помнить о том, что геометрической суммой емкостных токов всех трех фаз является ноль, потому ток и не проходит в земле.

Использование трехфазной сети напряжением от 3 до 35 кВ с изолированной нейтралью связано не столько с требованиями электрической безопасности (мало того, они всегда представляют собой серьезную опасность для жизни и здоровья человека), а скорее – с обеспечением нормальной работы электрооборудования, включенного на междуфазное напряжение. Дело в том, что в случае однофазного замыкания на землю в таких сетях, оснащенных изолированной нейтралью, междуфазные напряжения остаются по величине прежними и сдвинутыми на угол 120 градусов по фазе.

Повышение напряжения до линейного значения стандартно распространяется на всю сеть. Это означает, что при длительности сохранения подобной ситуации неизбежно последует повреждение изоляционного материала. Последнее повлечет за собой междуфазное короткое замыкание.

Универсальный ответ на вопрос, как избежать подобных замыканий, наверное, не существует. Но определенные меры в направлении быстрого поиска замыканий на землю должны быть продуманы заранее. Для этого должен выполняться автоматический контроль изоляции сети, который бы действовал на сигнал в случаях снижения показателя сопротивления изоляции любой из фаз ниже показателя заданного значения.

В сетях, которые ответственны за обеспечение питания подстанций угольных шахт, торфяных разработок, передвижных установок и прочего аналогичного оборудования, система защиты от замыканий должна работать на отключение.

3. Электрические установки напряжением до 1 кВ с глухим заземлением нейтрали;

Ответ на вопрос, каковым должно быть сопротивление заземляющих устройств в установках, напряжение в которых не превышает 1 кВт, вполне конкретен: не более 4 Ом. Но традиционно существуют и некоторые исключения. Речь идет об электрооборудовании, в котором общая мощность установленных на нем трaнcформаторов и генераторов не превышает показателя 100 кВА.  В таких случаях сопротивление может достигать 10 Ом.

Простой пример заземления генератора глухозаземленной нейтралью выглядит примерно таким образом

Те части электрических установок, которые требуют заземления, в обязательном порядке должны иметь соединение посредством металлических проводников с нейтралью источника питания. Возможно также использование нулевого провода.

Если речь идет о воздушных линиях, металлическая связь с нейтралью также может обеспечиваться посредством нулевого провода. Он прокладывается на опорах по аналогии с фазными кабелями. На каждые 250 метров, а также на конечных точках и ответвлениях линии должны присутствовать повторные заземления нулевого провода. Сопротивление заземлителей в повторных точках заземления должно составлять не более 10 Ом.

Глухозаземленная нейтраль представляет собой надежную защиту человека от поражения электрическим током. В случае возникновения аварий потенциалы выравниваются, и прикосновение к корпусу электрооборудования остается совершенно безопасным – сpaбатывает устройство защитного отключения.

4. Электрические установки напряжением до 1кВ с изолированной нейтралью.

В электрическом оборудовании напряжением до 1 кВ сопротивление не должно быть выше 4 Ом. Если речь об установках, в которых суммарная мощность всех функционирующих генераторов и трaнcформаторов составляет 100 кВА, – не выше 10 Ом, как и в случае с глухим заземлением.

Изолированной называется нейтраль, которая не имеет присоединения к устройству заземления. Либо она может быть присоединена посредством специального оборудования, компенсирующего емкостной ток в сети, или аппаратов, обладающих большим показателем сопротивления. Заземление нейтрали трaнcформатора или генератора называют рабочим заземлением (не следует путать с защитным заземлением).

Сопротивление в устройстве для заземления, к которому присоединены нейтрали трaнcформаторов и генераторов, должно составлять для электрооборудования с напряжением 220/380В не более 4 Ом.

В оборудовании с изолированной нейтралью на нулевых выводах трaнcформаторов обычно устанавливают пробивные пpeдoxpaнители. Они надежно сдерживают вероятность поражения током, которая неизбежно возникает в случае повреждения изоляционного слоя между обмотками низшего и высшего напряжений.

Пробивной пpeдoxpaнитель – это своеобразный патрон, выполненный из фарфора, оснащенный двумя медными пластинками с прокладкой из слюды с небольшими дырками. Одну пластину присоединяют к нулевому выводу трaнcформатора, а другую – непосредственно к магистральной шине заземления. В ситуациях повреждения изоляции между обмотками напряжений трaнcформатора осуществляется переход потенциала с обмотки высшего напряжения на обмотку низшего. При повышении напряжения на нулевом выводе выше показателя 500 В происходит пробивание воздушного промежутка в прокладке пробивного пpeдoxpaнителя, и опасный потенциал уходит в землю.

Так выглядит пробивной пpeдoxpaнитель

Рассмотрев все четыре типа электроустановок по условиям электробезопасности и их специфику, принцип безопасной работы с подобным оборудованием становится более понятным.

Видео

Задача и особенности заземления трaнcформаторов.