 |
Заземление в бытовых помещениях
|
|
|
|
Рассмотрим некоторые особенности заземления в быту.
Во-первых, СН Украины разрешает ставить выключатели и предохранители в нулевом проводе при штепсельном питании электрооборудования. Это объясняется тем, что вытаскиванием штепселя полностью обесточивается оборудование.
Во-вторых, связанные с землей трубы, отопительные батареи должны либо находиться далеко от электроприемников либо закрыты от прикосновения изолирующими панелями. Например, если возле батареи находится торшер с металлическими частями, то на них может появиться напряжение из-за перетирания провода. Человек может одновременно коснуться торшера и батареи, что опасно для жизни.
В-третьих, нельзя присоединять корпуса к заземляющему устройству без зануления – это было выяснено ранее. Тем более нельзя присоединять корпуса к батарее, так как она не обеспечивает надежного соединения с землей даже при металлических трубах. Применение пластиковых труб вообще делает соединение через воду, которое имеет очень большое сопротивление. При появлении напряжения на корпусе ни заземление, ни батарея не уменьшит потенциал до безопасного. При этом могут пострадать соседи – смертельные случаи уже были. Все это влечет к уголовной ответственности.
В-четвертых, зануление необходимо осуществлять подключением не к нулевому проводу, а к нулевой шине щитка на лестничной площадке. Прежде всего это относится к ванной комнате, где полы не изолированы из-за конденсации влаги.
Предположим, что корпус стиральной машины подключили к нулевому проводу после предохранителя (точки 2-3 на рис.). Если по каким-то причинам перегорает предохранитель в нуле (например, из-за перегрузки других потребителей), то при полностью исправной машине на ее корпусе появится фазное напряжение (точки 1-2-3). Если человек прикоснется к корпусу, то через него пройдет ток (точки 1-2-3-4-5). Величина тока будет зависеть от сопротивления влажного пола и труб водопровода.
|
|
|
Если же зануляющий проводник присоединить до предохранителя (точки 3-6 на рис.), то при перегорании предохранителя на нуле потенциала на корпусе не будет. Сечение зануляющего проводника и его присоединения определяются ПУЭ.
Наилучшим решением является применение УЗО, но это не входит в программу курса [ см. Носанов Н.И. УЗО и их применение, Макеевка: ДонНАСА, 2003 – 359с.].
Последствия замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью
При замыкании фазы на землю ток протекает по пути показанном на рис.
Но металлических замыканий в сети с изолированной нейтралью,как правило, не бывает. Чаще всего они неметаллические, в связи с чем возникает перемежающаяся дуга. В этом случае напряжение промышленной частоты (50 Гц) на здоровых фазах увеличится, но не в 
раз. При погасании дуги выделяется энергия, которая вызывает импульсное напряжение 
, которое может в 8 раз превышать фазное, но их длительность небольшая.
В зависимости от величины тока может выгорать изоляция под действием дуги или «железо» двигателей.
Контроль изоляции
Контроль изоляции применяется в трехпроводных сетях.
В первой схеме проводится автоматический контроль исправности работы вольтметров, а во второй переключатель может выйти из строя.
Вольтметры измеряют напряжения на изоляции, для этого общая точка должна быть соединена с землей.
Если произойдет обрыв проводника, соединяющий вольтметры с землей, они все равно будут показывать фазные напряжения, так как соединены в звезду, создающая искусственный нуль, а во второй схеме вольтметры ничего показывать не будут.
|
|
|
Рассмотрим по табл. какие напряжения будут на фазах в нормальном режиме, при металлическом и неметаллическом замыкании на землю фазы А.
Таблица
| фаза | А | В | С |
| нормальный режим | 220 В | 220 В | 220 В |
| металлическое | 380 В | 380 В | |
| неметаллическое | меньше фазного | больше фазного | больше фазного |
При возникновении дуги показания вольтметров «прыгают».
В четырехпроводных сетях контроль изоляции не нужен, так как замыкание на землю является коротким. Эти повреждения отключает релейная защита.
Пробивной предохранитель
Пробивной предохранитель применяется в трехпроводных сетях. Он устанавливается в рассечку заземленной нейтрали силового трансформатора или в одну из фаз.
Следует различать плавкие и пробивные предохранители: пробивной предохранитель, в отличие от первого, не создает контакта в электрической цепи.
Пробивной предохранитель предназначен для защиты человека при переходе с высокого напряжения на низкое. Это может произойти, когда обмотки низкого и высокого напряжения расположены на одном стержне или рядом. В связи с этим человек может попасть под напряжение 6/ или 10/ кВ. Но пробивной предохранитель расплавляется и шунтирует человека.
Пробивной предохранитель является одноразовым, восстановлению не подлежит.
Сопоставление трех - и четырехпроводных сетей по бесперебойности
Рассмотрим два случая: короткое замыкание на землю в трех- и четырехпроводных сетях.
В четырехпроводных сетях короткие замыкания на землю отключает релейная защита (ток составляет килоамперы), а в сетях с изолированной нейтралью ток небольшой, поэтому сеть не обесточивается и продолжает работать некоторое время, которое допускает ПУЭ. Тогда получается, что трехпроводная сеть обеспечивает якобы бесперебойность. Но это одна сторона вопроса.
Вольтметры контроля изоляции фиксируют факт замыкания на землю, но не указывают место замыкания. Селективные указатели очень дорогие и из-за разветвленности сетей неэффективны. Для того, чтобы обнаружить повреждение, приходится поочередно отключать присоединения до момента, когда показания вольтметра не вернутся в нормальное положение.
|
|
|
Таким образом, неизвестно какая из сетей лучше по бесперебойности.
Сопоставление трех - и четырехпроводных сетей по экономичности
Произведем сопоставление сетей по следующим пунктам:
1. Рассмотрим осветительные трансформаторы, т.е. трансформаторы, которые нужны для питания однофазных нагрузок. В четырехпроводных сетях в отличие от трехпроводных они не применяются.
Из-за этого трехпроводные сети дороже, но в четырехпроводных сетях силовая и осветительная сеть объединены (точка М). В связи с этим нарушается электромагнитная совместимость и наносится ущерб от плохого качества напряжения. А при использовании отдельного осветительного трансформатора этого нет и на стороне силового трансформатора колебания напряжения меньше.
2. В трех- и четырехпроводных сетях происходит внедрение компьютерных технологий.
3. Рассмотрим измерительные цепи на рис.
Для трехпроводных сетей достаточно двух трансформаторов тока и трех амперметров для измерения тока в трех фазах, а для четырехпроводных нужно три трансформатора тока и четыре амперметра – по одному в каждой фазе и один, который устанавливается в нулевой провод на сумму токов. Если I А+ I В+ I С =0, то нагрузка равномерная.
Таким образом, исходя из этих сопоставлений трехпроводная сеть экономичнее, но если провести технико-экономический расчет, то чаще всего получается наоборот – четырехпроводная экономичнее.
Сопоставление трех - и четырехпроводных сетей по безопасности
Раньше считалось, что обе системы безопасны, но разные по вариантам поражения электрическим током. Рассмотрим схемы, где человек дотрагивается фазы в трех- и четырехпроводных сетях.
В обоих случаях человек оказывается под фазным напряжением, т.е. 220 В. Но в первой схеме ток равняется 
, а во второй – 
:
,
.
Сопротивление изоляции 
очень большое, поэтому 
. Исходя из этого лучше применять сеть с изолированной нейтралью, но здесь нужен контроль изоляции и пробивной предохранитель.
|
|
|
Схемы силовых сетей
Существуют незамкнутые (магистральные, радиальные, смешанные) и замкнутые схемы сетей.
|
|
|
