Тверской Городской Форум

Статьи, обзоры и общение

Двойная изоляция

Изоляция электрооборудования. Классификация изоляции.

Изоляция электрооборудования. Классификация изоляции.

В зависимости от условий работы изоляция подразделяется на внешнюю и внутреннюю. К внешней относятся воздушные промежутки а также изоляция соприкасающаяся с воздухом. При этом электрическая прочность изоляции зависит от температуры, давления и влажности. К внутренней относится изоляция не подверженная воздействию внешних условий.

По агрегатному состоянию изоляция может быть газообразной, жидкой и твердой. Газообразная и жидкая изоляция обладает самовосстанавливающимися свойствами, т.е. после пробоя электрическая прочность газообразной и жидкой изоляции восстанавливается при снятии напряжения.

Изоляция электрооборудования, предназначенного для работы в электрических сетях, подразделяется на классы напряжения. Классом напряжения называется номинальное междуфазное напряжение электрической сети, для работы в которых предназначено оборудование. Для каждого класса напряжения установлено наибольшее рабочее напряжение (на 10–15 % выше номинального), которое изоляция должна выдерживать длительное время. Класс напряжения характеризуется уровнем изоляции, под которым понимают совокупность испытательных напряжений согласно ГОСТ или ТУ.

Требования, предъявляемые к изоляции электрооборудования.

При изготовлении изоляции необходимо обеспечить:

1) требуемые электрические параметры оборудования: рабочее напряжения, емкость, индуктивность, активное сопротивление, диэлектрические потери;

2) срок службы при рабочем напряжении и допустимой температуре;

3) достаточную электрическую прочность при воздействии перенапряжений;

4) механическую прочность с учетом возможных вибраций, ударных нагрузок при к.з. и других режимах работы;

5) требуемую надежность;

6) минимальную стоимость;

7)допустимые (минимальные) размеры и массу;

8) технологичность изготовления;

9) простоту ремонта и безопасность обслуживания;

10) экологическую безопасность;

11) стойкость к внешним воздействиям окружающей среды.

Выполнение всех требований осуществляется на основании технико-экономических расчетов, направленных на минимизацию затрат

.

где З – ежегодные (приведенные) затраты;

К – капитальные затраты;

Е – нормативный коэффициент эффективности;

И – эксплуатационные издержки;

М(У) – математическое ожидание годового ущерба.

Основные факторы, воздействующие на изоляцию в процессе эксплуатации.

Факторы, воздействующие на изоляцию. В процессе эксплуатации изоляция подвергается следующим воздействиям:

1) электрическому: рабочие напряжения при нормальных условиях эксплуатации, внутренние и внешние перенапряжения;

2) тепловому: при нормальной рабочей температуре и перегреве в аварийных и форсированных режимах;

3) воздействию окружающей среды: влажность, температура, загрязнение;

4) механическим воздействиям всех видов в любых условиях;

5) воздействию агрессивных агентов окружающей среды или компонентов, образующихся в изоляции;

6) воздействию живых организмов.

Газ как изолирующая среда

Газы, как изолирующая среда, широко применяются на воздушных линиях, в РУ и другой электрической аппаратуре. В качестве изолирующих газов используется воздух, элегаз ( ), азот, смесь элегаза с азотом и др.

Достоинства газовой изоляции – это относительно низкая стоимость, относительно высокая электрическая прочность, свойство «самовосстановления», хорошая теплопроводность.

Воздух. При нормальных атмосферных условиях (давление = 100 кПа, температура = 293 К, плотность ) и в однородном электрическом поле электрическая прочность воздуха составляет . Такое значение характерно для расстояния между электродами менее 1 м. При расстояниях прочность составляет около , а при расстоянии 10 м и выше – . Снижение электрической прочности воздуха при больших расстояниях объясняется стримерной теорией развития разряда (см. п. 1.6). На величину электрической прочности воздуха оказывают влияние температура, давление (плотность) и влажность.

Электрическое оборудование обычно проектируется для работы на высоте до 1000 м над уровнем моря при темепературе и . При увеличении высоты на 100 м и увеличении температуры на прочность воздуха снижается на 1 %. Увеличение абсолютной влажности в два раза снижает прочность на 6–8 %. Эти данные характерны для расстояния между токоведущими частями до 1 м. При увеличении расстояния влияние атмосферных условий снижается.

Главным недостатком воздуха является то, что под воздействием на него короны образуется озон и окись азота, что в свою очередь приводит к старению твердой изоляции и коррозии.

В настоящее время для изготовления газовой изоляции используются следующие газы: элегаз, азот, смесь элегаза с азотом и некоторые фторуглероды. Многие из этих газов имеют электрическую прочность выше, чем у воздуха. Недостатком многих изоляционных газов является токсичность, высокая температура сжижения, способность выделять углерод, который, оседая на поверхности твердой изоляции, увеличивает ее проводимость.

Элегаз. В новых высоковольтных коммутационных аппаратах элегаз применяется в качестве изолирующей и дугогасящей среды. Коммутационная способность и диэлектрические свойства коммутационной аппаратов зависят от плотности элегаза, которая постоянно должна контролироваться. Утечки через уплотнения или корпус должны автоматически определяться приборами. Нормальное рабочее давление (давление заполнения при 20°С) для этих коммутационных аппаратов от 0,45 до 0,7 МПа в минимальном температурном диапазоне от –40°С до –25°С. Элегаз не токсичен, не подвержен загрязнению или увлажнению, не огнеопасен и не имеет озоноразрушающего эффекта. Однако, он сохраняется в атмосфере более 3200 лет и имеет парниковый потенциал в 22000 раз больше, чем потенциал углекислого газа. Несмотря на то, что доля элегаза в образовании парникового эффекта сравнительно мала (около 0,2 %), он включен в список парниковых газов из-за широкого использования в электроэнергетике.

Лавина электронов.

После появления у катода хотя бы одного свободного электрона, он под действием электрического поля приобретает энергию, достаточную для выбивания другого свободного электрона. В результате появляется новый свободный электрон, который может вызвать следующий акт ионизации. Такой непрерывно нарастающий поток электронов называется лавиной электронов.

На участке (рис. 1.2) приращение свободных электронов будет равно

, (1.5)

где – число свободных электронов, образовавшихся на участке , при наличии одного начального свободного электрона.

В однородном электрическом поле

; ;

. (1.6)

Рис.1.2 – Определение числа электронов в лавине

Образовавшиеся в процессе ионизации свободные ионы, как отмечалось выше, в силу меньшей подвижности будут сконцентрированы между катодом и фронтом лавины, что приводит к увеличению напряженности электрического поля у катода и увеличению интенсивности ионизации.

Для возникновения самостоятельного разряда (лавины электронов) необходимо, чтобы в результате развившейся первоначальной лавины возник хотя бы один вторичный свободный электрон, способный вызвать новую лавину. В этом случае условие развития разряда в общем виде

, (1.7)

где – коэффициент вторичной ионизации, который представляет собой число вторичных электронов, отнесенное к одному акту ионизации в лавине; – расстояние между электродами.

Для однородного поля

. (1.8)

Для воздуха при атмосферном и более высоком давлении условием возникновения самостоятельного разряда будет , при пониженных давлениях .

8. Условие самостоятельного разряда.

Если соблюдается условие самостоятельного разряда , то число электронных лавин растет. При этом последующая лавина развивается еще до того, как положительные ионы предыдущей лавины успевают достичь катода. В таком случае лавины распространяются по всему промежутку , и газ в промежутке приходит в состояние плазмы. Наступает искровой или дуговой разряд.

Значение пробивного напряжения можно получить из условия самостоятельности разряда (1.8), подставив (1.3) и приняв, что напряженность в момент пробоя равна

. (1.9)

Тогда из (1.9) при записи

. (1.10)

Выражение (1.10) является математическим выражением экспериментального закона Пашена, из которого следует, что пробивные напряжения в однородном поле при являются функцией произведения давления и расстояния между электродами

. (1.11)

Кривая имеет минимум (рис. 1.3). Для воздуха В при .

При и увеличении плотности газа от значения, соответствующего минимуму кривой, электрическая прочность промежутка возрастает, т.к. уменьшается длина свободного пробега, увеличивается число столкновений и уменьшается вероятность ионизации. При уменьшении плотности относительно минимума возрастает за счет эффекта снижения числа столкновений. В связи с этим в изоляционных конструкциях используется газ под высоким давлением или под малым (вакуум).

Экспериментальная зависимость при высоких и низких давлениях лежит несколько ниже теоретической (на рис. 1.3 показана штриховой линией). Это объясняется при больших давлениях влиянием микровыступов, а при низких – автоэлектронной эмиссией.

Рис.1.3 – Зависимость для воздуха

Для практических расчетов пробивного напряжения можно использовать более простое выражение , (1.12)

где , – постоянные, зависящие от рода газа (для воздуха и ); – относительная плотность воздуха , (1.13)

где и соответствуют нормальным атмосферным условиям ( = 1,013·105 Па или 760 мм рт. ст., и = 20ºС).

Для см и нормальных условиях . При увеличении см . При м .

Дуговой разряд.

Дуговой разряд – это самостоятельный разряд в газе, характеризующийся высокой температурой
(6000–12000°С) и большой плотностью тока. Дуговой разряд возникает между контактами коммутационной аппаратуры, в разрядниках, между проводами ЛЭП.

Канал дуги разделяют на 3 участка (рис. 1.9): 1 – катодный; 2 – столб дуги; 3 – анодный. Длина катодного участка 1 около 10-4 см, катодное падение напряжения составляет 10–20 В, напряженность поля 102–103 кВ/см.

Рис. 1.9 – Распределение напряжения в канале дуги

Все это обуславливает мощную эмиссию электронов с поверхности катода. Длина анодного участка 3 чуть выше 10-4 см, анодное падение напряжения – 2–6 В. Падение напряжения в столбе дуги 2 равномерно, напряженность поля 15–30 В/см. Такая напряженность придает электронам ускорение и в канале создается высокая температура, которая приводит к интенсивной термической ионизации. Длина столба может достигать десятка метров. Он представляет собой плазму с высокой электропроводностью.

Напряжение дуги: . У длинной дуги , у короткой .

На переменном токе дуга будет возникать тогда, когда напряжение между электродами больше электрической прочности промежутка. Поэтому при переменном напряжении имеет место бестоковая пауза (рис. 1.10), в течение которой создаются благоприятные условия для гашения дуги. Для того, чтобы дуга погасла (не загорелась вновь) при прохождении тока через нулевое значение, необходимо, чтобы электрическая прочность промежутка восстанавливалась быстрее, чем скорость нарастания напряжения.

Пробивное напряжение дугового промежутка определяется в основном прочностью катодного участка и столба дуги: . Значение зависит от тока дуги и составляет 250–300 В при и 5–20 В при больших токах.

Процесс восстановления электрической прочности дугового промежутка зависит от скорости рекомбинации и диффузии зарядов плазмы, а также от ослабления термической ионизации. Последний процесс в значительной степени зависит от тока дуги.

Для ускорения гашения дуги применяют: 1) интенсивное охлаждение (дутье); 2) разбиение дуги на ряд коротких дуг; 3) уменьшение тока дуги до критического значения. Критическая длина дуги – для активных цепей; – для реактивных цепей. Из приведенных формул следует, что критическая длина дуги в сетях, например, 35 кВ достигает 7–20 м, а в сетях 110 кВ – 20–60 м.

Выбор изоляторов.

Выбор изоляторов закрытых установок. Условия работы изоляции ЗРУ более благоприятные, т.к. изоляция менее подвержена воздействию различных атмосферных условий. Кроме того, абсолютные значения внутренних и атмосферных перенапряжений в сетях до 20 кВ значительно меньше, чем в сетях 35 кВ и выше. Поэтому запас электрической прочности изоляторов на напряжение до 20 кВ достаточно высок.

Однако в диапазоне генераторных напряжений значения токов короткого замыкания могут достигать десятков и сотен тысяч ампер. Поэтому опорные и проходные изоляторы ЗРУ, выбранные по номинальным значениям напряжения и тока, обязательно должны проверяться на динамическую стойкость при коротких замыканиях.

Сущность этого расчета сводится к определению изгибающего момента, действующего на изолятор при максимальном значении ударного тока КЗ для принятого расположения шинопроводов. Иногда расчет сводят к определению критического пролета между изоляторами по каталожному значению изгибающего момента для выбранного изолятора. Подробно эти вопросы рассматриваются в курсе «Электрические станции».

Выбор изоляторов наружной установки. Для обеспечения надежной работы выбор типа и количества изоляторов в гирлянде необходимо производить с учетом климатических условий и степени загрязнения атмосферы. По степени загрязнения атмосферы районы подразделяются на 6 категорий. К I категории относятся районы, имеющие наименьшую степень загрязнения атмосферы: это сельскохозяйственные районы, луга, леса, болота, тундра Ко II категории относятся районы с сильной ветровой эрозией почвы, сельскохозяйственные районы, где применяются химические удобрения и гербициды, промышленные города. Территория вблизи промышленных предприятий в зависимости от вида и объема производства, а также территории вблизи морей, соленых почв и озер относятся к III-VI зонам загрязнения.

Размеры этих зон – минимальный защитный интервал для различных производств определяется руководящими указаниями по выбору изоляции. Если имеет место наложение зон загрязнения от двух источников, то степень загрязнения определяется по источнику, создающему наибольшее загрязнение.

Для конкретных климатических условий с учетом степени загрязнения атмосферы электрическая прочность гирлянды будет обеспечена, если

, (2.5)

где – число изоляторов в гирлянде; – длина пути утечки одного изолятора.

Количество изоляторов в гирлянде

. (2.6)

Значения приведены в таблице

Таблица 2.1 – Значения

1,5 2,0 – 2,3 2,3 – 2,7 2,7 – 3,2 3,2 – 3,5
1,0 1,1 1,2 1,3 1,4

Для обеспечения надежной работы гирлянд под дождем при воздействии внутренних перенапряжений, количество элементов в гирлянде должно удовлетворять условию

, (2.7)

где и – соответственно расчетное мокроразрядная напряженность и строительная высота принятого изолятора; – расчетная кратность внутренних перенапряжений. Значения принимаются 3 для ЛЭП 110–220 кВ; 2,7 – 330 кВ; 2,5 – 500 кВ. .

В процессе эксплуатации возможны повреждения отдельных элементов, поэтому правила устройства электроустановок (ПУЭ) рекомендуют увеличить количество изоляторов, определенных расчетным путем, на один – для ВЛ 110–220 кВ и два – для 330 кВ и выше.

Рекомендуемое количество элементов наиболее распространенных типов изоляторов в поддерживающих гирляндах ВЛ 110–500 кВ на металлических и железобетонных опорах при высоте до 1000 м над уровнем моря приведено в таблице 2.2.

Количество подвесных изоляторов в натяжных гирляндах увеличивается на один по сравнению с рекомендуемым для поддерживающих гирлянд.

Методы и средства обеспечения электробезопасности

На переходных опорах высотой более 40 м количество изоляторов в гирлянде следует увеличивать по сравнению с принятыми для всех остальных опор этой ВЛ на один изолятор на каждые 10 м высоты опоры сверх 40 м. Для ВЛ проходящих на высоте более 1000 м над уровнем моря, количество элементов в гирлянде увеличивается на один.

Таблица 2.2 – Количество элементов наиболее распространенных
типов изоляторов в гирлянде

Тип изолятора Количество изоляторов, шт. при напряжении ЛЭП, кВ
ПФ6-А
ПФ6-Б
ПФ6-В
ПФ16-А
ПФ20-А
П-8,5
П-11
ПФЕ-11
ПС6-А
ПС-11
ПС12-А
ПС16-А
ПС16-Б
ПС22-А
ПС30-А
ПС30-Б

Количество изоляторов на ВЛ, проходящих в местах с сильным загрязнением атмосферы, должно выбираться с учетом местных условий. При этом для районов IV–VI следует рассматривать возможность использования специальных изоляторов.

Выбор типа и числа подвесных и опорных изоляторов для ОРУ производится аналогичным образом, как и для ВЛ. Однако, следует учитывать, что к изоляции ОРУ предъявляются более высокие требования, так как повреждение изоляции ОРУ может привести к тяжелым авариям и повреждению дорогостоящего оборудования. Поэтому для оборудования предназначенного для установки в ОРУ, значение эффективной длины утечки устанавливаются в зависимости от категории исполнения А, Б или В. Оборудование категории А предназначено для районов со степенью загрязнения I – II. Оборудование категории Б имеет усиленное исполнение и предназначено для районов III – IV категории. При степени загрязнения 6 используется оборудование категории В.

При степени загрязнения III–VI рекомендуют выносить ОРУ из зоны повышенных загрязнений, а размещение ОРУ 500–750 кВ в районах IV–VI вообще не допускается.

Таблица 2.3 – Эффективная длина утечки для категорий оборудования

Категория электрооборудования
с заземленной нейтралью с изолированной нейтралью
А 1,50 1,7
Б 2,25 2,6
В 3,10 3,5

Для увеличения разрядных напряжений в условиях загрязненной атмосферы применяют изоляторы с поверхностью, покрытой полупроводниковой глазурью или водоотталкивающей смазкой. В условиях эксплуатации применяется также периодическая обмывка изоляции.

Коэффициент запаса механической прочности принятых изоляторов согласно ПУЭ должен составлять: для ВЛ в нормальном режиме – не менее 2,7; при среднегодовой температуре, отсутствии гололеда и ветра – не менее 5,0; в аварийном режиме для ВЛ 500 кВ – не менее 2,0; а на напряжения 330 кВ и ниже – не менее 1,8.

Вакуумная изоляция.

К вакуумной относится газовая изоляция, находящаяся под давлением 0,01–0,2 кПа (для сравнения атмосферное давление составляет 100 кПа). Глубокий вакуум возникает при . Характерной особенностью вакуумной изоляции является высокая электрическая прочность ( при ), хорошие дугогасящие свойства, низкая теплопроводность.

Механизм пробоя вакуума в основном объясняется автоэлектронной и вторичной эмиссией. При локальных нагревах электродов могут образовываться газо- или парообразные выбросы с их поверхности. Пробивные напряжения зависят от чистоты поверхности, формы поля, числа разрядов и др. факторов. В силу этого имеет большой разброс. Для увеличения вакуумной изоляции применяют тренировку (выдержка под напряжением).

Недостатки вакуумной изоляции: 1) сложность получения глубокого вакуума; 2) обработки токоведущих частей; 3) осуществления привода подвижных частей электрооборудования.

Область применения вакуума: КРУ, электровакуумные приборы, высоковольтные выключатели, конденсаторы, вакуумные разрядники.

Жидкая изоляция.

Жидкая изоляция как и газовая обладает самовосстанавливающимися свойствами и хорошими теплопроводящими свойствами. Кроме того, некоторые жидкие диэлектрики обладают и дугогасящими свойствами.

В качестве жидких диэлектриков в настоящее время используются различные нефтяные масла, а также синтетические, кремнийорганические и фторорганические жидкости.

Электрические разряды в жидких диэлектриках могут иметь электрический, тепловой или электрохимический характер или их сочетание. На электрическую прочность жидких диэлектриков значительное влияние оказывают различные примеси: вода, газы, волокнистые материалы, а также однородность поля и температура.

Бумажно-масляная изоляция.

Бумажно-масляная изоляция (БМИ) является неоднородным слоистым диэлектриком, представляющим собой слон бумаги, пропитанной минеральным маслом, и масляные прослойки, заполняющие зазоры между слоями бумаги. В конструкциях с бумажно-масляной изоляцией применяется два варианта исполнения изоляционного слоя, накладываемого на изолируемую деталь: 1) листовой, когда слой изоляции выполняется путем намотки сплошных, по длине детали, листов бумаги, и 2) ленточный, когда слой изоляции образуется намоткой на деталь по спирали бумажных лент или полос.

Основные показатели БМИ:

-электрическая прочность E = 100-250 кВ/см (что выше, чем отдельно бумага и масло),

— рабочая температура tраб до 90 °С .

Технология производства БМИ включает следующие операции:

намотку, сушку под вакуумом для удаления влаги и газов, пропитку дегазированным маслом.

Область применения БМИ:

изоляция проводов, кабелей, конденсаторов, высоковольтных выводов.

Недостатки БМИ:

узкий диапазон рабочих температур, пожароопасность, затруднения при выполнении изоляции проводников сложной формы, необходимость защиты от воздействия влаги.

Изоляция кабелей.

Электрическими кабелями называют изолированные проводники, снабженные защитными оболочками, предохраняющими изоляцию кабеля и токоведущие проводники от механических повреждений и внешних воздействий.

Главными преимуществами кабельных линий являются:

1) более безопасные условия обслуживания;

2) возможность прокладки кабелей в земле;

3) не подвержены атмосферным воздействиям;

4) возможность передачи больших мощностей .

Для изоляции кабелей используются различные эластичные материалы:

— резина,

— поливинилхлоридный пластикат (ПВХ),

-термопластичный и сшитый полиэтилен (СПЭ),

-бумажно-масляная изоляция (БМИ).

Кабели с пластмассовой изоляцией ( от 1 до 10 кВ)

С резиновой изоляцией до 35 кВ

Маслонаполненные кабели 110 кВ и выше

Газонаполненные кабели 110 кВ и выше

Грозовые перенапряжения.

— Перенапряжения ПУМ (при ударах в тросы или провода ВЛ): ток молнии, протекая через пораженный объект ,создает значительное падение напряжения и оказывает электромагнитное, тепловое механическое воздействие. Под действием таких перенапряжений, будет повреждена изоляция любого класса напряжения.

-Индуктированное перенапряжение : при ударе молнии в землю у поверхности земли создается значительная напряженность электрического поля, под действием которого на проводниках образуются индуктированные перенапряжения. Индуктированные перенапряжения могут превышать импульсную прочность изолятора ВЛ напряжением 35кВ ( 2 раза в год), а импульсную прочность ВЛ 110кВ (1 раз в 5 лет). Особенностью индуктированных перенапряжений является одновременное их возникновение на всех фазах линии электропередачи.

-набегающие волны перенапряжения: при ПУМ в ЛЭП(опру или непосредственной близости о нее) так же возникают индуктированные перенапряжения, они накладываются на перенапряжения прямого удара, увеличивают разность потенциалов на изоляции. Волна перенапряжения движется по линии к подстанции, может повредить оборудование на ней.

Сопротивление заземлителей.

2 вида:

1.стационарное R

2.импульсное Rи.

Rз.у.= (Rиск*Rест)/(Rиск+Rест)

Сопротивление заземлителя растеканию тока. Ток, проходящий через заземлитель в землю, преодолевает сопротивление, называемое сопротивлением заземлителя растеканию тока или просто сопротивлением растекания.

Оно имеет три слагаемых:

сопротивление самого заземлителя;

переходное сопротивление между заземлителем и грунтом (т. е. контактное сопротивление между поверхностью заземлителя и прилегающими к ней частицами земли);

сопротивление грунта.

Два первых слагаемых по сравнению с третьим малы, поэтому под сопротивлением заземлителя растеканию тока понимают сопротивление грунта растеканию тока.

Защитные разрядники и ОПН.

Виды:

1) трубчатые разрядники (не используются);

2) вентильные (сочетает в себе искровые, промежуточные, нелинейные элементы т.е. п/проводники);

3) ОПН-ограничитель перенапряжений нелинейный (состоит из варистора, характеристики лучше чем в вентильном разряднике);

4) длинно-искровой разрядник (применяется на ЛЭП 6-10кВ).

Изоляция электрооборудования. Классификация изоляции.

В зависимости от условий работы изоляция подразделяется на внешнюю и внутреннюю. К внешней относятся воздушные промежутки а также изоляция соприкасающаяся с воздухом. При этом электрическая прочность изоляции зависит от температуры, давления и влажности. К внутренней относится изоляция не подверженная воздействию внешних условий.

По агрегатному состоянию изоляция может быть газообразной, жидкой и твердой. Газообразная и жидкая изоляция обладает самовосстанавливающимися свойствами, т.е. после пробоя электрическая прочность газообразной и жидкой изоляции восстанавливается при снятии напряжения.

Изоляция электрооборудования, предназначенного для работы в электрических сетях, подразделяется на классы напряжения. Классом напряжения называется номинальное междуфазное напряжение электрической сети, для работы в которых предназначено оборудование. Для каждого класса напряжения установлено наибольшее рабочее напряжение (на 10–15 % выше номинального), которое изоляция должна выдерживать длительное время. Класс напряжения характеризуется уровнем изоляции, под которым понимают совокупность испытательных напряжений согласно ГОСТ или ТУ.

Требования, предъявляемые к изоляции электрооборудования.

При изготовлении изоляции необходимо обеспечить:

1) требуемые электрические параметры оборудования: рабочее напряжения, емкость, индуктивность, активное сопротивление, диэлектрические потери;

2) срок службы при рабочем напряжении и допустимой температуре;

3) достаточную электрическую прочность при воздействии перенапряжений;

4) механическую прочность с учетом возможных вибраций, ударных нагрузок при к.з. и других режимах работы;

5) требуемую надежность;

6) минимальную стоимость;

7)допустимые (минимальные) размеры и массу;

8) технологичность изготовления;

9) простоту ремонта и безопасность обслуживания;

10) экологическую безопасность;

11) стойкость к внешним воздействиям окружающей среды.

Выполнение всех требований осуществляется на основании технико-экономических расчетов, направленных на минимизацию затрат

где З – ежегодные (приведенные) затраты;

К – капитальные затраты;

Е – нормативный коэффициент эффективности;

И – эксплуатационные издержки;

М(У) – математическое ожидание годового ущерба.

Поражение человека электрическим током возможно только при замыкании электрической цепи через тело человека. Это может произойти при:

• двухфазном включении в цепь (рис. 2.29);

• при однофазном включении в цепь — провода, клеммы, шины и т. д. (рис. 2.30, 2.31);

• при контакте человека с нетоковедущими частями обору­дования (корпус станка, прибора), конструктивными эле­ментами здания, оказавшимися под напряжением в ре­зультате нарушения изоляции проводки и токоведущих частей.

Снизить ток, протекающий через тело человека в этом случае, можно либо за счет увеличения электрического сопротивления цепи (например, за счет применения СИЗ), либо за счет умень­шения потенциала корпуса срк и увеличения потенциала земли <р3, т. к. напряжение прикосновения при однофазном включении в цепь равно

Для зашиты от поражения электрическим током применяют­ся следующие технические меры защиты:

· применение малых напряжений;

· электрическое разделение сетей;

· электрическая изоляция;

· защита от опасности при переходе с высшей стороны на низшую;

· контроль и профилактика повреждения изоляции;

· зашита от случайного прикосновения к токоведущим частям;

· защитное заземление, зануление, защитное отключение;

· • применение индивидуальных защитных средств.

Применение защитных мероприятий и средств регламенти­руется «Межотраслевыми правилами по охране труда (технике безопасности) при эксплуатации электроустановок» и зависит от категории помещения по степени электрической опасности (см. 2.2.4 раздела 2).

Применение малых напряжений. Малое напряжение — это на­пряжение не более 42 В, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током. Наибольшая сте­пень безопасности достигается при напряжениях до 10 В. При таком напряжении ток, как правило не превышает 1…1,5 мА. Од­нако в помещениях повышенной опасности и особо опасных ток может значительно превысить эту величину, что представляет опасность поражения человека.

На практике применение очень малых напряжений ограни­чено шахтерскими лампами (2,5 В) и некоторыми бытовыми приборами (карманными фонарями, игрушками и т. п.). На про­изводстве для повышения безопасности применяют напряжения 12 В и 36 В. В помещениях с повышенной опасностью для пере­носных электрических устройств рекомендуется применять на­пряжение 36 В. В особо опасных помещениях ручной электро­инструмент питается напряжением 36 В, а ручные электролам­пы — 12 В. Однако в таких помещениях эти напряжения не обеспечивают полной безопасности, а лишь существенно снижа­ют опасность поражения электрическим током.

Источником малого напряжения может быть батарея гальва­нических элементов, аккумулятор, трансформатор. Наиболее часто применяют понижающие трансформаторы, они просты и надежны в работе. Однако при их работе не исключается воз­можность перехода высокого напряжения первичной обмотки на вторичную обмотку малого напряжения. В этом случае опас­ность поражения становится равноценной опасности прикосно­вения к токоведущим частям высокого напряжения. Для умень­шения опасности вторичная обмотка трансформатора заземляет­ся или зануляется (см. далее). Применение в качестве источника малого напряжения автотрансформатора запрещено, т. к. при этом сеть малого напряжения постоянно электрически связана с сетью высокого напряжения.

Применение малых напряжений 12, 36 и 42 В ограничивает­ся ручным электрофицированным инструментом, ручными пе­реносными лампами и лампами местного освещения в помеще­ниях с повышенной опасностью и особо опасных.

Электрическое разделение сетей. Разветвленная электриче­ская сеть большой протяженности имеет значительную емкость и небольшое сопротивление изоляции фаз относительно земли. В этом случае даже прикосновение к одной фазе является очень опасным. Если единую, сильно разветвленную сеть разделить на ряд небольших сетей такого же напряжения, которые будут об­ладать небольшой емкостью и высоким сопротивлением изоля­ции, то опасность поражения резко снижается.

Обычно электрическое разделение сетей осуществляется пу­тем подключения отдельных электроустановок через раздели­тельные трансформаторы. Защитное разделение сетей применя­ется в электроустановках напряжением до 1000 В, эксплуатация которых связана с повышенной степенью опасности, например в передвижных установках, ручном электрофицированном инстру­менте и т. п.

Электрическая изоляция — это слой диэлектрика, которым покрывают поверхность токоведущих элементов, или конструк­ция из непроводящего материала, с помощью которой токоведу-щие элементы отделяют от других частей электроустановки.

В электроустановках применяют следующие виды изоляции:

• рабочая изоляция — электрическая изоляция токоведущих частей электроустановки, обеспечивающая ее нормальную работу изащиту от поражения электрическим током;

• дополнительная изоляция — электрическая изоляция, пред­усмотренная дополнительно к рабочей изоляции для за­шиты от поражения электрическим током в случае повре­ждения рабочей изоляции;

• двойная изоляция — это изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной изоляции;

• усиленная изоляция — улучшенная рабочая изоляция, кото­рая обеспечивает такую же степень защиты от поражения электрическим током, как и двойная изоляция.

Контроль и профилактика поврежденной изоляции — важней­ший элемент обеспечения электробезопасности. При вводе в эксплуатацию новых или прошедших ремонт электроустановок проводятся приемо-сдаточные испытания с контролем сопро­тивления изоляции. На работающем оборудовании проводится эксплуатационный контроль изоляции в сроки, установленные нормативами. Контроль сопротивления изоляции осуществляет электротехнический персонал с помощью мегоомметров.

Защита от прикосновения к токоведущим частям установок. Прикосновение к токоведущим частям всегда может быть опас­ным даже в сетях до 1000 Вис хорошей изоляцией фаз. При напряжениях свыше 1000 В опасно даже приближение к токове­дущим частям. В электроустановках напряжением до 1000 В при­менение изолированных проводов уже обеспечивает достаточную защиту от напряжения при прикосновении. Изолированные про­вода, находящиеся под напряжением свыше 1000 В, опасны. Для исключения опасности прикосновения к токоведущим частям не­обходимо обеспечить их недоступность. Это достигается посред­ством ограждения и расположения токоведущих частей на недос­тупной высоте или в недоступном месте.

Ограждения применяют сплошные и сетчатые с размером ячейки сетки 25×25 мм. Сплошные ограждения в виде кожухов и крышек применяют в электроустановках до 1000 В.

Съемные крышки, закрепленные болтами, не обеспечивают надежной защиты, т. к. их часто снимают, теряют. Более надеж­но применение откидывающихся крышек, закрепленных на шарнирах изапирающихся на замок. Сетчатые ограждения при­меняют в установках напряжением до ивыше 1000 В. Входные двери ограждений, защитные кожухи могут снабжаться блоки­ровками различного вида, которые рассмотрены в гл. 3.

Защитным заземлением называется преднамеренное электри­ческое соединение с землей металлических нетоковедущих час­тей электроустановок, которые могут оказаться под напряжени­ем. На рис. 3.45 показаны принципиальные схемы защитного за­земления для сетей с изолированной и заземленной нейтралями.

Принцип действия защитного заземления — уменьшение на­пряжения прикосновения при замыкании на корпус за счет уменьшения потенциала корпуса электроустановки и подъема потенциала основания, на котором стоит человек, до потенциа­ла, близкого по значению к потенциалу заземленной установки.

Заземление может быть эффективным только в том случае, если ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопротив­ления заземления. В сетях с глухозаземленной нейтралью напряжени­ем до 1000 В заземление неэффективно, т. к. ток замыкания на зем­лю зависит от сопротивления заземления и при его уменьшении ток возрастает.

Поэтому защитное заземление применяется в сетях напряже­нием до 1000 В с изолированной нейтралью и в сетях напряжением выше 1000 В как с изолированной, так и с заземленной нейтралью.

Поясним на упрощенных примерах эти основные положе­ния применения заземления. В сети с изолированной нейтра­лью ток замыкания на землю (73) в соответствии с законом Ома будет равен /3 = £//(г3 + гф) (см. схему рис. 3.45, а). При хорошей изоляции r^ равно десяткам килоом, поэтому ток /3 будет не­большим. Так, при фазном напряжении 220 В гъ= 4 Ом, гф = 40 000 Ом, /3 = 220/(4 + 40 000) = 0,0055 А. Падение потен­циалов распределится следующим образом: на заземлении — между корпусом и основанием £/3 = /3 г3 = 0,0055 • 4 = 0,022 В, ме­жду основанием и фазами (падение потенциалов на изоляции фаз) — Щ = /3 гф = 0,0055 • 40 000 = 220 В. Таким образом, напря­жение прикосновения, равное U3, очень незначительное и безо­пасное для человека, т. е. обеспечивается надежная защита че­ловека от поражения электрическим током. Это положение бу­дет выполняться только при хорошей изоляции фаз, при нарушении изоляции фаз или значительном уменьшении гф за­щитные свойства заземления резко снижаются.

В сети с заземленной нейтралью (рис. 3.45, б) ___3 = С//(г3 + г0) = = 220/(4 + 10) = 15,7 А, а напряжение прикосновения Unp= Uz = = 15,7 • 4 = 62,8 В, что представляет опасность для человека. Как видно, в этом случае /3 существенно возрастает при снижении г3, и эффетивность заземления невысока. Чем меньше будет электрическое сопротивление заземления корпуса установки по сравнению с сопротивлением заземления нейтрали, тем выше будут защитные свойства заземления.

Заземляющее устройство — это совокупность заземлителя — металлических проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей, и заземляющих проводников, соеди­няющих заземленные части электроустановки с заземлителем. Заземляющие устройства бывают двух типов: выносные, или со­средоточенные, и контурные или распределенные.

Выносное заземляющее устройство (рис. 3.46) характеризуется тем, что заземлитель вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование, или сосредоточен на не­которой части этой площадки. При работе выносного заземле­ния потенциал основания, на котором находится человек, равен или близок к нулю (в зависимости от удаленности человека от заземлителя). Защита человека осуществляется лишь за счет ма­лого электрического сопротивления заземления, т. к. в соответ­ствии с законом Ома больший ток будет протекать по той ветви разветвленной цепи, которая имеет меньшее электрическое со­противление. Такой тип заземляющего устройства обеспечивает в ряде случаев недостаточно высокую степень защиты человека, а лишь уменьшает опасность или тяжесть поражения электриче­ским током. Поэтому его применяют лишь при малых значениях тока замыкания на землю и, в частности, в установках напряже­нием до 1000 В. Достоинством такого типа заземляющего уст­ройства является возможность выбора места размещения зазем­лителя с наименьшим сопротивлением грунта (сырое, глини­стое, в низинах и т. п.).

Контурное заземляющее устройство характеризуется тем, что его одиночные заземлители размещают по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование, или распределяют на всей площадке (зоне обслуживания оборудования) равномерно. Безопасность при контурном заземлении обеспечивается выравниванием потенциала основания и его повышением до значений, близких к потенциалу корпуса оборудования. В результате обеспечивается высокая степень защиты от прикосновения к корпусу оборудования, оказавшегося под напряжением, и от шагового напряжения. Поэтому контурное заземление применяют при высокой степени электроопасности и при напряжениях свыше 1000 В. На рис. 3.47, 3.48 представлены схемы контурного заземления и заземления с выравниванием потенциала внутри контура (кривые показывают распределение электрического потенциала внутри и за пределами контура). Как видно из показанных кривых, за пределами контура потенциал основания быстро снижается с увеличением расстояния, что может явиться причиной появления больших значений шагового напряжения в этих зонах.

Чтобы уменьшить шаговые напряжения за пределами контура вдоль проходов и проездов, в грунт закладывают специальные шины, как показано на рис. 3.49. Внутри помещений выравнивание потенциала происходит естественным путем через металлические конструкции, трубопроводы, кабели и другие проводящие предметы, связанные с разветвленной сетью заземления.

Распределение потенциала

Рис. 3.49. Кривые изменения потенциала за пределами контура: — без выравнивания; — с выравниванием

Выполнение заземляющих устройств. Различают заземлители искусственные, предназначенные исключительно для целей за­земления, и естественные — находящиеся в земле предметы, ис­пользуемые для других целей.

Для искусственных заземлителей применяют вертикальные либо горизонтальные электроды. В качестве вертикальных элек­тродов применяют обычно стальные трубы диаметром 3…5 см, уголки размером от 40×40 до 60×60 мм длиной 2,5…3,5 м, прутки диаметром 10…12 мм и длиной до 10 м.

Для связи вертикальных электродов и в качестве самостоятельного горизонтального электрода используют стальные полосы сечением не менее 4×12 мм или стальные прутки диамет­ром не менее 6 мм. Для установки верти­кальных заземлителей предварительно роют траншею глубиной 0,7…0,8 м, после чего за­бивают электроды (рис. 3.50).

В качестве естественных заземлителей можно использовать проложенные в земле водопроводные и другие трубы, за исклю­чением трубопроводов горючих жидкостей, горючих и взрывоопасных газов, а также трубопроводов, покрытых изоляцией; ме­таллические конструкции и арматуру желе­зобетонных конструкций зданий; свинцо­вые оболочки кабелей, проложенных в зем­ле, и т. п.

Согласно Правилам по охране труда при эксплуатации электроустановок, электрическое сопротивление защитного заземления в любое время года не должно превы­шать:

• 4 Ом в установках напряжением до 1000 В с изолирован­ной нейтралью (при мощности источника тока — генера­тора или трансформатора менее 100 кВт допускается не более 10 Ом);

• 0,5 Ом в установках напряжением свыше 1000 В с изоли­рованной нейтралью;

• в установках с заземленной нейтралью сопротивление за­земления определяют расчетом исходя из требований по допустимому напряжению прикосновения.

Защитному заземлению подлежат металлические нетоковедущие части оборудования, которые из-за неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и к которым возможно при­косновение людей и животных. В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также наружных установках за­земление является обязательным при напряжении электроуста­новки свыше 42 В переменного и свыше 110 В постоянного тока.

В помещениях без повышенной опасности заземление элек­троустановок необходимо при напряжениях свыше 380 В переменного и 440 В постоянного тока.

Во взрывоопасных помеще­ниях заземление выполняют в любом случае независимо от на­пряжения установок.

Занулением называется преднамеренное электрическое со­единение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей установок, которые могут оказаться под на­пряжением. Зануление применяют в четырехпроводных сетях с напряжением до 1000 Вис глухозаземленной нейтралью.

Нулевым защитным проводником называется проводник, со­единяющий зануляемые части установки с заземленной нейтра­лью источника тока (генератора, трансформатора) или с нуле­вым рабочим проводником, который в свою очередь соединен с нейтралью источника тока.

Принципиальная схема зануления показана на рис. 3.51. Принцип действия зануления заключается в том, что при замы­кании фазы на корпус __между фазой и нулевым рабочим прово­дом создается большой ток (ток короткого замыкания), обеспе­чивающий срабатывание защиты и автоматическое отключение поврежденной фазы от установки. Такой защитой могут являть­ся плавкие предохранители или автоматические выключатели 2, устанавливаемые перед электроустановкой для защиты от токов короткого замыкания. Кроме того, поскольку корпус / установ­ки заземлен через нулевой защитный проводник 3 и заземление нейтрали, до срабатывания защиты проявляется защитное свой­ство заземления. При занулении предусматривается повторное заземление 4 нулевого рабочего провода на случай обрыва по­следнего на участке между точкой зануления установки и ней­тралью сети.

В этом случае ток короткого замыкания стекает по повторному заземлению в землю и через заземление нейтрали на нулевую точку источника питания, т. е. обеспечивается работа зануления. Хотя в этом случае время срабатывания зашиты мо­жет возрасти за счет увеличения электрического сопротивления цепи замыкания и уменьшения при этом величины тока корот­кого замыкания.

Устройства защитного отключения (УЗО) — это быстродей­ствующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении опасности поражения че­ловека электрическим током. Опасность может возникнуть при замыкании фазы на корпус, при снижении электрического со­противления фаз относительно земли ниже определенного пре­дела и по ряду других причин. В этих случаях происходит изме­нение определенных параметров электрической сети. При выхо­де контролируемого параметра за допустимые пределы подается сигнал на защитно-отключающее устройство, которое обесточи­вает установку или электросеть. УЗО должны обеспечивать от­ключение неисправной электроустановки за время не более 0,2 с. Типы применяемых УЗО разнообразны в зависимости от того, какой параметр электрической сети они контролируют.

Основными элементами всех типов УЗО являются: прибор за­щитного отключения — совокупность элементов, реагирующих на изменение контролируемого параметра сети (как правило, ос­новным элементом является реле соответствующего типа, на­пример реле напряжения или тока), и автоматический выключа­тель — устройство, служащее для соединения и разрыва цепей, он автоматически разрывает цепь питания электроустановки при поступлении сигнала от прибора защитного отключения.

На рис. 3.52 и 3.53 показаны принципиальные схемы наибо­лее распространенных типов УЗО, первое из которых контроли­рует потенциал корпуса электроустановки, а второе — электри­ческое сопротивление изоляции фаз.

Основным элементом прибора защитного отключения УЗО, контролирующего потенциал корпуса 7, является реле напряже­ния 3, один контакт которого соединен с корпусом 7, а второй заземлен. При замыкании фазы на корпус на реле 3 подается на­пряжение, равное потенциалу корпуса относительно земли, т. к. заземленный контакт реле находится под нулевым потенциалом земли. При превышении напряжения на реле более того, на ко­торое оно настроено, реле срабатывает, замыкая контакты об­мотки катушки автоматического выключателя 2, разрывающего электрическую цепь и обесточивающего установку. Необходимо, чтобы заземлитель контакта реле находился под нулевым потен­циалом.

Для этого он должен быть удален от заземлителя корпу­са электроустановки на расстояние не меньше 15…20 м.

УЗО, контролирующее сопротивление изоляции фаз, имеет источник / постоянного оперативного тока и реле тока 2. Опера­тивный постоянный и очень небольшой (безопасный) ток проте­кает через землю, изоляцию фаз 3, трехфазный дроссель 4, пред­назначенный для получения нулевой точки сети, однофазный дроссель 5 и реле тока 2. Дроссель 5 предназначен для ограниче­ния утечки переменного тока в землю, так как обладает большим сопротивлением для переменного тока и малым для постоянного.

При замыкании какой-либо из фаз на землю или уменьше­нии сопротивления изоляции фаз 3 меньше допустимого преде­ла (например, за счет старения изоляции или воздействия на нее агрессивных паров и газов) сопротивление цепи протекания по­стоянного тока снижается, и по закону Ома возрастет величина оперативного тока. При превышении величины тока, на кото­рую настроено реле 2, оно срабатывает, замыкая контакты об­мотки катушки автоматического выключателя 6, разрывающего цепь питания электроустановки.

Средства индивидуальной защиты — электрозащитные сред­ства (ЭЗС) (рис. 3.54). К СИЗ от поражения электрическим то­ком относятся изолирующие средства, которые делятся на ос­новные и дополнительные.

Основные ЭЗС — это средства защиты, изоляция которых длительно выдерживает рабочее напряжение электроустановок, что позволяет с помощью их прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Для работы на электроустанов­ках до 1000 В к ним относятся: изолирующие штанги, изолирую­щие и электроизмерительные клещи, диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный инструмент с изолированными рукоятка­ми, указатели напряжения. При напряжении электроустановки свыше 1000 В основные средства включают изолирующие штан­ги, изолирующие и электроизмерительные клещи, указатели на­пряжения.

Дополнительные ЭЗС — это средства защиты, изоляция ко­торых не может длительно выдерживать рабочее напряжение электроустановок. Они применяются для защиты от напряжения прикосновения и шага, а при работе под напряжением исключи­тельно с основными ЭЗС. К ним относятся: при напряжении до 1000 В — диэлектрические галоши, коврики, изолирующие под ставки; свыше 1000 В — диэлектрические перчатки, боты, ков­рики, изолирующие подставки.

ЭЗС (СИЗ) должны иметь маркировку с указанием напряже­ния, на которое они рассчитаны, их изолирующие свойства под­лежат периодической проверке в установленные нормативами сроки.

Контрольные вопросы

1. Какие технические меры используются для защиты от поражения электрическим током?

2. Как устроено и работает заземление? Какие виды заземления приме­няются и когда?

3. Как выполняется зануление и принцип его действия?

4. Устройства защитного отключения и принцип их действия.

5. Какие СИЗ используются для защиты от поражения электрическим то­ком?

Глава 2

3. Устройство электроустановок

Общие положения правил устройства электроустановок

Электроустановка — совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии

Действующая электроустановка — электроустановка или ее часть, которая находится под напряжением либо на которую напряжение может быть подано включением коммутационных аппаратов.

Потребитель электрической энергии – предприятие, организация, учреждение, территориально обособленный цех, строительная площадка, квартира, у которых приемники электрической энергии присоединены к электрической сети и используют электрическую энергию.

Электрическая сеть — это совокупность ЭУ для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств (РУ), токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной территории. Более узкое понятие электрической сети — устройство, состоящее из источника электрической энергии, линии электропередач (ЛЭП) и электроприемника.

Устройство электроустановок должно соответствовать требованиям Правил устройства электроустановок, строительных норм и правил, правил безопасности труда и другой нормативно-технической документации.

Потребитель обязан обеспечить:

  • содержание электроустановки в работоспособном состоянии, её эксплуатацию в соответствии c правила по охране труда при эксплуатации электроустановок и другой нормативно-технической документации;

  • своевременное и качественное проведение технического обслуживания, планово-предупредительных ремонтов, испытаний, модернизации, реконструкции;

  • подбор персонала;

  • укомплектование электроустановки защитными средствами, средствами пожаротушения и инструментом.

Безопасность обслуживающего персонала и посторонних лиц должна обеспечиваться выполнением технических и организационных мероприятий.

При сдаче в эксплуатацию электроустановки должны быть снабжены противопожарными средствами и инвентарем в соответствии с действующими положениями.

Вновь сооруженные и реконструированные электроустановки и установленное в них электрооборудование должно быть подвергнуто приемо-сдаточным испытаниям.

Условия работ (помещения) в отношении опасности поражения людей электрическим током можно разделить на следующие категории:

  • условия без повышенной опасности;

  • условия с повышенной опасностью;

  • особо опасные условия;

Признаками, характеризующими условия повышенной опасности, являются:

  • наличие сырости (относительная влажность воздуха длительное время превышает 75%);

  • наличие токопроводящей пыли;

  • наличие токопроводящих оснований (металлические, земляные, бетонные, кафельные и т.п. полы);

  • высокая температура (температура превышает постоянно или периодически (более суток) 350);

  • возможность одновременного прикосновения к металлическим частям оборудования и заземленным металлоконструкциям.

Признаками, характеризующими особо опасные условия являются:

  • особая сырость (поверхности покрыты каплями влаги);

  • наличие химически активной или органической среды;

  • наличие одновременно двух или более признаков повышенной опасности.

При наличии условий повышенной опасности, особо опасных условий для питания электроприемников доступных прикосновению допускается применять малое напряжение не выше 50 В.

При особо неблагоприяных условиях — 12В.

Режимы работы нейтрали в электроустановках

Нейтралью в ЭУ называют общую точку обмотки генератора, трансформатора или электродвигателя, соединенной в “звезду” (рис.1).

ПУЭ установлены следующие режимы работы нейтрали в электрических сетях:

  1. сети с глухозаземленной нейтралью до 1 кВ;

  2. сети с незаземленной (изолированной) нейтралью до 1 кВ;

  3. сети с незаземленной (изолированной) нейтралью 6- 35 кВ;

  4. сети с эффективно заземленной нейтралью 110 кВ;

  5. сети с глухозаземленной нейтралью 220 кВ и выше.

В большинстве случаев источником электрической энергии для потребителей ЭУ является вторичная обмотка трансформатора.

Электроустановки в отношении мер электробезопас­ности разделяются на:

  • электроустановки выше 1000 В в сетях с эффективно зазем­ленной нейтралью (с большими токами замыкание на землю);

  • электроустановки выше 1000 В в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкание на землю);

  • электроустановки до 1000 B с глухозаземленной нейтралью;

  • электроустановки до 1000 В с изолированной нейтралью.

Таблица 1. Буквенные обозначения систем электроснабжения

Номер буквы

Буква

Что обозначает

Первая

T (terra)

Заземленная нейтраль

I (isolate)

Изолированная нейтраль

Вторая

Т (terra)

Открытые токопроводящие части заземлены, независимо от отношения к земле нейтрали источника питания

N (neutral)

Открытые токопроводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания

Третья

С (combine)

Нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники совмещены в одном проводнике (PEN-проводник)

S(separe)

Нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены

Электроустановки до 1000 В переменного тока выпол­няются с заземленной нейтралью (системы: TN-C, TN-C-S, TN-S) или с изолированной нейтралью (система IT),

Всистемес изолированной нейтралью (рис.2) нейтраль трансформатора или генератора не присоединяется к заземляю­щему устройству или присоединяется к нему через приборы сиг­нализации, измерения, защиты, заземляющие дугогасящие реак­торы, имеющие большое сопротивление.

В

Рис.3

системе с глухозаземленной нейтралью (рис.3,4,5) нейтраль трансформатора или генератора присоединяется к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление, например, через трансформатор тока. Части электроустановки, не находящиеся под напряжением присоединяются к глухозазем­ленной нейтрали посредством нулевых защитных проводников.

В зависимости от устройства нулевого рабочего и нулевого защит­ного проводников различают три типа систем TN:

  • система TN-S — нулевой рабочий проводник (N) и нулевой защитный проводник (РЕ) разделены по всей системе электро­снабжения (Рис.4);

  • система TN-C — функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников объединены в одном проводнике (PEN) по всей сети (рис.3);

с

Рис.5

Рис.4

истема TN-C-S — функции нулевого рабочего и нулевого за­щитного проводников объединены в одном проводнике в части сети (рис.5).

Занулением в электроустановках напряжением до 1000 В называется преднамеренное соединение частей электроус­тановки, нормально не находящихся под напряжением, с глухоза­земленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трех­фазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофаз­ного тока, с глухозаземленной средней точкой источника в сетях постоянного тока.

Защитным проводником (РЕ) в электроустановках называется проводник, применяемый для защиты от поражения людей и животных электрическим током.

В электроустановках до 1000 В защитный проводник, со­единенный с глухозаземленной нейтралью генератора или транс­форматора, называется нулевым защитным проводником.

Нулевым рабочим проводником (N) в электроустанов­ках до 1000 В называется проводник, используемый для питания электроприемников, соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухоза­земленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземлен­ной точкой источника в трехпроводных сетях постоянного тока.

Совмещенный проводник (PEN) – проводник в системахTN-C и TN-C-S, который присоединен к заземленной нейтрали источника и одновременно выполняет функции нулевого защитного провод­ника (РЕ) и нулевого рабочего проводника (N).

Система ТТ характеризуется соединением с заземля­ющим устройством в одной или нескольких точках распредели­тельной сети за пределами сети потребителя.

Части электроустановки не находящиеся под напряжением соединяются с заземлителем электрически независимым от заземлителя нейтрали трансформатора питающей электрической сети.

Для обеспечения безопасности людей в ЭУ с изоли­рованной нейтралью в соответствии с требованиями Правил уст­ройства электроустановок должны быть сооружены заземляющие устройства, к которым надежно подключаются корпуса электро­оборудования, которые вследствие нарушения изоляции могут оказаться под напряжением.

Заземлению или занулению подлежат:

  • корпуса электрических машин, трансформаторов, аппара­тов и т.п.;

  • приводы электрических аппаратов;

  • вторичные обмотки измерительных трансформаторов;

  • каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитков и шкафов;

  • металлические конструкции распределительных устройств, металлические кабельные конструкции, металлические корпуса кабельных муфт, металлические оболочки и броня контрольных и силовых кабелей, металлические оболочки проводов, стальные трубы электропроводки и другие металлические конструкции, связанные с установкой электрооборудования:

  • металлические корпуса передвижных и переносных элект­роприемников.

Общие указания по устройству электроустановок

Применяемые в электроустановках электрооборудование, электротехнические изделия и материалы должны соответствовать требованиям государственных стандартов или технических условий.

Конструкция, исполнение, способ установки, класс и характеристики изоляции применяемых машин, аппаратов, приборов и прочего электрооборудования, а также кабелей и проводов должны соответствовать параметрам сети или электроустановки, режимам работы, условиям окружающей среды и требованиям соответствующих глав ПУЭ.

Электроустановки и связанные с ними конструкции должны быть стойкими в отношении воздействия окружающей среды или защищенными от этого воздействия.

Строительная и санитарно-техническая части электроустановок (конструкция здания и его элементов, отопление, вентиляция, водоснабжение и пр.) должны выполняться в соответствии с действующими строительными нормами и правилами (СНиП) при обязательном выполнении дополнительных требований, приведенных в ПУЭ.

Электроустановки должны удовлетворять требованиям действующих нормативных документов об охране окружающей природной среды по допустимым уровням шума, вибрации, напряженностей электрического и магнитного полей, электромагнитной совместимости.

Должны предусматриваться меры защиты устройств связи, железнодорожной сигнализации и телемеханики от опасного и мешающего влияния электроустановок.

В электроустановках должны быть предусмотрены сбор и удаление отходов: химических веществ, масла, мусора, технических вод и т.п. Они не должны попадать в водоемы, почву и т.д.

В электроустановках должна быть обеспечена возможность легкого распознавания частей, относящихся к отдельным элементам (простота и наглядность схем, надлежащее расположение электрооборудования, надписи, маркировка, расцветка).

Цветовое и буквенное обозначение проводников

Проводники защитного заземления во всех электроустановках, а также нулевые защитные проводники в электроустановках напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью, в т.ч. шины, должны иметь буквенное обозначение РЕ и цветовое обозначение чередующимися продольными или поперечными полосами одинаковой ширины (для шин от 15 до 100 мм) желтого и зеленого цветов.

Нулевые рабочие (нейтральные) проводники обозначаются буквой N и голубым цветом.

Совмещенные нулевые защитные и нулевые рабочие проводники должны иметь буквенное обозначение РЕN и цветовое обозначение: голубой цвет по всей длине и желто-зеленые полосы на концах.

Шины должны быть обозначены:

  • при переменном трехфазном токе: шины фазы А — желтым, фазы В — зеленым, фазы С — красным цветами;

  • при переменном однофазном токе шина В, присоединенная к концу обмотки источника питания, — красным цветом, шина А, присоединенная к началу обмотки источника питания, — желтым цветом.

  • шины однофазного тока, если они являются ответвлением от шин трехфазной системы, обозначаются как соответствующие шины трехфазного тока;

  • при постоянном токе: положительная шина (+) — красным цветом, отрицательная (-) — синим и нулевая рабочая М — голубым цветом.

Категории электроприемников и обеспечение надежности электроснабжения

Электроснабжение — обеспечение потребителей электрической энергией.

Приемник электрической энергии (электроприемник) — аппарат, агрегат и др., предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии.

Электроприемники первой категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.

Из состава электроприемников первой категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.

Должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, перерыв электроснабжения может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.

Для электроснабжения особой группы электроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания (местные электростанции, аккумуляторные батареи и т.д.).

Электроприемники второй категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Электроприемники третьей категории — все остальные электроприемники, не подпадающие под определения первой и второй категорий. Электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.

Электрооборудование распределительных устройств подстанций и электрических сетей. Передвижные электроустановки

Электрооборудование — оборудование, предназначенное для производства, преобразования, передачи, распределения или потребления электрической энергии

Открытыми или наружными ЭУ называются ЭУ, не защищенные зданием от атмосферных воздействий. ЭУ, защищенные только навесами, сетчатыми ограждениями и т.п., являются наружными.

Закрытыми или внутренними ЭУ называются ЭУ, размещенные внутри здания, защищающего их от атмосферных воздействий.

Электропомещениями называются помещения или отгороженные, например, сетками, части помещения, доступные только для квалифицированного обслуживающего персонала, в которых расположены электроустановки.

Переносные и передвижные электроприемники — электроприемники до 1000 В, конструкция которых предусматривает возможность их перемещения к месту применения вручную (без применения транспортных средств), а также вспомогательное оборудование к ним.

При организации эксплуатации конкретного вида переносных, передвижных электроприёмников необходимо учитывать дополнительные требования к ним, изложенные в документации завода-изготовителя, государственных стандартах, правилах безопасности и др.

Они должны соответствовать требованиям государственных стандартов или технических условий, а подлежащие обязательной сертификации (в том числе иностранного производства), должны иметь российские сертификаты соответствия.

Применять переносные и передвижные электроприемники допускается только в соответствии с их назначением, указанным в паспорте.

Каждый переносной, передвижной электроприемник, элементы вспомогательного оборудования к ним должны иметь инвентарные номера.

К работе с использованием переносного или передвижного электроприемника, требующего наличия у персонала групп по электробезопасности, допускаются работники, прошедшие инструктаж по охране труда и имеющие II группу по электробезопасности.

Подключение (отключение) к (от) электрической сети переносных и передвижных электроприемников при помощи втычных соединителей или штепсельных соединений, удовлетворяющих требованиям электробезопасности, разрешается выполнять персоналу, допущенному к работе с ними.

Присоединение переносных, передвижных электроприемников, вспомогательного оборудования к ним к электрической сети с помощью разборных контактных соединений и отсоединение его от сети должен выполнять электротехнический персонал, имеющий группу III, эксплуатирующий эту электрическую сеть.

Для поддержания исправного состояния, проведения периодических проверок переносных и передвижных электроприемников, вспомогательного оборудования к ним распоряжением руководителя Потребителя должен быть назначен ответственный работник или работники, имеющие группу III. Данные работники обязаны вести Журнал регистрации инвентарного учета, периодической проверки и ремонта переносных и передвижных электроприемников, вспомогательного оборудования к ним.

Переносные и передвижные электроприемники, вспомогательное оборудование к ним должны подвергаться периодической проверке не реже одного раза в 6 месяцев. Результаты проверки работники отражают в Журнале регистрации инвентарного учета, периодической проверки и ремонта переносных и передвижных электроприемников, вспомогательного оборудования к ним.

В объём периодической проверки переносных и передвижных электроприемников, вспомогательного оборудования к ним входят:

  • внешний осмотр;

  • проверка работы на холостом ходу в течение не менее 5 мин;

  • измерение сопротивления изоляции;

  • проверка исправности цепи заземления электроприемников и вспомогательного оборудования классов 01 и 1.

В процессе эксплуатации переносные, передвижные электроприемники, вспомогательное оборудование к ним должны подвергаться техническому обслуживанию, испытаниям и измерениям, планово-предупредительным ремонтам в соответствии с указаниями заводов-изготовителей, приведенным в документации на эти электроприемники и вспомогательное оборудование к ним.

Ремонт переносных и передвижных электроприемников, вспомогательного оборудования к ним должен производиться специализированной организацией (подразделением). После ремонта каждый переносной и передвижной электроприемник, вспомогательное оборудование должны быть подвергнуты испытаниям в соответствии с государственными стандартами, указаниями завода-изготовителя, нормами испытаний электрооборудования.

Не разрешается эксплуатировать переносные и передвижные электроприемники класса 0 в особо неблагоприятных условиях, особо опасных помещениях и в помещениях с повышенной опасностью.

Перед началом работ с ручными электрическими ма­шинами, ручными светильниками и электроинструментом следу­ет:

  • определить по паспорту класс исполнения;

  • проверить комплектность и надёжность крепления деталей;

  • проверить внешним осмотром исправности кабеля (шнура), его защитной трубки и штепсельной вилки; целостности изоля­ционных деталей корпуса, рукоятки и крышек щеткодержателей, наличие защитных кожухов и их исправности;

  • выполнить (при необходимости)тестирование устройства защитного отключения (УЗО);

  • проверить четкость работы выключателя;

  • проверить работу на холостом ходу;

  • у машин класса I, кроме того, проверить исправность цепей заземления (между корпусом машины и заземляющим контактом штепсельной вилки).

Ручные электрические машины, ручные светильники, эле­ктроинструмент и вспомогательное оборудование к ним.

имею­щие дефекты, выдавать для работы запрещается.

Лицам, пользующимся электроинструментом и руч­ными электрическими машинами, запрещается:

  • передавать ручные электрические машины и электроинст­румент хотя бы на время другим лицам;

  • разбирать ручные электрические машины и электроинстру­мент и производить самим какой-либо ремонт;

  • держаться за провод ручной электрической машины или электроинструмента или касаться вращающегося режущего инст­румента;

  • удалять руками стружку или опилки во время работы до полной остановки ручной электрической машины;

  • устанавливать рабочую часть в патрон инструмента, машины и изымать ее из патрона, а так же регулировать инструмент без отключения его от сети;;

  • работать с приставных лестниц. Для выполнения этих работ должны устраиваться прочные леса или подмости;

  • вносить внутрь барабанов котлов, металлических резервуаров и т. п. переносные трансформаторы и преобразователи частоты;

  • при исчезновении напряжения или перерыве в работе электроинструмент и ручные электрические машины должны отсоединяться от электрической сети.

.По способу защиты человека от поражения электрическим током электротехнические изделия по ГОСТ 12.2.007.0 подразделяются на классы (рис.11):

класс 0 – изделия, имеющие, по крайней мере, рабочую изоляцию и не имеющие элементов для заземления, если эти изделия не отнесены к классу II или III;

к

Рис.

Изоляция электроустановок и ее контроль. Применение малых напряжений.

ласс 0I – изделия, имеющие, по крайней мере, рабочую изоляцию, элемент для заземления и провод без заземляющей жилы для присоединения к источнику питания;

класс I – изделия, имеющие, по крайней мере, рабочую изоляцию и элемент для заземления; провод к источнику питания должен иметь заземляющую жилу и вилку с заземляющим контактом;

класс II – изделия, имеющие двойную или усиленную изоляцию и не имеющие элементов для заземления;

класс III – изделия, не имеющие ни внутренних, ни внешних электрических цепей с напряжением свыше 50 В.

Таблица 2. Условия использования в работе электроинструмента и ручных электрических машин различных классов

Место

проведения работ

Класс электроинструмента

Условия применения

электрозащитных средств

Помещения без повышенной опасности

С применением хотя бы одного электрозащитного средства

При системе TN-S — без применения электрозащитных средств при подключении через устройство защитного отключения или с применением хотя бы одного электрозащитного средства.

При системе TN-С — с применением хотя бы одного электрозащитного средства

Без применения электрозащитных средств

Без применения электрозащитных средств

Помещения с повышенной опасностью

При системе TN-S — с применением хотя бы одного электрозащитного средства и при подключении через устройство защитного отключения или при подключении через устройство защитного отключения или при питании только одного электроприемника от отдельного источника.

При системе TN-С — с применением хотя бы одного электрозащитного средства и при питании только одного электроприемника от отдельного источника

При системе TN-S — без применения электрозащитных средств при подключении через устройство защитного отключения или при питании только одного электроприемника (машина, инструмент) от отдельного источника (разделительный трансформатор, генератор, преобразователь).

При системе TN-С — с применением хотя бы одного электрозащитного средства

Без применения электрозащитных средств

Без применения электрозащитных средств

Особо опасные помещения

Не допускается применять

С защитой устройством защитного отключения или с применением хотя бы одного электрозащитного средства

Без применения электрозащитных средств

Без применения электрозащитных средств

При наличии особо неблагоприятных условий

Не допускается применять

Не допускается применять

С применением хотя бы одного электрозащитного средства.

Без применения электрозащитных средств при подключении через устройство защитного отключения или при питании только одного электроприемника от отдельного источника

Без применения электрозащитных средств

Энергоснабжение электроподвижного состава железнодорожного транспорта

Э

Рис.6

лектроэнергия, вырабатываемая генераторами электростанций, по линиям электропередач (ВЛ) высокого напряжения передается на тяговые подстанции, расположенные вдоль железной дороги. На тяговых подстанциях (рис.6) трехфазный переменный ток преобразуется в однофазный переменный ток (с помощью трансформаторов) затем в постоянный ток (с помощью полупроводниковых преобразователей)

Контактная сеть служит для подведения электроэнергии к электроподвижному составу. (рис.7,8)

Рис.7

Рис. 8

Соединение двигателей при системе питания постоянноготока 3 кВ

Питание тяговых подстанций осуществляется по двум ВЛ, каждая из которых рассчитана на полную мощность. Основное оборудование тяговых подстанций резервируется.

Надежность контактной сети обеспечивается повышенным запасом прочности ее элементов и разделением контактной сети на секции, изолированные друг от друга и нормально соединяемые с помощью разъединителей. Питание секций осуществляется от тяговых подстанций по самостоятельным питающим линиям (фидерам).

Тяговые подстанции, на шины которых заведены все ВЛ через выключатели называются опорными, остальные — промежуточными (рис.9).

Н

Рис.11

а дорогах постоянного тока подключают к ВЛ не более 5 промежуточных подстанций при расстоянии между опорными подстанциями 100-150 км.

Рис.9

К нетяговым железнодорожным потребителям относят силовые и осветительные нагрузки промежуточных станций, служебных и бытовых зданий и т.д. Питание их осуществляется от ВЛ 10 кВ продольного электроснабжения, располагаемых на опорах контактной сети.

разъединитель
Контактный коммутационный аппарат, в разомкнутом положении отвечающий требованиям к функции разъединения.
Примечание.
1 Это определение отличается от формулировки МЭК 60050(441-14-05), поскольку требования к функции разъединения не ограничиваются соблюдением изолирующего промежутка.

2 Разъединитель способен включать и отключать цепь с незначительным током или при незначительном изменении напряжения на зажимах каждого из полюсов разъединителя.
Разъединитель может проводить токи в нормальных условиях работы, а также в течение определенного времени в аномальных условиях работы выдерживать токи короткого замыкания.

Условное обозначение контакта разъединителя

разъединитель
Контактный коммутационный аппарат, который обеспечивает в отключенном положении изоляционный промежуток, удовлетворяющий нормированным требованиям.
Примечания
1 Разъединитель способен размыкать и замыкать цепь при малом токе или малом изменении напряжения на выводах каждого из его полюсов. Он также способен проводить токи при нормальных условиях в цепи и проводить в течение нормированного времени токи при ненормальных условиях, таких как короткое замыкание.
2 Малые токи — это такие токи, как емкостные токи вводов, шин, соединений, очень коротких кабелей, токи постоянно соединенных ступенчатых сопротивлений выключателей и токи трансформаторов напряжения и делителей. Для номинальных напряжений до 330 кВ включительно ток, не превышающий 0,5 А, считается малым током по этому определению; для номинального напряжения от 500 кВ и выше и токов, превышающих 0,5 А, необходимо проконсультироваться с изготовителем, если нет особых указаний в руководствах по эксплуатации разъединителей.
3 К малым изменениям напряжения относятся изменения напряжения, возникающие при шунтировании регуляторов индуктивного напряжения или выключателей.
4 Для разъединителей номинальным напряжением от 110 кВ и выше может быть установлена коммутация уравнительных токов.

Электрическая изоляция как средство электробезопасности. Контроль сопротивления изоляция электроустановок.

Указанные в 5.3.2 перечислениях а)-d) устройства отключения (выключатель-разъединитель, разъединитель или выключатель) должны:

  • изолировать электрооборудование от цепей питания и иметь только одно положение ОТКЛЮЧЕНО (изоляция) и одно положение ВКЛЮЧЕНО, четко обозначаемые символами «О» и «I» ;
  • иметь видимое разъединение или индикатор положения, который может указывать положение ОТКЛЮЧЕНО только в случае, если все контакты в действительности открыты, т.е. разомкнуты и удалены друг от друга на расстояние, удовлетворяющее требованиям по изолированию;
  • быть снабжены расположенным снаружи ручным приводом (например, ручкой). Исключение для управляемых внешним источником энергии, когда воздействие вручную невозможно при наличии иного внешнего привода. Если внешние приводы не используются для выполнения аварийных функций управления, то рекомендуется применять ЧЕРНЫЙ и СЕРЫЙ цвета для окраски ручного привода (см. 10.7.4 и 10.8.4);
  • обладать средствами для запирания в положении ОТКЛЮЧЕНО (например, с помощью висячих замков). При таком запирании возможность как дистанционного, так и местного включения должна быть исключена;

Разъединители служат для создания видимого разрыва, отделяющего выводимое в ремонт оборудование от токоведущих частей, находящихся под напряжением, для безопасного производства работ.
Разъединители не имеют дугогасящих устройств и поэтому предназначаются для включения и отключения электрических цепей при отсутствии тока нагрузки и находящихся только под напряжением или даже без напряжения. Лишь в некоторых случаях допускается включение и отключение разъединителями небольших токов, значительно меньше номинальных.
Разъединители используются также при различного рода переключениях в схемах электрических соединений подстанций, например при переводе присоединений с одной системы шин на другую.
Требования, предъявляемые к разъединителям с точки зрения оперативного обслуживания, следующие:

  1. Разъединители в отключенном положении должны создавать ясно видимый разрыв цепи, соответствующий классу напряжения установки.
  2. Приводы разъединителей должны иметь устройства фиксации в каждом из двух оперативных положений: включенном и отключенном. Кроме того, они должны иметь надежные упоры, ограничивающие поворот главных ножей на угол больше заданного.
  3. Опорные изоляторы и изолирующие тяги должны выдерживать механическую нагрузки при операциях.
  4. Главные ножи разъединителей должны иметь блокировку с ножами стационарных заземлителей и не допускать возможности одновременного включения тех и других.
  5. Разъединители должны беспрепятственно включаться и отключаться при любых наихудших условиях окружающей среды (например, при обледенении).
  6. Разъединители должны иметь надлежащую изоляцию, обеспечивающую не только надежную работу при возможных перенапряжениях и ухудшении атмосферных условий (гроза, дождь, туман), но и безопасное обслуживание.

Разъединители применяются для коммутации обесточенных при помощи выключателей участков токоведущих систем, для переключения РУ с одной ветви на другую, а также для отделения на время ревизии или ремонта силового электротехнического оборудования и создания безопасных условий от смежных частей линии, находящихся под напряжением.

Разъединители способны размыкать электрическую цепь только при отсутствии в ней тока или при весьма малом токе. В отличие от выключателей разъединители в отключенном состоянии образуют видимый разрыв цепи. После отключения разъединителей с обеих сторон объекта, например выключателя или трансформатора, они должны заземляться с обеих сторон либо при помощи переносных заземлителей, либо специальных заземляющих ножей, встраиваемых в конструкцию разъединителя.

Параллельные тексты EN-RU

б) разъединитель с или без предохранителей, соответствующий требованиям МЭК 60947-3 со вспомогательным контактом, срабатывающим до того, как разомкнутся главные контакты разъединителя, используемым для коммутации другого аппарата, отключающего питание цепей нагрузки.

Тематики

  • высоковольтный аппарат, оборудование…
  • релейная защита
  • электротехника, основные понятия

Изоляция электронных установок делится на внешнюю и внутреннюю.

К наружной изоляции установок высочайшего напряжения относят изоляционные промежутки меж электродами (проводами линий электропередачи (ЛЭП), шинами распределительных устройств (РУ), внешними токоведущими частями электронных аппаратов и т.д.), в каких роль основного диэлектрика делает атмосферный воздух. Изолируемые электроды размещаются на определенных расстояниях друг от друга и от земли (либо заземленных частей электроустановок) и укрепляются в данном положении при помощи изоляторов.

К внутренней изоляции относится изоляция обмоток трансформаторов и электронных машин, изоляция кабелей, конденсаторов, герметизированная изоляция вводов, изоляция меж контактами выключателя в отключенном состоянии, т.е. изоляция герметически изолированная от воздействия среды корпусом, оболочкой, баком и т.д. Внутренняя изоляция обычно представляет собой комбинацию разных диэлектриков (водянистых и жестких, газообразных и жестких).

Принципиальной особенностью наружной изоляции является ее способность восстанавливать свою электронную крепкость после устранения предпосылки пробоя.
Но электронная крепкость наружной изоляции находится в зависимости от атмосферных критерий: давления, температуры и влажности воздуха. На электронную крепкость изоляторов внешней установки оказывают влияние также загрязнения их поверхности и осадки.

Особенностью внутренней изоляции электрического оборудования является старение, т.е. ухудшение электронных черт в процессе использования. Вследствие диэлектрических утрат изоляция греется. Может произойти лишний нагрев изоляции, который приведет к ее термическому пробою. Под действием частичных разрядов, возникающих в газовых включениях, изоляция разрушается и загрязняется продуктами разложения.

Пробой жесткой и комбинированной изоляции — явление необратимое, приводящее к выходу из строя электрического оборудования. Водянистая и внутренняя газовая изоляция самовосстанавливается, но ее свойства ухудшаются. Нужно повсевременно держать под контролем состояние внутренней изоляции в процессе ее эксплуатации, чтоб выявить развивающийся в ней недостатки и предупредить аварийный отказ электрического оборудования.

Наружняя изоляция электроустановок

При обычных атмосферных критериях электронная крепкость воздушных промежутков относительно невелика (в однородном поле при межэлектродных расстояниях около 1 см
≤ 30 кВ/см). В большинстве изоляционных конструкций при приложении высочайшего напряжения создается резконеоднородное электронное поле. Электронная крепкость в таких полях при расстоянии меж электродами 1-2 м составляет примерно 5 кВ/см, а при расстояниях 10-20 м понижается до 2,5-1,5 кВ/см. В связи с этим габариты воздушных ЛЭП и РУ при увеличении номинального напряжения стремительно растут.

Необходимость использования диэлектрических параметров воздуха в энергетических установках различных классов напряжения разъясняется наименьшей ценой и сравнительной простотой сотворения изоляции, также способностью воздушной изоляции стопроцентно восстанавливать электронную крепкость после устранения предпосылки пробоя разрядного промежутка.

Для наружной изоляции свойственна зависимость электронной прочности от метеорологических критерий (давления p, температуры Т , абсолютной влажности Н воздуха, вида и интенсивности осадков), также от состояния поверхностей изоляторов, т.е. количества и характеристики загрязнений на их.

В связи с этим воздушные изоляционные промежутки выбирают так, чтоб они имели требуемую электронную крепкость при неблагоприятных сочетаниях давления, температуры и влажности воздуха.

Электронную крепкость повдоль изоляторов внешней установки определяют в критериях, соответственных различным механизмам разрядных процессов, а конкретно, когда поверхности изоляторов незапятнанные и сухие, незапятнанные и смачиваются дождиком, загрязнены и увлажнены. Разрядные напряжения, измеренные при обозначенных состояниях, называю соответственно сухоразрядными, мокроразрядными и грязе- либо влагоразрядными.

Основной диэлектрик наружной изоляции — атмосферный воздух — не подвержен старению, т.е. независимо от воздействующих на изоляцию напряжений и режимов работы оборудования его средние свойства остаются постоянными во времени.

Регулирование электронных полей во наружной изоляции

При резконеоднородных полях во наружной изоляции вероятен
коронный разряд у электродов с малым радиусом кривизны. Возникновение короны вызывает дополнительные энергопотери и насыщенные радиопомехи. В связи с этим огромное значение имеют меры по уменьшению степени неоднородности электронных полей, которые позволяют ограничить возможность появления короны, также несколько прирастить разрядные напряжения наружной изоляции.

Регулирование электронных полей во наружной изоляции осуществляется при помощи экранов на арматуре изоляторов, которые наращивают радиус кривизны электродов, что и увеличивает разрядные напряжения воздушных промежутков. На воздушных ЛЭП больших классов напряжений употребляются расщепленные провода.

Внутренняя изоляция электроустановок

Внутренней изоляцией именуются части изоляционной конструкции, в каких изолирующей средой являются водянистые, твердые либо газообразные диэлектрики либо их композиции, не имеющие прямых контактов с атмосферным воздухом.

Необходимость либо необходимость внедрения внутренней изоляции, а не окружающего нас воздуха обоснована рядом обстоятельств. Во-1-х, материалы для внутренней изоляции владеют существенно более высочайшей электронной прочностью (в 5-10 раз и поболее), что позволяет резко уменьшить изоляционные расстояния меж проводниками и уменьшить габариты оборудования. Это принципиально с экономической точки зрения. Во-2-х, отдельные элементы внутренней изоляции делают функцию механического крепления проводников, водянистые диэлектрики в ряде случает существенно делают лучше условия остывания всей конструкции.

Элементы внутренней изоляции в высоковольтных конструкциях в процессе использования подвергаются сильным электронным, термическим и механическим воздействиям. Под воздействием этих воздействий диэлектрические характеристики изоляции ухудшаются, изоляция “стареет” и утрачивает свою электронную крепкость.

Механические нагрузки небезопасны для внутренней изоляции тем, что в жестких диэлектриках, входящих в ее состав, могут показаться микротрещины, в каких потом под действие сильного электронного поля возникнут частичные разряды и ускорится старение изоляции.

Особенная форма наружного воздействия на внутреннюю изоляцию обоснована контактами с окружающей средой и возможностью загрязнения и увлажнения изоляции при нарушении плотности установки. Увлажнение изоляции ведет к резкому уменьшению сопротивления утечки и росту диэлектрических утрат.

внутренняя изоляция должна владеть более высочайшим уровнем электронной прочности, чем наружняя изоляция, т.е. таким уровнем, при котором пробой стопроцентно исключаются в течение всего срока службы.

Необратимость повреждения внутренней изоляции очень осложняет скопление экспериментальных данных для новых видов внутренней изоляции и для вновь разрабатываемых больших изоляционных конструкций оборудования высочайшего и сверхвысокого напряжения. Ведь каждый экземпляр большой дорогостоящей изоляции можно испытать на пробой только один раз.

Диэлектрические материалы должны также:

  • владеть неплохими технологическими качествами, т.е. должны быть применимыми для высокопроизводительных процессов производства внутренней изоляции;

  • удовлетворять экологическим требованиям, т.е. не должны содержать либо создавать в процессе использования ядовитые продукты, а после отработки всего ресурса они должны поддаваться переработке либо уничтожению без загрязнения окружающей
    среды;

  • не быть дефицитными и иметь такую цена, при которой изоляционная конструкция выходит экономически целесообразной.

В ряде всевозможных случаев к обозначенным выше требованиям могут добавляться и другие, обусловленные специфичностью того либо другого вида оборудования. К примеру материалы для силовых конденсаторов обязаны иметь завышенную диэлектрическую проницаемость, материалы для камер выключателей — высшую стойкость к термоударам и воздействиям электронной дуги.

Долгая практика сотворения и эксплуатации различного высоковольтного оборудования указывает, что в почти всех случаях весь комплекс требований лучшим образом удовлетворяется при использовании в составе внутренней изоляции композиции из нескольких материалов, дополняющих друг дружку и выполняющих несколько разные функции.

Так, только твердые диэлектрические материалы обеспечивают механическую крепкость изоляционной конструкции. Обычно они имеют и более высшую электронную крепкость. Детали из твердого диэлектрика, владеющего высочайшей механической прочностью, могут делать функцию механического крепления проводников.

Внедрение водянистых диэлектриков позволяет в ряде всевозможных случаев существенно сделать лучше условия остывания за счет естественной либо принудительной циркуляции изоляционной воды.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *